將科學研究訓練貫穿刑事科學技術實驗教學

胡旭　張建華　陳寧

【摘 要】高等教育對人才的培養，不能只局限于傳授知識，還應該注重培養學生獲取知識的能力和科學研究的方法。由于經費限制或考試導向，中學階段對實驗課程很不重視，在本科教育階段給學生普及科學研究相關的概念和思想很有必要。本文以顯微鏡法檢驗天然紡織纖維實驗為例，介紹了在刑事科學技術實驗教學中對學生進行科學研究訓練的一些經驗。

【關鍵詞】刑事科學技術；科學研究訓練；實驗教學；紡織纖維；對照實驗

在刑事科學技術專業本科生開設的實驗中，大多數是驗證性的實驗，主要目的是為了驗證已知實驗結果、定律等，以鞏固學到的相關知識、加深理解、培養實驗操作技能。在實驗教學過程中，我們可以引導學生體會經典實驗的設計思路和應遵循的基本規則，從而使學生初步了解科學研究的實驗方法、邏輯方法和哲學思想，并進一步培養學生與他人協作科研的能力，在實驗室進行科研活動的良好習慣，以及將實驗結果呈現、分析及展示的能力。

一、在實驗教學中向學生普及科學研究的原則和思維方式

顯微鏡法檢驗天然紡織纖維實驗是《刑事科學技術》課程的一個經典實驗，主要流程是使用生物顯微鏡觀察、比較純棉、苧麻、羊毛、兔毛、蠶絲等五種天然紡織纖維的微觀結構，熟記并掌握其總體特征，最后每人隨機抽取來自這五種纖維的一個未知樣品進行鑒定，給出結論。實驗步驟雖然簡單，但是其中體現的科學研究思想卻很多，在教學過程中我們可以引導學生仔細體會、學習這些淺顯的科研方法和原則。

1.科學研究應該從易到難，逐步突破

在這五種天然纖維中，羊毛和兔毛形貌特征很明顯，前者有鱗片狀紋路，后者有方格狀結構，很容易就能和其他纖維分開；而蠶絲和純棉卻較難區分，需要仔細觀察才能分辨。很多同學都是初次使用生物顯微鏡，要找到顯微圖像都要費不少事，甚至很多同學將玻片花紋當成了纖維。如果這些同學在實驗過程中一上手就選擇了蠶絲或純棉來觀察，不僅不容易觀察到纖維，也難區分纖維的特征。就像一個下馬威一樣，造成畏難心理。但若從形貌特征明顯的羊毛、兔毛入手，首先建立起纖維的一般形狀、大小等初步概念，就能更進一步地集中精力觀察到纖維之間的細節區別。

2.多數實驗應當設立對照

遵守對照實驗的基本原則，即除了要研究的因素或操作外，應當保持其他因素和條件一致。本實驗屬于相互對照的實驗，實驗報告要求學生將纖維的形貌特征圖畫出來，結果一些同學的報告中有的纖維粗大，有的細小。這明顯反映出畫的纖維圖是使用不同放大倍數的物鏡觀察到的。既然實驗目的是比較纖維的特征，那么顯然應該在相同條件下進行比較。如果在不同放大倍數下觀察，則對建立纖維之間相對粗細的概念非常不利，甚至有可能得出錯誤的結論。因此我們應該引導學生將對照實驗的基本原則謹記于心，使之在以后的學習、工作中能熟練應用這一原則。

3.在總結事物的特征的時候要全面考察，不能犯以偏概全的錯誤

本實驗中兔毛和苧麻是兩種很有特點纖維。不同根的兔毛由于粗細的不同分別呈現無髓、點狀髓、單列髓、多列髓的特征，無髓兔毛看起來與有髓兔毛差別非常大，和羊毛更像一些。而在同一根苧麻上，有的部位有橫節，有的部位沒有節卻有豎紋，沒有橫節的部分看起來和蠶絲又比較像。在顯微鏡視野下放大觀察纖維就如同管中窺豹，有很多同學只觀察一根纖維，或者只看一根纖維的某一個顯微視野，就匆匆得出結論畫圖，這樣搜集到的纖維特征很片面，不足以反應纖維的群體面貌，結果在鑒定未知纖維的時候碰到細兔毛或苧麻就犯錯了。因此在總結纖維特征的時候既要取多根樣本觀察，又要對同一根從頭到尾跟蹤觀察，這樣得到的信息才是全面的。由此我們可以教育犯錯的同學在以后的學習和工作中看事物要全面，比如在勘察一個犯罪現場的時候，要全面搜集痕跡、物證來還原事件的真相，防止被某幾個片面證據引入歧途。

4.對某一類有相似特征的事物做一個樣本庫，是我們研究未知事物的常用手段

雖然本實驗給學生提供的天然紡織纖維只有五種，但也可組成一個小樣本庫，對未知纖維鑒定的過程實際上也是做了一次搜庫比對的工作。在此我們可以提示學生，在科研工作中建庫搜索以查明未知樣品的信息是一種很常見的方法。比如質譜、光譜的譜圖庫都是搜集已知樣品的特征譜圖來建成圖庫，遇到未知樣品，就可以比對圖庫來得到一些有用的信息。在美國不僅對指紋、腳印、DNA、紡織纖維等常規檢材建立了龐大的樣本庫，汽車油漆、鞋、工具等也有比較全的樣本庫，為刑事案件的偵破工作提供了非常有用的線索。

二、在實驗教學中幫助學生養成良好的科研習慣

在實驗中除了向學生普及科學研究的原則和思維方式，幫助學生養成良好的科研習慣也是非常重要的。比如在取各種纖維制試片的時候，鑷子上會粘上標準纖維，有的學生不經過擦拭就直接去取下一種纖維，造成了標準纖維樣品的污染，結果在一張試片上發現了兩種纖維。于是我們可以就勢引導學生認識到在各種實驗和技術工作中防止交叉污染的重要性。在今后可能碰到的現場勘查工作中，既要防止自身指紋、DNA對現場的物證的污染，以及提取的物證之間的相互污染，也要防止某些有毒有害現場對自身和外部環境的污染。

再比如本實驗需制作5個樣本，多數學生采取按順序擺放的方式來區分，沒有意識到做完樣本以后應該書寫樣本名稱、制作時間、制作人等標簽信息。而在科學研究中碰到大量樣本的情況比比皆是，不對各樣本進行詳細清楚的標記是沒法順利進行實驗的。在此應提醒學生養成對樣本做標簽的實驗習慣。

實驗室自有其區別于教室的禮儀規范，在實驗課上我們強調學生要學會和遵守三個字，“靜”、“凈”和“敬”。在實驗課上，只有保持安靜才能有一個清醒的頭腦將各個步驟有條不紊的進行而不出差錯。在實驗過程中保持桌面和實驗器材的干凈整潔，才能讓整個過程快速有序地進行，而不至于手忙腳亂地到處找東西、碰翻器材試劑等。在當今科學研究中，絕大多數課題都需要很多人共同完成，單槍匹馬作戰在現代科研中幾乎不可能存在了，因此在學生時代培養協作精神顯得尤為重要，只有尊敬合作對象，精誠合作，才能順利完成課題和實驗。

三、在實驗教學中提升實驗結果呈現、分析及展示的能力

1.重視分析數據、書寫實驗報告

在科研工作中，千辛萬苦的工作都是為了有一個滿意的實驗結果，而最終的成果多半是以科研論文的形式展現。雖然在實驗課程中無需撰寫科研論文，但是實驗數據的正確記錄、分析和總結都是撰寫科研論文的基礎，是科研論文的原始素材。在實驗課程中如果能夠規范處理數據、書寫實驗報告，對于今后參加科研活動是非常有益的。

2.及時處理數據，便于處理異常情況

經了解，多數同學在做完實驗后并不及時處理數據，往往到老師催交的時候才趕著寫完。如果做完實驗后及時處理數據，此時尚能夠及時回憶起實驗中的細節，對于實驗數據的趨勢或異常情況能夠結合實驗過程做出合理的解釋，但如果經過一個愉快的周末，甚至一個星期后再來書寫實驗報告，絕大多數人已經回憶不起可能的影響因素了。實驗結果若出現異常，這時基本上已經很難找到出錯的地方。

3.使用規范的書面語言，科學的數據表示方法

在本實驗的報告中，我們要求對纖維的特征進行簡短的描述，結果學生的描述五花八門，用詞不準確、隨意、含義模糊、極其口語化。因此我們在實驗過程中還是要進行一定的示范，引導學生用書面語言精準、細致的描述實驗現象。雖然本實驗不涉及數字數據的處理，但在其他實驗中，處理數字數據非常常見，我們也應當提醒學生用科學計數法，取符合實驗條件的有效數字，來正確地表現實驗數據。

將科學研究訓練貫穿刑事科學技術實驗教學整個過程中，讓學生在實驗過程中領悟到科學研究的規則、方法和習慣，會讓學生們在今后的工作和生活中受益匪淺。我們應當不遺余力地堅持這一做法。

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