公安技術(shù)專業(yè)“模式識別”課程教學(xué)改革研究

谷學(xué)匯

[摘? ? ? ? ? ?要]? 結(jié)合公安院校人才培養(yǎng)目標(biāo)，針對模式識別課程在教學(xué)中呈現(xiàn)的問題，提出對公安技術(shù)專業(yè)模式識別課程進(jìn)行教學(xué)改革和實踐，以服務(wù)公安實戰(zhàn)為主旨，以培養(yǎng)綜合人才為目標(biāo)，采用線上線下混合式教學(xué)模式，通過對線上教學(xué)問題和任務(wù)點的優(yōu)化設(shè)計，引入案例式、問題式、啟發(fā)式的教學(xué)方法，進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提升學(xué)生解決公安工作實踐問題的能力。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 模式識別;線上線下混合式教學(xué);啟發(fā)式培養(yǎng)

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）14-0065-03

近些年，模式識別技術(shù)得到迅猛發(fā)展，已經(jīng)遍及多個學(xué)科，廣泛應(yīng)用于人工智能、系統(tǒng)控制、目標(biāo)識別、圖像處理、醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域[1]。模式識別課程的綜合性較強(qiáng)，涵蓋知識點較多，對實驗實訓(xùn)要求較高，本科學(xué)生普遍感覺學(xué)習(xí)困難，沒有吸引力，令其望而生畏。這種情況在公安院校尤為明顯，由于公安院校多以培養(yǎng)應(yīng)用型警務(wù)人才為主，對模式識別這類理論性過強(qiáng)的課程重視程度不夠，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高。但是，公安院校的公安技術(shù)專業(yè)開設(shè)模式識別課程是十分必要的，因為公安警務(wù)正處在新的發(fā)展時期，即智慧公安時代，急迫需要物聯(lián)網(wǎng)、云技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘等新一代信息技術(shù)作支撐，進(jìn)行公安信息的感知、分析、整合，需要運(yùn)用這些技術(shù)為公安執(zhí)法提供有力支持，而模式識別課程內(nèi)容正好為新一代信息技術(shù)提供了理論依據(jù)，也為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。本文以公安技術(shù)專業(yè)的模式識別課程建設(shè)為研究主線，提出線上線下混合式教學(xué)方法，采用問題式、啟發(fā)式、互動式的教學(xué)方式對模式識別課程進(jìn)行改革探索，為了提高學(xué)生的實踐能力，將公安實戰(zhàn)案例融入課程之中，通過基礎(chǔ)類實驗和綜合類實驗鍛煉學(xué)生的操作能力，培養(yǎng)學(xué)生的模式識別專業(yè)技能，提升警務(wù)化工作效能。

一、模式識別課程建設(shè)的必要性

《公安高等教育發(fā)展規(guī)劃綱要（2015—2020）》和《關(guān)于公安院校公安專業(yè)人才招錄培養(yǎng)制度改革的意見》[2]等文件要求：全面加強(qiáng)實驗室、校內(nèi)外實習(xí)基地建設(shè)，堅持突出專業(yè)、貼近實戰(zhàn);加強(qiáng)教材和課程建設(shè)，促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成良好學(xué)風(fēng)，著力培養(yǎng)高素質(zhì)綜合性人才。正是在國家大力推進(jìn)教育教學(xué)改革的背景下，本文提出了面向公安技術(shù)專業(yè)的模式識別課程的改革，研究該課程的改革有助于優(yōu)化公安技術(shù)專業(yè)課程體系，利于優(yōu)化專業(yè)結(jié)構(gòu)，便于開展警務(wù)專業(yè)課程建設(shè)。

眾所周知，模式識別技術(shù)可以應(yīng)用到很多公安領(lǐng)域，如網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法、視頻圖像偵查以及智慧交通領(lǐng)域等都有廣泛應(yīng)用。以交通警察為例，除了應(yīng)掌握交通管理與指揮、視頻圖像偵查的知識外，還要具備對卡口視頻中人、車、物等違法行為進(jìn)行分類識別的能力，才能更好地為偵查取證提供有效的技術(shù)依據(jù)，而上述部分技術(shù)是依托于模式識別技術(shù)的，因此在警校階段提前開設(shè)適合公安工作的模式課程十分重要。本文通過對線上線下課程的優(yōu)化設(shè)計，將模式識別課程與培養(yǎng)綜合技術(shù)人才進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，搭建適合公安技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的課程體系，并形成一整套完整的課程改革方法。通過課程改革與實踐，為培養(yǎng)優(yōu)秀的公安人才奠定良好的課程基礎(chǔ)。

二、模式識別課程現(xiàn)狀分析

模式識別課程具有跨學(xué)科、較抽象、難理解的特點，其主要以數(shù)學(xué)方法與計算機(jī)為工具，對獲取的信息進(jìn)行分類、理解、處理。其課程涉及數(shù)學(xué)內(nèi)容較多，比如概率論與數(shù)理統(tǒng)計、線性代數(shù)等內(nèi)容，想要學(xué)好這門課程，除了要掌握上述基礎(chǔ)理論課程以外，還必須具備較強(qiáng)的實踐能力，并且需要掌握至少一門編程語言，通過編程來驗證理論課程內(nèi)容，提升動手操作能力。

為了能夠客觀反映學(xué)生對模式識別課程的學(xué)習(xí)情況，在教學(xué)結(jié)束后對2016級視聽偵察班的41名學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，調(diào)查反饋情況如下表所示。從表中可以簡單計算出學(xué)生對課程學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成率大約是0.8225（不符合數(shù)量占總數(shù)的比例），這個數(shù)值反映了學(xué)生對知識的掌握情況基本達(dá)到預(yù)期效果，但是詳細(xì)分析表格數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對純理論的掌握普遍差一些，對設(shè)計和實驗類的內(nèi)容掌握明顯好一些，可見現(xiàn)有的課程教學(xué)模式已經(jīng)不適合這門課程的教學(xué)，急需對課程進(jìn)行改進(jìn)，如何將晦澀難懂的理論知識與實踐相融合，怎樣才能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，這些問題就是本文要重點解決的課程改革難點。

三、面向公安技術(shù)專業(yè)的模式課程改革

根據(jù)公安院校的教育培養(yǎng)理念，為適應(yīng)公安技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)實戰(zhàn)型應(yīng)用人才的需要，積極推進(jìn)模式識別課程改革。傳統(tǒng)的模式識別課程采用課件+板書進(jìn)行教學(xué)，該方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代教學(xué)的需要，為了更好地提升課程教學(xué)效果，引入新形式教學(xué)勢在必行。本文采用線上線下混合式教學(xué)，以解決傳統(tǒng)模式識別課程的弊端。采用線上課程的優(yōu)點是學(xué)習(xí)方式比較靈活，便于開展教學(xué)設(shè)計、實驗實訓(xùn)、課程評價等內(nèi)容;線下課程較為常規(guī)，但是便于與學(xué)生進(jìn)行交流溝通。通過教師精心設(shè)置課程問題和任務(wù)點，將線上和線下課程貫通起來，再通過分析學(xué)生的評價與問題反饋，進(jìn)行有針對性的課程講解，達(dá)到有效提高教學(xué)效率及質(zhì)量，優(yōu)化教學(xué)課程的目的。

（一）搭建線上課程，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

公安院校以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主要目標(biāo)，大多數(shù)警校的培養(yǎng)方案中基礎(chǔ)課的內(nèi)容較多，課時較少，學(xué)生很難牢固掌握教學(xué)內(nèi)容，特別是優(yōu)化理論、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計等內(nèi)容，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)模式識別等專業(yè)課程較為吃力。為了更好地解決這個問題，我們在超星學(xué)習(xí)通平臺上建設(shè)模式識別線上課程，課程以貼近公安實戰(zhàn)為建設(shè)理念，以模式識別前期基礎(chǔ)課程、預(yù)修課程、前沿技術(shù)和實驗實訓(xùn)為主要講授內(nèi)容，為基礎(chǔ)薄弱學(xué)生提供了良好的學(xué)習(xí)平臺，為打算拓展、拔高的學(xué)生提供了優(yōu)質(zhì)線上學(xué)習(xí)資源。此外，還根據(jù)培養(yǎng)方案精心設(shè)計和優(yōu)化課程內(nèi)容，確保學(xué)生能夠自主學(xué)習(xí)。由于傳統(tǒng)模式識別課程主要講授模式識別基礎(chǔ)理論—分類—特征選擇與優(yōu)化—聚類等內(nèi)容，任課教師一般采用課件+板書的課堂講授方式，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法比較單一，不能與時俱進(jìn)，未能達(dá)到較好的教學(xué)效果。為了提高教學(xué)效果，必須對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行完善和優(yōu)化，對數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)類前導(dǎo)課，引入線上教學(xué)的方式，將課程內(nèi)容中的核心以視頻+電子白板講解的方式呈現(xiàn)出來，并提供配套的課程講義，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，也便于反復(fù)學(xué)習(xí)，鞏固知識;對基礎(chǔ)課以外的內(nèi)容，必須貼近實戰(zhàn)，需要與前沿技術(shù)相融合，與公安工作相契合，如將字符識別、語音識別、車牌識別、人臉識別[3]等內(nèi)容引入公安實際案例中進(jìn)行講解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（二）采用混合式教學(xué)，改進(jìn)教學(xué)方法

傳統(tǒng)講授模式識別普遍存在講授多、研討少，理論多、實踐少的通病。針對上述問題，引入線上線下混合式教學(xué)法，對線上課程提前規(guī)劃教學(xué)設(shè)計，提出教學(xué)問題和任務(wù)點，引入案例式、啟發(fā)式[4-5]的教學(xué)方法，進(jìn)行有效教學(xué)，重點啟發(fā)學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。在線上教學(xué)平臺定期發(fā)布教學(xué)任務(wù)點，學(xué)生以闖關(guān)模式完成所有任務(wù)點，經(jīng)過對完成率等數(shù)據(jù)的分析，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度。教師主要負(fù)責(zé)督促學(xué)生完成知識點，對共性問題進(jìn)行指導(dǎo)，并在線下課程中進(jìn)行新增知識點和解決問題技巧的總結(jié)講解。線上線下混合式教學(xué)能夠取得良好的教學(xué)效果的主要原因有兩個：一方面是因為線上學(xué)習(xí)的時間比較靈活，不受地點限制，增加了學(xué)生自主有效的學(xué)習(xí)時間，學(xué)生線上課程訪問統(tǒng)計如圖1所示。另一方面，教師為了建設(shè)線上課程需要提高自身的信息化水平，需要設(shè)計教學(xué)問題和教學(xué)任務(wù)點，需要不斷地思考和提高。此外，依靠線上平臺管理課程非常便捷，平臺能夠統(tǒng)計學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，通過對統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分析，能夠準(zhǔn)確掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，學(xué)生成績統(tǒng)計如圖2所示。為了不斷地完善線上線下課程，我們增加了課程的過程性評價，教師在課中、課后通過學(xué)習(xí)通平臺進(jìn)行線上教學(xué)的過程性評價，既要求學(xué)生對教師進(jìn)行評價，又要求學(xué)生自我評價，還組織課題組教師進(jìn)行線上聽課指導(dǎo)評價，促進(jìn)授課教師提高線上教學(xué)質(zhì)量。

（三）完善實驗實訓(xùn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

模式識別課程是實踐性很強(qiáng)的專業(yè)課，在公安技術(shù)專業(yè)中通常設(shè)置為32學(xué)時，其中8學(xué)時為實驗實訓(xùn)教學(xué)，因此在有限的課時內(nèi)實現(xiàn)高質(zhì)量實踐教學(xué)勢在必行。模式識別課程的實驗實訓(xùn)內(nèi)容大多停留在對基礎(chǔ)理論的驗證上，對學(xué)生動手操作能力的提高作用不明顯。為了更好地解決這個問題，可以將模式識別的實驗實訓(xùn)內(nèi)容分成兩個層次：第一個層次為基礎(chǔ)類實驗實訓(xùn)。教師以公安實戰(zhàn)案例為主要素材，設(shè)計好實驗實訓(xùn)內(nèi)容，提前發(fā)布在線上供學(xué)生預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。這類實驗以培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗實訓(xùn)素養(yǎng)，鍛煉學(xué)生基礎(chǔ)操作的能力，重點掌握模式識別基礎(chǔ)理論的驗證方法，熟練使用Matlab進(jìn)行編程。第二個層次為綜合類實驗實訓(xùn)，學(xué)生有一定的基礎(chǔ)實驗?zāi)芰?，需要選做教師設(shè)計的綜合實驗實訓(xùn)，并采用分組形式進(jìn)行，學(xué)生自行設(shè)計實驗方案，獨立進(jìn)行實驗，分析實驗結(jié)果，最終寫出實驗報告，期間教師給予必要的啟發(fā)性提示。實驗結(jié)束以后，教師需要對實驗進(jìn)行點評、分析、總結(jié)，并演示正確的實驗方法，將操作過程錄像后發(fā)布到線上，便于學(xué)生課后復(fù)習(xí)。通過對上述兩個階段的鍛煉，能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，有效提高了學(xué)生解決模式識別實際問題的能力。

四、總結(jié)

本文詳細(xì)闡述了公安技術(shù)專業(yè)開設(shè)模式識別課程的必要性，分析了目前模式識別課程存在的一些弊端，并通過對學(xué)生的調(diào)研反饋，找出學(xué)生學(xué)習(xí)的難點和痛點，并提出線上線下混合式教學(xué)方法，以解決傳統(tǒng)的模式識別授課過程中出現(xiàn)的問題。線上課程的使用能夠增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)的時間，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。教師再通過線下有針對性的講解，達(dá)到事半功倍的效果。模式識別課程的實踐性很強(qiáng)，本文提出通過基礎(chǔ)類實驗實訓(xùn)夯實學(xué)生的實驗基礎(chǔ)，通過選做綜合性實驗，達(dá)到開闊學(xué)生眼界、鍛煉學(xué)生實際操作能力的目的。

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編輯 馮永霞