人工智能足跡實(shí)驗(yàn)室建設(shè)實(shí)踐微探

摘 要：公安院校足跡實(shí)驗(yàn)室目前存在建設(shè)滯后、教學(xué)項(xiàng)目單一、實(shí)驗(yàn)室未開(kāi)放共享、師資隊(duì)伍不完善等問(wèn)題，已無(wú)法滿足人工智能時(shí)代背景下創(chuàng)新型、應(yīng)用型警務(wù)人才的培養(yǎng)需求。河南警察學(xué)院通過(guò)搭建人工智能足跡實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，構(gòu)建人工智能足跡實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，加大實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放力度，完善實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y隊(duì)伍，建設(shè)人工智能足跡實(shí)驗(yàn)室，有效提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：人工智能；足跡檢驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)室建設(shè)；實(shí)踐探索

公安教育作為我國(guó)高等教育的重要組成部分，肩負(fù)著為黨和國(guó)家培養(yǎng)高素質(zhì)、應(yīng)用型警務(wù)人才的初心使命。實(shí)驗(yàn)室是高校實(shí)踐人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)平臺(tái)和有效載體，是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要基地。足跡檢驗(yàn)作為公安院校開(kāi)設(shè)的一門(mén)工科類(lèi)課程，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性、操作性，需要依托實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展大量實(shí)驗(yàn)教學(xué)，隨著人工智能足跡檢驗(yàn)技術(shù)的快速發(fā)展，將人工智能技術(shù)應(yīng)用到足跡實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，將人工智能足跡檢驗(yàn)技術(shù)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)全過(guò)程，符合足跡檢驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)未來(lái)發(fā)展的方向。

一、傳統(tǒng)足跡實(shí)驗(yàn)室存在的不足

（一）實(shí)驗(yàn)室建設(shè)滯后

受發(fā)展年限、建設(shè)資金等因素限制，我國(guó)絕大多數(shù)公安院校足跡實(shí)驗(yàn)室建設(shè)相對(duì)滯后。尤其在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所建設(shè)上，部分公安院校并沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的足跡實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)只能在室外進(jìn)行；在實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備上，雖然實(shí)驗(yàn)室展示陳列型設(shè)備較多，但可供學(xué)生操作使用的儀器設(shè)備卻比較少。同時(shí)，足跡實(shí)驗(yàn)室只能提供足跡勘查燈、照相機(jī)、靜電提取儀、石膏模型等傳統(tǒng)技術(shù)設(shè)備讓學(xué)生操作使用；在實(shí)驗(yàn)課程上，缺少與Python編程基礎(chǔ)、MatLab系統(tǒng)操作、CNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能相關(guān)課程的支撐。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目單一

傳統(tǒng)的足跡實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目逐漸暴露出與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)不統(tǒng)一的問(wèn)題。首先，傳統(tǒng)足跡實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目單一，缺少與計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)之間的交叉融合，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)少，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和綜合素質(zhì)。其次，傳統(tǒng)足跡實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目沒(méi)有難度等級(jí)劃分，學(xué)生學(xué)習(xí)難度大，無(wú)法構(gòu)建體現(xiàn)學(xué)生循序漸進(jìn)的知識(shí)體系。最后，傳統(tǒng)足跡實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目側(cè)重足跡理論知識(shí)講解，缺少對(duì)新興實(shí)戰(zhàn)足跡技戰(zhàn)法的運(yùn)用，培養(yǎng)的警務(wù)人才難以適應(yīng)大數(shù)據(jù)、信息化時(shí)代背景下更加嚴(yán)峻復(fù)雜的公安執(zhí)法環(huán)境。

（三）實(shí)驗(yàn)室未開(kāi)放共享

足跡實(shí)驗(yàn)室作為專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)象主要面向刑事科學(xué)技術(shù)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生。既沒(méi)有向?qū)W校其他專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)放，也沒(méi)有與校局合作的實(shí)戰(zhàn)一線進(jìn)行資源共享。由于缺少統(tǒng)一的管理機(jī)制，足跡實(shí)驗(yàn)室與其他實(shí)驗(yàn)室共享程度不高，各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)施設(shè)備很難集中利用，影響了跨學(xué)科、跨專(zhuān)業(yè)的交叉性、綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)展。傳統(tǒng)的足跡實(shí)驗(yàn)室以教師教學(xué)為中心，按照固定時(shí)間、固定學(xué)時(shí)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。學(xué)生在課上實(shí)驗(yàn)時(shí)間有限，課下又受限于實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，不能自主開(kāi)展各類(lèi)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)探索，學(xué)生自主學(xué)習(xí)、科研創(chuàng)新的積極性明顯不高。

（四）實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y隊(duì)伍不完善

公安院校受限于人員編制、人才引進(jìn)等問(wèn)題，缺少專(zhuān)職實(shí)驗(yàn)人員，足跡實(shí)驗(yàn)教師主要由講授痕跡檢驗(yàn)課程的教師兼任，實(shí)驗(yàn)室的日常運(yùn)行維護(hù)主要由勤工儉學(xué)的學(xué)生協(xié)助教師完成?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教師由于學(xué)科專(zhuān)業(yè)背景單一、缺乏實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)、教學(xué)精力有限等，只能按照教學(xué)大綱開(kāi)展一些傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，并沒(méi)有結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)等新興前沿技術(shù)和實(shí)戰(zhàn)前沿技術(shù)開(kāi)展綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

二、人工智能足跡實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)內(nèi)容

（一）搭建人工智能足跡實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

為解決傳統(tǒng)足跡實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)資源匱乏等問(wèn)題，河南警察學(xué)院在整合優(yōu)化現(xiàn)有儀器設(shè)備資源的基礎(chǔ)上，撥發(fā)300余萬(wàn)元的建設(shè)資金用于配置人工智能足跡檢驗(yàn)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)資源，搭建人工智能足跡檢驗(yàn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在硬件設(shè)施上，配置了智能足跡采集裝置、成套足跡采集與分析設(shè)備等硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備裝置，將人工智能技術(shù)應(yīng)用于日常教學(xué)、科研和實(shí)驗(yàn)室管理。在軟件資源上，不僅配置了人工智能實(shí)驗(yàn)軟件云平臺(tái)，裝載Python、MatLab、TensorFlow等軟件，為人工智能實(shí)驗(yàn)提供軟件支持，還對(duì)接了公安實(shí)戰(zhàn)一線，配置了鞋底樣本數(shù)據(jù)系統(tǒng)、足跡信息研判平臺(tái)系統(tǒng)，應(yīng)用于模擬實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練。在課程資源上，配置了Python編程、深度學(xué)習(xí)算法基礎(chǔ)、深度學(xué)習(xí)模型實(shí)例等課程資源，以供學(xué)生學(xué)習(xí)參考。

（二）構(gòu)建人工智能足跡實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目體系

學(xué)校修訂了實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，對(duì)傳統(tǒng)足跡實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目體系進(jìn)行改革，構(gòu)建了人工智能足跡實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目體系。實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系主要包括通識(shí)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、專(zhuān)業(yè)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和專(zhuān)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目三個(gè)層級(jí)。通識(shí)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要包括足跡特征識(shí)別、Python編程、MatLab軟件操作等實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)對(duì)象為全校學(xué)生，目的是讓各專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)足跡檢驗(yàn)與人工智能技術(shù)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)有所了解，拓寬學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)面。專(zhuān)業(yè)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要包括智能足跡采集、智能足跡分析等實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)對(duì)象為公安技術(shù)類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，目的是將人工智能技術(shù)與足跡檢驗(yàn)技術(shù)融入各專(zhuān)業(yè)，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，提升學(xué)生應(yīng)用人工智能技術(shù)和足跡檢驗(yàn)技術(shù)偵破案件的能力。專(zhuān)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目主要包括深度學(xué)習(xí)足跡圖像識(shí)別、深度學(xué)習(xí)足跡人身特征分析等實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)對(duì)象為刑事科學(xué)技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生以及有突出計(jì)算機(jī)能力和興趣的其他專(zhuān)業(yè)學(xué)生，目的是瞄準(zhǔn)學(xué)科前沿知識(shí)技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生參加學(xué)術(shù)研究和科研競(jìng)賽，提升學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。

（三）加大人工智能足跡實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放力度

人工智能足跡實(shí)驗(yàn)室應(yīng)打破實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)空間、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的限制，滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)及研究需求，學(xué)校加大了人工智能足跡實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放力度。在實(shí)驗(yàn)時(shí)間上，在固定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間外，實(shí)驗(yàn)室面向全體學(xué)生開(kāi)放，學(xué)生可通過(guò)提前預(yù)約的方式進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)空間上，學(xué)生可利用人工智能實(shí)驗(yàn)軟件云平臺(tái)在線開(kāi)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，打破實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地及空間的局限。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，結(jié)合教師科研項(xiàng)目、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽項(xiàng)目、公安智庫(kù)項(xiàng)目，設(shè)置一系列具有設(shè)計(jì)性、探索性的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生成立項(xiàng)目小組進(jìn)行實(shí)踐探索。為保障實(shí)驗(yàn)室的穩(wěn)定運(yùn)行，學(xué)校一方面依托智能門(mén)禁、智能監(jiān)控等現(xiàn)代智能設(shè)備，提高實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行效率，緩解實(shí)驗(yàn)室管理人員日常管理壓力；另一方面制定開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室安全管理制度，定期組織教師和學(xué)生進(jìn)行安全知識(shí)培訓(xùn)，加大了實(shí)驗(yàn)室安全管理力度。

（四）加強(qiáng)人工智能足跡實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y隊(duì)伍建設(shè)

學(xué)校為加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y隊(duì)伍建設(shè)，一是統(tǒng)籌協(xié)調(diào)校內(nèi)師資力量，根據(jù)人工智能足跡實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施需要，跨系部、跨專(zhuān)業(yè)組建精通公安技術(shù)和人工智能技術(shù)的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)由不同專(zhuān)業(yè)背景和不同專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng)的教師組成，通過(guò)師資融合、專(zhuān)業(yè)互補(bǔ)，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)力量。二是通過(guò)人才引進(jìn)、定崗定編等措施，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)人員的年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)，增加專(zhuān)職實(shí)驗(yàn)人員，降低兼任教師比例。三是充分發(fā)揮公安院校的校局合作優(yōu)勢(shì)，通過(guò)“走出去”和“引進(jìn)來(lái)”的方式，一方面組織教師到公安實(shí)戰(zhàn)一線進(jìn)行實(shí)踐鍛煉，增強(qiáng)其專(zhuān)業(yè)技能和實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)；另一方面聘請(qǐng)具有豐富實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的公安教官到校參與實(shí)踐教學(xué)，為學(xué)生傳授足跡+DNA、足跡+視頻偵查、足跡+手機(jī)號(hào)碼等技戰(zhàn)法經(jīng)驗(yàn)。

三、人工智能足跡實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐效果

（一）提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平

人工智能足跡實(shí)驗(yàn)室利用AI技術(shù)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)賦能，突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重難點(diǎn)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)驗(yàn)成績(jī)。通過(guò)對(duì)刑事科學(xué)技術(shù)專(zhuān)業(yè)近三年學(xué)生畢業(yè)論文選題的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)2021年學(xué)生選做足跡檢驗(yàn)方向的為6.5%，2022年為10.3%，2023年為15.8%。通過(guò)對(duì)刑事科學(xué)技術(shù)專(zhuān)業(yè)近三年足跡檢驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)成績(jī)統(tǒng)計(jì)分析，未接受人工智能足跡實(shí)驗(yàn)教學(xué)的2021級(jí)學(xué)生實(shí)驗(yàn)合格率為76.3%，接受人工智能足跡實(shí)驗(yàn)教學(xué)的2022級(jí)學(xué)生實(shí)驗(yàn)合格率為80.5%，2023級(jí)學(xué)生實(shí)驗(yàn)合格率為82.3%，實(shí)驗(yàn)合格率相較未接受人工智能足跡實(shí)驗(yàn)教學(xué)前提升了6%。

（二）提升人才培養(yǎng)質(zhì)量

人工智能足跡實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供了科研創(chuàng)新平臺(tái)，學(xué)生依托實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)展交叉學(xué)科研究，取得了優(yōu)異成績(jī)。2022年和2023年，學(xué)生獲得河南省“挑戰(zhàn)杯”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽三等獎(jiǎng)2項(xiàng)，申請(qǐng)實(shí)用新型專(zhuān)利4項(xiàng)。人工智能足跡實(shí)驗(yàn)室緊貼公安實(shí)戰(zhàn)需求，培養(yǎng)的學(xué)生深受用人單位歡迎。通過(guò)對(duì)近兩屆刑事科學(xué)技術(shù)專(zhuān)業(yè)的200余名畢業(yè)生就業(yè)情況跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，各地公安機(jī)關(guān)對(duì)這批畢業(yè)生有很高的評(píng)價(jià)，稱(chēng)這批畢業(yè)生實(shí)踐能力強(qiáng)，善于運(yùn)用新技術(shù)解決實(shí)際難題，已成為單位的工作尖兵和技術(shù)骨干。

人工智能足跡實(shí)驗(yàn)室建設(shè)將人工智能技術(shù)與足跡檢驗(yàn)教學(xué)緊密結(jié)合起來(lái)，通過(guò)搭建人工智能足跡實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，構(gòu)建人工智能足跡實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目體系，加大實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放力度，完善實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y隊(duì)伍等措施，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)足跡實(shí)驗(yàn)室的不足，滿足了大數(shù)據(jù)、信息化時(shí)代人才培養(yǎng)要求，為公安院校培養(yǎng)理論知識(shí)與專(zhuān)業(yè)技能兼?zhèn)涞木瘎?wù)人才提供了平臺(tái)和基地。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉潔怡，周佳社，王新懷，等.人工智能開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2022（3）.

[2]劉一文，金益鋒，胡書(shū)良，等.人工智能在足跡檢驗(yàn)技術(shù)中的應(yīng)用探討[J].刑事技術(shù)，2020（1）.

[3]金益鋒，溫富興，但青松，等.現(xiàn)代足跡檢驗(yàn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)實(shí)踐與發(fā)展[J].刑事技術(shù)，2021（1）.

[4]戚志如，孟業(yè)豐.新時(shí)期公安院校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)芻議：以江蘇警官學(xué)院為例[J].江蘇警官學(xué)院學(xué)報(bào)，2020（5）.

[5]賴彥西.公安院校教學(xué)實(shí)驗(yàn)室效能建設(shè)問(wèn)題與對(duì)策探討：以四川警察學(xué)院為例[J].公安教育，2022（5）.

責(zé)編：勉 耘

基金項(xiàng)目：河南警察學(xué)院2022年度教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目“人工智能足跡檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)踐教學(xué)改革”（編號(hào)：JY2022018）

作者簡(jiǎn)介：朱家成（1992— ），男，河南警察學(xué)院刑事科學(xué)技術(shù)系講師，研究方向?yàn)樾淌驴茖W(xué)技術(shù)。