公安“實戰化教學”智慧型實驗平臺構建

周毅錦, 蔣俊平

(江蘇警官學院 刑事科學技術系, 江蘇 南京 210031)

隨著大數據集成應用,信息化服務在實體世界中發揮了巨大的效能。高效便捷的移動網絡平臺,為信息化教學提供了通道,也為建立智慧化的實驗教學服務平臺、提升公安院校實戰化基礎實驗教學水平提供了新的思路。

1 公安院校中智慧型實驗室的引進

繼數字化校園、物聯網管理技術平臺等信息化校園建設之后,智慧型校園呼之欲出[1]。智慧校園是指通過利用云計算、虛擬化和物聯網等新技術改變學校學生、教職人員和校園資源相互交互的方式,將學校的教學、科研、管理與校園資源和應用系統進行整合,以提高應用交互的明確性、靈活性和響應速度,從而實現智慧化服務和管理的校園模式。基于微信的智慧型校園建設的主要特點是便捷[2]，所有人員的運行軌跡可以集成到實名認證的手機上,利用校園WiFi全覆蓋,由微信端的企業號或者服務號,實現通過微信統一管理平臺,打造聚合型全應用的智慧大學。

而智慧型實驗室就是搭載智慧校園的建設,在移動平臺上實現實驗教學和管理的信息智能化,借助平臺可靠的真實身份驗證,以及平臺上提供的多樣且個性化的服務[3],提高信息的溝通和協同效率,提升實驗室對師生的服務及管理能力。

隨著公安院校普遍推行“實戰化教學”后,對培養警用人才的要求越來越高,學生在校期間需要掌握的課程也隨之增加。在有限的學時內,如何夯實實戰動手能力,除了提高實驗教學的課內效率外,調動學生的學習主動性,向課外延伸基礎實驗教學則更有實效。而實驗室長期存在的實驗教學場地和經費限制,也要求實驗教學的管理采取更為靈活機動的模式,以便適應“實戰化教學”。

公安院校實驗室借助校園WiFi的全覆蓋,依托手機移動平臺的便捷和高效,建設以學生為主的智慧型實驗室,有助于打通實驗室與學生在時間與空間上的隔閡,實現實驗教學和管理的線上、線下貫通。

2 實驗教學管理模式的智慧化實現

網絡教學平臺的應用,使得實驗教學的管理進入數字化[4]。除了數字化課程、儀器設備的基本信息、固定資產管理等進入數字化網絡外,學生的實驗預習、實驗預約、實驗效果反饋也實現了網絡化管理。

由于網站操作基于微機終端,而公安院校學生使用計算機的時間受到限制,再加上學習動力不足,利用網絡平臺自行預約實驗的學生很少,主要以教師課堂教學的實驗預約為主,數字化課程也以教師課堂教學安排使用較多,因此網絡教學的便捷化和覆蓋廣泛性并沒有得到充分體現。網絡教學平臺成了設備管理和部分課堂實驗記錄的工具。而教學平臺是為學生和教師服務的,以人為本,以服務教學、提高教學質量為目標。在便于管理的基礎上,如何發揮移動網絡的作用,為學生參與實戰化訓練提供便捷的服務,吸引學生參與自主實驗、創新實驗,提高學生應對實戰中各種復雜情況的應變能力,是智慧化實驗室亟待解決的問題。

以刑事技術實驗室為例,借助于校園智慧化平臺的建設,實驗室開發了基于移動端的實驗教學服務平臺,建立以學生為主、教師為輔的實驗教學管理模式,利用學生主流移動社交平臺,拓展學生吸取知識的新渠道,創造更為靈活的實戰化基礎訓練平臺。

2.1 實驗室開放的智慧化實現

刑事技術實驗室智慧化教學管理平臺是基于微信校園企業號平臺開發的,旨在利用實驗室場地、儀器設備、實驗時段、人員等信息的數據分析、整合,建立智慧化的實驗室開放平臺,通過將實驗室的資源菜單化、模塊化,并結合師生的個人實名信息,實現實驗室開放的個體化定制服務,從而達到優化及提升實驗室利用效能的作用。

2.1.1 實驗室功能的菜單化

為了方便學生進行個性化的實驗定制,根據實戰化的基礎教學要求,將學生的實戰化訓練拆分成若干項基礎實驗項目及若干項綜合實訓項目,提供菜單式的選項。例如將傳統的實驗項目——化學顯現實驗,拆分成汗潛手印顯現、血手印顯現、油脂手印顯現等若干項目,而這些項目按照操作方法被拆分成若干個子項目,如汗潛手印顯現拆分成茚三酮顯現、502膠顯現等。細化后的實驗項目一方面為學生提供了方法選擇上的思路,另一方面學生可以根據需要在同一實驗時段搭配不同的實驗內容進行操作。

綜合實訓項目的設定是符合學生創新項目而設計的,如大學生創新項目、畢業設計項目等,在這個菜單中,學生可以在實驗室預定大段的時間和場地,以保證該實驗的持續進行。

2.1.2 實驗室功能的模塊化

為了提高實驗室的開放效率,使實驗室的利用率最大化,將實驗室場地及時段進行模塊化細分。由于實驗室智慧化開放的服務對象是個體,將實驗室功能進行模塊化劃分是保障學生享有實驗時空自由度的前提。

首先是實驗空間的細分,也以刑事技術實驗室為例,學生實驗室的容納量一般是保證55～60名學生同時開展實驗,空間格局上一般采用大開間、大教室,許多實驗器材采用共取共用的管理模式。為了適應個性化的管理,實驗桌在形式上劃分為實驗臺,將大實驗桌按照實驗空間的需求,劃分成55～60個帶標號的實驗臺。小型的實驗器材和實驗裝備也被用工具盒套裝成55～60套,相對應地貼上標號。學生在實驗中用個人信息使用相對應標號的試驗臺和實驗器具。如果是儀器類或者是分組實驗,則按照儀器和組群劃分實驗臺,并在儀器上貼上組群號,如1—6表示該儀器由預定1—6號實驗臺的學生使用。這種空間功能上的劃分,既使實驗室能夠接納整個班級的實驗,也可以有效利用剩余的實驗臺和實驗器具,接受其他個體的實驗,提高實驗室空間的利用率。

實驗時段的模塊化遵循實驗本身的正常需要。根據每個實驗項目的課時需求,將早上8點至晚間9點的時段細分。如捺印實驗一般的課堂實驗時間為3課時,則設置為8—11點一個時段,11—14點一個時段,以此類推。而綜合實訓項目的時間需求不固定,因此該項目設定為半天或者一天。學生可以在該時段內自主簽到簽退,同時實驗后臺記錄實驗臺空閑的時段,方便下一時段的學生繼續預定。如果時段設定過細,則學生可能一個實驗需要選擇多個時間段,選擇項增多容易造成學生積極性消退。因此合理安排項目的時段,既可以保證平臺操作的便捷,也可以降低學生簽退后實驗臺的空當時間,更加有效地利用實驗臺和實驗時段。

2.1.3 實驗室服務平臺的智慧化

實驗室功能菜單化和模塊化為智慧化服務奠定了基礎。將實驗項目菜單和相對應的實驗室空間和時段信息,按照合理的邏輯關系推送到微信平臺,就可以為實名認證的個體提供實驗室智慧化服務。

智慧型實驗室的特點是可以利用身份驗證、通知公告、網絡互動等功能實現大量的管理應用。因此,這種高效的集中管理為實驗室的開放運作提供了良好的基礎。而校園微信企業號中的數字微校園的應用則為該管理模式的實現提供了平臺。圖1為我院微信端實驗室開放平臺的設計思路,該實驗室智慧化服務平臺正因搭載了校園微信企業號得以實現[5]。

圖1 實驗室智慧化開放平臺

按照高校實驗室安全管理的要求,必須定期對師生進行安全教育。根據不同實驗室的特點,微信端智慧化服務平臺設置在用戶完成身份認證進入實驗室預約前,要完成本實驗室的安全測試,通過后方可進入實驗室預約程序。安全測試中包含防火、用電安全、個人防護、化學實驗的污染等安全教育。

實驗室完成實驗項目和實驗時段的設置后,發布到微信端服務平臺提供實驗室開放預約。實驗預約功能提供7天內的實驗預約,可隨時退訂,每項實驗設定實驗臺位數,約定成功后微信端一對一發送預定成功的通知。學生按照通知的時間和實驗臺號進入實驗室,用微信掃一掃功能掃描相應實驗臺上的二維碼,實現簽到和簽退。實驗室在微信企業號管理平臺上可以對實驗項目、實驗時間、預約情況進行編輯和管理。實驗室預約面向大一到大四的所有學生,支持課堂實驗教學、課外興趣小組、學生個體、大學生創新團隊、學生科研項目、教師科研團隊等所有項目。學生可隨時在微信端進行實驗室預約和取消實驗。

2.2 實驗考核的智慧化實現

除了打通便捷的實驗室進入機制,實現全方位的實驗室開放,強化學生基礎實驗的考核則是保障教學質量的重要環節。學生通過基礎實驗的必做項目訓練后,可以在微信端預約實驗考核。必做項目分為專業班和非專業班,專業班需要掌握的實驗項目比非專業班多,只有必做項目都通過后,才能打開實驗考核端進行考核定制。

實驗考核端的開放方法和實驗預定相同,但預約成功后只通知考核時段,并不顯示考核的實驗項目、實驗教室和實驗臺。微信端通知將會在考核開始前10 min發送該生的考核項目和實驗臺。實驗項目在學生必做的實驗項目中隨機抽取,也就是說這種隨機抽取考核項目的方法要求學生必須掌握每項基礎實驗才能通過考核。實驗考核結果分通過和不通過,并與課堂教學考核相結合,實驗考核未通過不得參加期末課程筆試。

只有嚴格考核出口、以考促練,才能扎實培養學生的實戰動手能力。基礎實驗端的考核對實戰訓練中綜合運用尤為重要。在基礎訓練后,增加隨機考核環節,強化學生操作的熟練性,在此基礎上開展的實戰化訓練才能體現綜合性和實戰性。

提高實驗室管理效能的目的是有效利用實驗室資源,為學生實驗創造時間和空間、人力與物力的保障。所以實驗室開放是實驗教學管理中一個重要的效能指標[6]。刑事技術實驗室智慧化服務平臺功能的設計,除了優化固定的實驗和實訓課程安排外,強化基礎實驗訓練的考核,同時全方位開放實驗室,接受學生的個性化實驗預約,打造以便捷服務為入口、嚴格考核為出口,以學生自主學習、合作學習、研究性學習為主的實驗教學管理平臺,實現以學生為本的服務理念。

2.3 實驗教學的智慧化實現

2.3.1 實驗翻轉課堂的實現

由于刑事科學技術的內容為內部資料,不能將實驗操作視頻上傳互聯網,不能實現移動端的實驗教學資源傳播。實現公安專業實驗教學的翻轉課堂[7],則是通過開放網絡互動實驗室中的局域網進行。實驗課程內容的演示、實驗效果的評判、實驗操作步驟的分解等相關內容,均被提交到該網絡互動實驗室的用戶端。學生可以在實驗前和訓練操作過程中,隨時進入網絡互動實驗室進行重復學習。這種自我揣摩式的翻轉課堂與實驗課堂教學形成多維度的教學環境,使學生在實驗前和實驗中通過自學,熟練掌握相關實驗知識,了解實驗操作步驟和各類實驗的重要注意事項,以此降低學生實驗的失敗率,提高實驗課堂的學習效率。

另外,許多高校為了便于學生管理和信息發布,在微信端實現了校級和系部級微信公眾號的管理[8],學生采用實名認證加入各級的官方公眾號,這些公眾號已經成為學生獲取學校信息的主流渠道,瀏覽量非常大[9]。刑事科學技術實驗室以學校官方微信公眾號為載體,建立實驗室公眾號,定期更新實驗室信息,并提供在線答疑和實驗操作指導,針對課外實驗量的增加,學生自主實驗的指導成為微信答疑的主體,在線交流過程中,一般采用文字提示和實訓操作的部分簡短介紹進行指導。從實驗前翻轉課堂到實驗中的線上和現場指導,以及實驗后的在線答疑交流,打造完整的教學指導環境,保障學生課內實驗和課外自主實驗的同一性,保持學生自主學習和自主創新的興趣。

2.3.2 虛擬實訓平臺的實現

加強實戰綜合實訓環節的訓練,目前大多數院校的做法是增加實訓的項目數和訓練時長。但是由于學生人數多,許多綜合實訓的項目需要多人數、多角色的配合完成,實訓場所和環境的設置也需要大量的人力物力配合完成,因此實訓過程中不能保證滿足每一名學生享有同樣的訓練機會,如刑事案件現場勘驗實訓，其現場布置工作繁瑣復雜,設計案情、場地選擇、痕跡放置、現場組織安排等工作使得每一個實訓計劃都自成系統,實訓中涉及的部分設施不具備重復使用和可修復性,因此現場設計需要花費大量的人力物力。大部分院校采用的是在1個班級中預制2～3個案件現場,分組完成該實訓項目,每組由若干名學生擔任不同的角色完成1個案件現場的勘查。這種模式導致了學生不能在實戰訓練中獲得等同的演練機會,1名同學只能承擔一種角色,并且沒有機會接觸各種類型的案件現場[10]。因此刑事科學技術實驗室增設虛擬仿真實驗項目。

在刑事科學技術實訓中,建設虛擬實戰項目,是對公安技術“實戰化教學”的一個良好促進[11]。建立3D模擬案件現場的游戲式教學環節,有利于激發學生參與實訓的興趣,使學生明確現場勘驗中的規范性操作程序,熟悉各類物證的處置方法,并有助于學生建立現場勘查的大局觀。

學生可以在虛擬情境體驗現場保護、組織和勘驗等各個角色,并掌握各類常見案件現場勘驗流程,這是在實驗室中難以實現的。現場勘查的三維實訓系統目前已經在本科實訓中應用,包含室內和室外現場的綜合處置訓練。該軟件基于微機端運行,后期將繼續開發多類案件虛擬現場的移動端實訓項目,讓學生能利用茶余飯后的碎片時間進行多類型的網絡模擬實戰,提供給學生更加便捷有效的多環境演練,提高學生實戰演練的目的性和現場處理應變能力,達到綜合能力的訓練要求。

3 智慧型實驗平臺的運行

公安院校智慧型實驗平臺在實驗室開放、實驗考核和教學的智慧化運行中,為公安院校實戰化基礎教學的質量提供了保障。

我院智慧型實驗平臺運行后,僅刑事技術實驗室2016—2017第二學期的課外實驗量比上一學期增加53%,其中學生自主實驗量由原來的53人時增加到148人次,總計接受開放實驗人數3 182人次,其中綜合項目的開放達295人次,實驗室和儀器設備的共享也在微信端全面開放[12]。此外,由于運行“實戰化教學”后帶來管理上的困難也迎刃而解,因安保、駕訓、實習、突發演練等因素造成的實驗訓練缺失,也可以由學生自主進入實驗室進行補充。學生可通過自主預定實驗,明確實驗目的和內容,避免以往部分學生盲目進入實驗室的情況。實驗隨機抽取考核的模式促進學生的自我學習,考核前實驗室的使用率呈現高位狀態,學生對待考核的認真態度,使得基礎實驗項目的訓練質量得以保證。三維模擬課堂的使用也在學生實戰訓練中得到了良好的回饋,三維模擬訓練通過后的學生進入實戰訓練程序時不再舉手無措,對現場的把控意識有較大的提升、實訓過程順暢有序、學生操作的錯誤率明顯下降。

實驗室功能的菜單化和模塊化,也大大減輕了實驗室管理上的負擔,將學生個人信息和實驗臺對應,學生管理實驗室的自覺性大幅度提高,對儀器和耗材的使用有了責任感。實驗室的實時動態、學生的流量、身份捆綁的實驗儀器使用情況由后臺自動記錄,也減輕了實驗室管理和統計的工作量。

4 結語

公安院校“實戰化教學”改革要以人為本、與時俱進,打造順應新媒體應用的移動端教學和管理模式,建設智慧型實驗平臺,將“實戰化教學”全方位地滲入到學生學習環境中,夯實基礎實驗技能訓練,提高綜合實戰應對能力,有效激發學生的學習興趣和主動性,為培養實用型公安人才提供高起點的教學服務。

References)

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