法庭科学虚拟仿真实验教学中心建设与实践

吴燕波 向大为 覃峰 姚秋凤

摘要：利用虚拟仿真实验室开展实验教学能有效解决实验设备经费不足、实验过程难管理、学生动手能力不强等问题。本文阐述了法庭科学虚拟仿真教学中心建设的重要性，重点探讨了湖北警官学院法庭科学虚拟仿真实验教学中心的建设情况及所开展的实践探索。

关键词：信息化资源；实验教学；虚拟仿真；建设规划；实践探索

中图分类号：G647 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）20-0265-02

随着教育教学改革的不断推进，教育部及省教育厅对高校实验教学信息化工作提出了更高的要求。鄂教高[2014]16号文件明确提出，要加强高等学校内涵建设，加强信息化资源共享平台建设，加强国家级和省级实验教学示范中心建设，推进实验教学改革与创新，提高大学生实践能力和创新能力的培养。为了顺应高等教育的发展趋势，深入贯彻落实《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》精神，2014年湖北警官学院充分利用和整合现有教学资源，构建了虚拟仿真实验教学平台，成立了法庭科学虚拟仿真实验教学中心。这一新举措对于节约高校办学经费、促进实验室的全面开放、推进实验室体制改革都有重要的意义。

一、建设虚拟仿真实验教学中心的必要性

1.有利于教学资源的优化与整合，能有效解决实验设备经费不足。虚拟仿真实验教学中心是实践国家教育信息化战略的重要平台和基地，可方便地将各种教学资源在教育信息化建设要求下统一优化与整合。在理论授课和实验室实验之间增加“虚拟仿真实验”教学，对于有些高投入、无法使用真实场景的实验项目开设典型虚拟实验，不仅完善了实践教学环节，而且还提高了学生的自主创新能力，提升了学生的学习兴趣与实践能力。特别是对于公安院校来说，各类实验设备由于产品成本和用量问题，设备昂贵，比如一套DNA分析系统约需人民币400万元，一套血液中酒精含量检测系统约需经费150万元，还有环境扫描电镜、有机物成分检测仪等设备，而且每台设备每次只能供2～3人进行实验，由于成本原因往往无法为学生提供直接实验，通过虚拟仿真方式将典型现场和大型设备进行仿真，让学生通过虚拟仿真实验掌握基本技能，增强实战能力。

2.有利于完善共享机制，增加实验过程管理。高校传统实验教学中实验室建设费用昂贵，开展过程受时间、空间、人力的限制，导致实验教学目标常常难以实现。虚拟仿真实验教学平台为学生提供全方位的服务，学生可以自主选择在线学习。教师可以利用系统安排理论基础测试、虚拟实验，监控和辅导学习过程，评价和管理实验成绩。虚拟仿真实验教学不受硬件环境的限制，各种教学资源更容易远程操作，使得教学资源真正共享、全面共享成为可能。共享机制有助于吸引各种社会资源，促进教学资源的开放及推广应用，推动虚拟仿真实验教学中心可持续发展和良性循环。

3.有利于创新性人才培养，提升学生创新与设计能力。实验教学是现代远程教育的薄弱环节。实验室除了满足课堂教学展示和验证性实验操作训练以外，利用科研项目及成果转化的系统软件和教学仪器设备开设有特色的自主实验和创新实验，让学生在课余时间利用虚拟实验教学系统提供的虚拟仿真平台和教学仪器设备进行实验，满足课程设计和毕业设计中对设计对象的仿真实验要求，同时利用虚拟仿真设备，让学生参与各类仿真设计和场景设计，显著提升学生的学习兴趣与设计能力。

二、虚拟仿真实验教学中心的建设规划与实践探索

1.教学资源整合与建设。2014年，为了贯彻落实教育部和湖北省教育厅《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》精神，我院充分利用和整合现有资源，安排电子数据取证协同创新中心和部省高校对口支持项目资金共计270万元，组建了法庭科学虚拟仿真实验教学平台，成立了法庭科学虚拟仿真实验教学中心。实验教学中心面向全院开设28门虚拟仿真实验课程，实验项目468项。法庭科学虚拟仿真实验教学中心在现有的运行管理模式下，立足“开放性、创新性、实效性、长期性”的工作思路，从“平台建设、资源建设、队伍建设、制度建设”四个方面，坚持规范管理，注重研发，能实不虚，高效利用，加强引导的建设理念。在建设好公安基础技术虚拟仿真实验室的同时，努力突出公安特色，通过“双网双形”运行模式（双网：校园网和公安专网；双形：虚拟仿真技术和虚拟现实技术），将公安基础技术、电子数据取证技术和保密性允许的部分公安业务课程等虚拟仿真实验项目通过校园网进行全面开放；将所有课程的虚拟仿真实验在公安专网上向公安专业学生和公安实战部门提供虚拟仿真实验。对于大型复杂案件现场处置、火灾现场处置、交通事故现场处置及群体性案件现场处置等类型的实验项目通过虚拟现实技术向学生提供可视化高、交互性强、场景真实的沉浸交互式虚拟现实实验。

2.开拓最新实验技术，加强管理和共享平台建设。法庭科学虚拟仿真实验教学中心以全面提升学生的实践创新能力为目标，按照“注重学科交叉、突出公安特色”的建设思路，构建了法庭科学虚拟仿真实验教学体系。利用多媒体交互技术与虚拟现实技术相结合的技术手段，建设完成了具有开放性、兼容性及超强扩展性的虚拟仿真实验教学管理和共享平台。将虚拟仿真实验管理系统与学院一卡通系统、教务管理系统和实验室管理系统深度集成，通过学生入校配发的唯一识别账号通过一卡通管理界面、教务管理界面或实验室管理系统登录，进行授权的虚拟仿真实验，从而高效管理实验教学资源，全面提供搜索导航服务，及时发布资源应用信息，在公安网上通过链接湖北省公安厅民警训练系统，在校园网上通过各类教学网页和校园APP实现开放共享，切实扩大资源影响力度，实现校内外及更大范围内的实验教学资源共享。同时，不断探索高等学校、科研院所、企业共建共管共享的新模式，构建可持续发展的虚拟仿真实验教学服务支撑体系。法庭科学虚拟实验教学平台用户角色包括学生、教师、教务员、实验室管理员、系统管理员等。平台主要包括实验课程的管理、实验教学安排、实验库的维护、实验成绩统计、查询、门户网站内容维护等子系統。与学院现有的一卡通管理系统、教务管理系统和实验管理系统无缝集成，进行实验时可通过法庭科学虚拟仿真实验教学中心门户网站、实验管理系统或者学院一卡通管理系统进入网上虚拟实验专区，学院在学生进校时统一配发唯一身份识别码，通过后台授权让学生可以通过身份登录进行虚拟实验，或者可以通过实验预约管理系统进行实验预约（按专业不对学生开放的实验）。

3.改变实验教学模式，提高实践教学水平。通过软件载体，实现理实一体化项目教学，完成理论教学和实践教学相互衔接。将“课程+实验”的理念引入到专业课教学中，创建“理论授课—虚拟实验—实验室教学”融合的高校实验教学新模式。在教学实验中针对不同專业不同的实验对象设计不同的教学模式。通过采用虚拟仿真实验的模式，开设独立的虚拟实验网络课程或虚拟实验操作环节，解决了现代远程教育试点中始终困扰各高校的实验教学难题。虚拟实验使远程的学生不必集中到真实的实验室进行实物实验，充分利用学院已经建成的“校园一卡通系统”和门户网站、实验教学管理系统等，让学生使用授权账号利用台式电脑、手机、平板电脑等移动终端，通过网络在虚拟仿真平台上就可以进行实验操作练习。虚拟实验教学新模式提升了实验教学的重要性，使远程教育尤其是工科教学真正拥有了实验教学环节，有力地提高了学生的实验操作能力。

4.完善管理体系建设。法庭科学虚拟仿真实验教学中心以虚拟仿真实验教学资源的充分使用和更大范围开放共享为目标，系统制定并有效实施保障虚拟仿真实验教学的教师工作绩效考核体系，通过开课率、实验率、实验完成率、学生评价、教师评价、教学系部评价等多种方式对教师的教学情况进行考核。在经费使用管理上，一方面将省部高校合作项目经费的70%用于虚拟仿真实验的开发，并将虚拟仿真实验中心建设经费纳入协同创新中心经费体系，确保了虚拟仿真实验教学中心的教学设备资源维护与可持续发展。为了保证虚拟仿真实验教学质量，法庭科学虚拟仿真实验教学中心制定了系统的考评和质量保证办法，对中心管理人员、中心实验教师以及学生分别制定了不同的管理办法。对中心管理人员制定了相应的实验人员工作守则，采取坐班制的考勤管理办法；对中心实验指导教师制定了详细的评教体系，通过督导听课、同行评议、学生评议等方式以及根据科研团队的教研科研成果、发表论文的级别及检索等情况进行评比竞赛来保障实验教学质量。对学生管理制定了学生实验守则，对其实验项目制定了详细的评审验收制度和标准。

5.虚拟仿真实验教学中心网站建设。为了更好地服务广大学生，中心建立了信息内容可动态发布和管理的法庭科学虚拟仿真实验教学中心网站，网址为“http：//hbpa.owvlab.net”。访客通过中心主页、实验管理系统、一卡通系统、教务管理系统等方式，可直接进入法庭科学虚拟仿真实验教学中心，开展教学活动，交流学习和进行虚拟仿真实验。外部人员可通过临时账号登录实验。

三、结语

法庭科学虚拟仿真实验教学中心将继续推进把新的科研理论和成果应用于虚拟仿真实验教学中，实验教学内容每年进行更新，充分利用虚拟仿真实验教学中心现有的仿真系统研发更多高成本、资源消耗大的实验资源的仿真实验，开展学术研讨和交流，深化校际、校企合作，建立虚拟仿真实验教学体系，将虚拟仿真实验教学课程成果及教材推广应用到其他院校和公安实战部门。