虛擬仿真技術(shù)在公安院校法醫(yī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探討

趙 娜，臺治強(qiáng)，錢 媛

(西北政法大學(xué)公安學(xué)院，陜西 西安 710122)

新形勢下，刑事案件發(fā)案率居高不下，大案、要案向智能化、隱蔽化發(fā)展，法醫(yī)學(xué)相關(guān)技術(shù)作為案件偵辦的重要技術(shù)手段之一，在打擊刑事犯罪、維護(hù)社會治安等方面發(fā)揮的作用更加突出。同時“學(xué)為用，練為戰(zhàn)”的指導(dǎo)思想要求公安教育要面向基層，面向?qū)崙?zhàn)，著力培養(yǎng)公安應(yīng)用型、實(shí)踐型人才。因此，公安教育背景下，法醫(yī)學(xué)教學(xué)應(yīng)注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，更應(yīng)著眼于滿足學(xué)生將來的工作需求，切合實(shí)戰(zhàn)需求。

各公安院校已普遍開設(shè)法醫(yī)學(xué)相關(guān)課程，以西北政法大學(xué)公安學(xué)院為例，《法醫(yī)學(xué)》是本院偵查學(xué)、刑事科學(xué)技術(shù)及治安專業(yè)的必修課程。然而，由于公安教育的特殊性，以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)教師或儀器設(shè)備的缺乏等諸多客觀原因，公安教育背景下的法醫(yī)學(xué)教學(xué)普遍存在“重理論，輕實(shí)踐”的教學(xué)思想，在課時分配時，理論與實(shí)踐教學(xué)比例分配往往存在失衡的現(xiàn)狀。

1 新形勢下公安教育背景下的法醫(yī)學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 學(xué)生極度缺乏相關(guān)醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識，對專業(yè)知識的理解能力有限

法醫(yī)學(xué)是以醫(yī)學(xué)知識為基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用自然科學(xué)知識(尤其是醫(yī)學(xué)知識)來解決法律方面問題的一門交叉應(yīng)用型學(xué)科。法醫(yī)專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)計(jì)劃中，醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程設(shè)置非常全面，學(xué)生是在完成了醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程后才會進(jìn)行法醫(yī)專業(yè)課程學(xué)習(xí)。然而公安專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)法醫(yī)學(xué)相關(guān)課程時，由于培養(yǎng)目標(biāo)及計(jì)劃不同，學(xué)生往往在沒有任何醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識的情況下進(jìn)行法醫(yī)學(xué)課程學(xué)習(xí)，導(dǎo)致教師講授時深淺不好把握，深入講解，涉及的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識太多，越講越不好理解；講得太淺，學(xué)生對知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)僅靠死記硬背，理解有限，使教學(xué)效果難以保證。

1.2 教學(xué)內(nèi)容設(shè)置不合理，缺乏對法醫(yī)學(xué)知識的應(yīng)用環(huán)節(jié)

在一項(xiàng)針對公安法醫(yī)職業(yè)培訓(xùn)課程建設(shè)需求的調(diào)查中顯示，學(xué)員對實(shí)戰(zhàn)問題，如命案現(xiàn)場勘察、死因判定類課程，有濃厚的興趣，同時，相較于傳統(tǒng)的講解式授課，觀摩式、研討式、操作式教學(xué)更加受到學(xué)員的推崇。由此可見，法醫(yī)學(xué)教學(xué)應(yīng)本著面向?qū)崙?zhàn)，服務(wù)實(shí)戰(zhàn)的理念，豐富教學(xué)手段，改革教學(xué)方式。

公安院校學(xué)生雖不會成為專業(yè)的法醫(yī)工作者，但在其工作中必然會涉及法醫(yī)學(xué)知識的運(yùn)用，故而，公安教育背景下的法醫(yī)學(xué)教學(xué)應(yīng)更加重視法醫(yī)學(xué)與實(shí)際工作的銜接，側(cè)重于使學(xué)生通過法醫(yī)學(xué)課程學(xué)習(xí)，了解基礎(chǔ)的法醫(yī)學(xué)理論及知識，掌握常見的人身傷亡案件(如兇殺、強(qiáng)奸、中毒等)現(xiàn)場的勘察重點(diǎn)，常見的生物學(xué)樣本的發(fā)現(xiàn)、提取、送檢及保存等，同時，學(xué)會從法醫(yī)學(xué)角度審視案情，科學(xué)理解相關(guān)法醫(yī)學(xué)鑒定意見，用這些科學(xué)的證據(jù)來分析案情、指導(dǎo)偵查，增強(qiáng)破案能力，最終為法庭審判提供有力的證據(jù)。

1.3 教學(xué)方法陳舊，課時分配不合理，實(shí)驗(yàn)課時比例不足

當(dāng)前，公安院校法醫(yī)學(xué)教學(xué)仍以傳統(tǒng)的課堂講授為主，雖不乏教師關(guān)注“慕課”“翻轉(zhuǎn)課堂”“微課程”等基于互聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)模式，但這些新興教學(xué)手段對學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)能力、獨(dú)立思考能力的促進(jìn)僅局限于對理論知識的學(xué)習(xí)，對學(xué)生動手能力的提高非常有限。

實(shí)踐性強(qiáng)是法醫(yī)學(xué)非常突出的特點(diǎn)，法醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)能密切配合理論教學(xué)從而確保教學(xué)質(zhì)量。然而現(xiàn)階段，普遍存在法醫(yī)實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)學(xué)時不足的現(xiàn)象，以本校偵查專業(yè)為例，《法醫(yī)學(xué)》課程為專業(yè)必修課，總學(xué)時為54學(xué)時，其中實(shí)驗(yàn)課12學(xué)時，實(shí)驗(yàn)課占比約22%，對教學(xué)效果的評價(jià)主要依據(jù)理論課教學(xué)，課程考核時實(shí)驗(yàn)課成績僅占比30%。

1.4 實(shí)驗(yàn)課教學(xué)儀器陳舊，專業(yè)儀器設(shè)備缺乏，高危刑事案件難以重現(xiàn)

由于實(shí)驗(yàn)條件及課時限制，公安院校法醫(yī)學(xué)課實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中涉及的內(nèi)容相當(dāng)局限，以本校偵查學(xué)專業(yè)《法醫(yī)學(xué)》課程為例，實(shí)驗(yàn)課開設(shè)內(nèi)容主要包括尸體解剖視頻觀看、血痕預(yù)實(shí)驗(yàn)、血痕確證實(shí)驗(yàn)、血痕種屬實(shí)驗(yàn)、ABO血型檢測、人毛與獸毛的顯微特征檢驗(yàn)。法醫(yī)病理課程相關(guān)實(shí)驗(yàn)基本無法開展，學(xué)生僅能通過法醫(yī)學(xué)尸體解剖視頻來了解相關(guān)內(nèi)容。由于學(xué)生前期從未接觸過醫(yī)學(xué)知識，對尸體存在一定的恐懼心理，對視頻內(nèi)容也會存在無法接受的情形，導(dǎo)致課程結(jié)束后，學(xué)生往往對判定死亡的標(biāo)準(zhǔn)都不清楚，對尸斑、尸僵、假死及猝死等基本的法醫(yī)學(xué)知識也不甚了解。法醫(yī)物證學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)僅開設(shè)如血痕實(shí)驗(yàn)、ABO血型實(shí)驗(yàn)，毛發(fā)檢驗(yàn)等簡單易行的實(shí)驗(yàn)，對于實(shí)踐中已廣泛應(yīng)用的DNA分析技術(shù)，學(xué)校大多因缺乏相關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器而無法開展。高危刑事案件，如爆炸、槍殺、空難、海損等事故現(xiàn)場，無論從倫理學(xué)角度，抑或是實(shí)驗(yàn)技術(shù)層面，都無法實(shí)現(xiàn)重現(xiàn)，無法使學(xué)生更深入地了解并掌握相關(guān)現(xiàn)場的應(yīng)急處置、現(xiàn)場勘驗(yàn)及法醫(yī)學(xué)尸體檢驗(yàn)。

1.5 公安法醫(yī)工作的信息化、數(shù)字化進(jìn)程已有長足發(fā)展，法醫(yī)信息化教學(xué)滯后于實(shí)踐工作

近五年來，得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，輔助以大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬仿真等高新科技的結(jié)合，公安法醫(yī)工作的信息化、數(shù)字化進(jìn)程已有了突破性進(jìn)展。虛擬解剖因其無創(chuàng)性(或微創(chuàng)性)、可重復(fù)性等優(yōu)勢，其進(jìn)入法醫(yī)病理學(xué)鑒定已成為必然趨勢。在公安部全面科技興警的戰(zhàn)略部署下，我國已有司法鑒定科學(xué)研究院、長春市公安局、北京市公安司法鑒定中心等多個機(jī)構(gòu)或部門開展了虛擬解剖檢案工作。然而，不論是醫(yī)學(xué)院校的法醫(yī)專業(yè)教育，亦或是公安教育中的法醫(yī)學(xué)教學(xué)過程中均未涉及虛擬解剖相關(guān)技術(shù)在法醫(yī)工作中的應(yīng)用。由此可見，公安法醫(yī)工作的信息化、數(shù)字化進(jìn)程已走在了教學(xué)的前列，法醫(yī)學(xué)教學(xué)應(yīng)緊跟實(shí)踐的需求，避免造成教學(xué)與實(shí)踐脫節(jié)的情況發(fā)生。

2 虛擬仿真技術(shù)在公安法醫(yī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的必要性

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)依托虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對象，學(xué)生在虛擬環(huán)境中開展實(shí)驗(yàn)，達(dá)到教學(xué)大綱所要求的教學(xué)效果。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的中心建設(shè)任務(wù)是實(shí)現(xiàn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)不具備或難以完成的教學(xué)功能，在涉及高?；驑O端的環(huán)境，不可及或不可逆的操作，高成本、高消費(fèi)、高污染、大型或綜合訓(xùn)練等情況時，提供可靠、安全、經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于公安教育背景下法醫(yī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，能很好地解決當(dāng)前公安教育中法醫(yī)學(xué)教學(xué)的困擾，在理論授課和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)之間增加“虛擬實(shí)驗(yàn)”教學(xué)，完善了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生在完成課堂理論知識學(xué)習(xí)后，可先在虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中練習(xí)操作，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，然后再進(jìn)入現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)操作時就更自如、對知識的理解也更通透；現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)做完后可再回到虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中鞏固和復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，從而以更低的教學(xué)成本達(dá)到更好的實(shí)踐效果。對于現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)無法實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)有效地填補(bǔ)了空白。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用更能突出以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，以準(zhǔn)確適宜的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)、以創(chuàng)新多樣的教學(xué)方法為主導(dǎo)，拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度和廣度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與實(shí)踐能力，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的水平與質(zhì)量，促進(jìn)法醫(yī)學(xué)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、科研乃至法醫(yī)實(shí)務(wù)工作的進(jìn)一步發(fā)展，是法醫(yī)學(xué)教學(xué)質(zhì)的飛躍。

3 法醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目依托西北政法大學(xué)刑事案件偵查虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，中心建成于2014年9月，是一個綜合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理平臺，它同時支撐相關(guān)專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和教學(xué)管理任務(wù)，中心是在公安政法類院校率先實(shí)現(xiàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的院校之一。已建成的現(xiàn)場勘查分中心主要承擔(dān)各類刑事案件現(xiàn)場勘驗(yàn)、檢查和記錄等實(shí)驗(yàn)教學(xué)；痕跡檢驗(yàn)分中心主要承擔(dān)手印、足跡、工具痕跡、槍彈痕跡、爆炸痕跡、血痕和特殊痕跡(如開鎖痕跡、手套痕跡和整體分離痕跡等)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)；待建的法醫(yī)檢驗(yàn)分中心主要承擔(dān)尸體解剖檢驗(yàn)、各類血痕、DNA及生物物證檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

3.1 法醫(yī)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)場景設(shè)計(jì)要求

首先，根據(jù)教學(xué)需求，設(shè)計(jì)不同的虛擬現(xiàn)場及腳本，如機(jī)械性窒息案件現(xiàn)場、強(qiáng)奸案件現(xiàn)場、高墜死亡案件現(xiàn)場、中毒案件現(xiàn)場、水中尸體案件現(xiàn)場、槍殺案件現(xiàn)場等。通過三維仿真技術(shù)準(zhǔn)確還原案件現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)場景，場景應(yīng)具典型性、高度逼真性，布局合理。同時，應(yīng)設(shè)計(jì)設(shè)備齊全、功能健全的法醫(yī)尸體解剖實(shí)驗(yàn)室，法醫(yī)物證實(shí)驗(yàn)室。虛擬環(huán)境中，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，尺寸比例合理。

3.2 法醫(yī)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目模塊及內(nèi)容設(shè)置

項(xiàng)目應(yīng)同時設(shè)置學(xué)生端與教師端，學(xué)生端共設(shè)置課前預(yù)習(xí)、虛擬實(shí)訓(xùn)、考核及倒查糾錯功能模塊。在課前預(yù)習(xí)模塊下，設(shè)置實(shí)驗(yàn)簡介部分，以文字、圖片的形式對基本案情，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及環(huán)節(jié)加以介紹，方便學(xué)生快速理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。同時，對學(xué)生進(jìn)行應(yīng)知應(yīng)會基本概念的測試，完成課前預(yù)習(xí)后方能進(jìn)入虛擬實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。

虛擬實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)有機(jī)械性窒息案件、強(qiáng)奸案件、高墜死亡案件、中毒案件、水中尸體案件等虛擬現(xiàn)場可供選擇。通過人機(jī)交互操作，學(xué)生對虛擬場景可“自由”探索，發(fā)現(xiàn)案件線索。探索過程中，學(xué)生可對尸體進(jìn)行初步的尸表檢查，并對環(huán)境中可疑的痕跡物證進(jìn)行發(fā)現(xiàn)、固定并提取。進(jìn)入尸體解剖階段后，實(shí)驗(yàn)需要仿真模擬尸體解剖的一系列流程，包括體表檢查、胸腹腔檢查、各臟器的取出、腦與脊髓的取出、骨髓檢查、檢材的取材和固定等等。此外，在不同類型的虛擬場景下，可在尸體上設(shè)計(jì)典型的損傷形態(tài)，完美的展示各器官結(jié)構(gòu)及各種損傷、尸體內(nèi)部損傷的三維立體效果，并匹配相應(yīng)的痕跡物證檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程及鑒定意見書。如在機(jī)械性窒息案件現(xiàn)場中，可在尸體頸部及口鼻處設(shè)計(jì)不同的損傷痕跡，如頸部縊溝、勒溝及扼痕等，現(xiàn)場還可設(shè)計(jì)與之對應(yīng)的縊索、勒索等，被害人指甲縫中可疑組織殘留物，現(xiàn)場可疑血跡及毛發(fā)等，教師可以通過教師端對虛擬現(xiàn)場的足跡、血痕、指紋及毛發(fā)等痕跡物證進(jìn)行更改布置，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的操作性。學(xué)生在模擬尸體解剖過程中，不僅可以直觀看到不同損傷痕跡及征象，還可模擬不同類型痕跡物證的發(fā)現(xiàn)、提取、送檢及檢驗(yàn)等過程，并結(jié)合環(huán)境中痕跡物證檢驗(yàn)與鑒定意見書，進(jìn)行綜合分析研判，綜合判定案件的死亡時間、致傷方式及致傷物等。

實(shí)訓(xùn)操作中，軟件會對學(xué)生的錯誤操作進(jìn)行提示，引導(dǎo)學(xué)生正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。操作結(jié)束后，系統(tǒng)對學(xué)生的操作過程進(jìn)行評價(jià)及反饋。實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生可隨時暫停實(shí)驗(yàn)并提交，下次再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，是從上次的實(shí)驗(yàn)步驟開始繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中可在聊天窗口實(shí)時分享自己在實(shí)驗(yàn)中遇到的困惑及實(shí)驗(yàn)心得，并與教師或其他同學(xué)進(jìn)行討論，也可在留言平臺進(jìn)行留言，供教師后期查看并回復(fù)。

進(jìn)入考核模塊，教師可根據(jù)考核內(nèi)容，選擇不同虛擬場景，并根據(jù)考核目的，對場景內(nèi)元素布置進(jìn)行更改，同時設(shè)置考核得分點(diǎn)，系統(tǒng)對學(xué)生的錯誤操作將不會給出任何提示。仍以機(jī)械性窒息案件現(xiàn)場為例，在考核模式下，教師可更改尸體頸部縊索的部位、形態(tài)、質(zhì)地及打結(jié)方式等，并更改尸體頸部損傷形態(tài)，得分點(diǎn)可設(shè)置為是否注意檢查縊索的性狀并注意保存縊索，保留縊索時，是否注意保留繩結(jié)，如果現(xiàn)場未發(fā)現(xiàn)縊索，是否注意追查可疑縊索。

教師可以利用系統(tǒng)安排課前預(yù)習(xí)、虛擬實(shí)訓(xùn)及考核時間，監(jiān)控和輔導(dǎo)學(xué)習(xí)過程，評價(jià)和管理實(shí)驗(yàn)成績。通過教師端實(shí)時查看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)及考試過程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可與指定的實(shí)驗(yàn)管理平臺無縫集成，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果上傳到實(shí)驗(yàn)管理平臺；實(shí)驗(yàn)平臺可對學(xué)生每一實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的考核結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并以數(shù)據(jù)圖或表的形式進(jìn)行反饋，供教師查看批改并綜合分析學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)的掌握情況。

3.3 綜合運(yùn)用式設(shè)計(jì)思路

在虛擬實(shí)訓(xùn)及考核環(huán)節(jié)，教師均可通過平臺對虛擬場景內(nèi)實(shí)驗(yàn)元素進(jìn)行更改及重組，最大程度發(fā)揮虛擬仿真的技術(shù)優(yōu)勢，使學(xué)生不論在學(xué)習(xí)還是考試階段，都有可能遇見不同的案情，增加實(shí)驗(yàn)的趣味性。虛擬實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)主要強(qiáng)調(diào)對學(xué)生所學(xué)基礎(chǔ)知識的鞏固和熟練運(yùn)用，是對知識量的積累；考核環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)更注重培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)知識的融會貫通和綜合運(yùn)用能力，力求最大程度發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)，主動探索的能力，避免學(xué)生對所學(xué)知識死記硬背，突擊復(fù)習(xí)，應(yīng)付考試的行為的產(chǎn)生。

4 結(jié)語

法醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用，將形成課堂理論教學(xué)，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)模式。幫助學(xué)生在更好地理解專業(yè)知識的同時，能夠身臨其境地學(xué)習(xí)并綜合運(yùn)用專業(yè)方法、步驟和法律程序，并有效提高其綜合、分析、研判的專業(yè)邏輯思維能力。綜上，以謀求學(xué)生發(fā)展為原則，以響應(yīng)實(shí)戰(zhàn)需求為目標(biāo)，將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于公安教育中法醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是響應(yīng)科教強(qiáng)警戰(zhàn)略的重要舉措，是實(shí)現(xiàn)素質(zhì)強(qiáng)警的有效途徑。