虚拟仿真技术在公安院校法医实验教学中的应用探讨

赵 娜，台治强，钱 媛

(西北政法大学公安学院，陕西 西安 710122)

新形势下，刑事案件发案率居高不下，大案、要案向智能化、隐蔽化发展，法医学相关技术作为案件侦办的重要技术手段之一，在打击刑事犯罪、维护社会治安等方面发挥的作用更加突出。同时“学为用，练为战”的指导思想要求公安教育要面向基层，面向实战，着力培养公安应用型、实践型人才。因此，公安教育背景下，法医学教学应注重理论与实践的结合，更应着眼于满足学生将来的工作需求，切合实战需求。

各公安院校已普遍开设法医学相关课程，以西北政法大学公安学院为例，《法医学》是本院侦查学、刑事科学技术及治安专业的必修课程。然而，由于公安教育的特殊性，以及相关实验教师或仪器设备的缺乏等诸多客观原因，公安教育背景下的法医学教学普遍存在“重理论，轻实践”的教学思想，在课时分配时，理论与实践教学比例分配往往存在失衡的现状。

1 新形势下公安教育背景下的法医学教学现状

1.1 学生极度缺乏相关医学基础知识，对专业知识的理解能力有限

法医学是以医学知识为基础，广泛应用自然科学知识(尤其是医学知识)来解决法律方面问题的一门交叉应用型学科。法医专业学生培养计划中，医学基础课程设置非常全面，学生是在完成了医学基础课程后才会进行法医专业课程学习。然而公安专业学生在学习法医学相关课程时，由于培养目标及计划不同，学生往往在没有任何医学基础知识的情况下进行法医学课程学习，导致教师讲授时深浅不好把握，深入讲解，涉及的医学基础知识太多，越讲越不好理解；讲得太浅，学生对知识点的学习仅靠死记硬背，理解有限，使教学效果难以保证。

1.2 教学内容设置不合理，缺乏对法医学知识的应用环节

在一项针对公安法医职业培训课程建设需求的调查中显示，学员对实战问题，如命案现场勘察、死因判定类课程，有浓厚的兴趣，同时，相较于传统的讲解式授课，观摩式、研讨式、操作式教学更加受到学员的推崇。由此可见，法医学教学应本着面向实战，服务实战的理念，丰富教学手段，改革教学方式。

公安院校学生虽不会成为专业的法医工作者，但在其工作中必然会涉及法医学知识的运用，故而，公安教育背景下的法医学教学应更加重视法医学与实际工作的衔接，侧重于使学生通过法医学课程学习，了解基础的法医学理论及知识，掌握常见的人身伤亡案件(如凶杀、强奸、中毒等)现场的勘察重点，常见的生物学样本的发现、提取、送检及保存等，同时，学会从法医学角度审视案情，科学理解相关法医学鉴定意见，用这些科学的证据来分析案情、指导侦查，增强破案能力，最终为法庭审判提供有力的证据。

1.3 教学方法陈旧，课时分配不合理，实验课时比例不足

当前，公安院校法医学教学仍以传统的课堂讲授为主，虽不乏教师关注“慕课”“翻转课堂”“微课程”等基于互联网的教学模式，但这些新兴教学手段对学生自主学习、合作学习能力、独立思考能力的促进仅局限于对理论知识的学习，对学生动手能力的提高非常有限。

实践性强是法医学非常突出的特点，法医学实验课教学能密切配合理论教学从而确保教学质量。然而现阶段，普遍存在法医实验课程开设学时不足的现象，以本校侦查专业为例，《法医学》课程为专业必修课，总学时为54学时，其中实验课12学时，实验课占比约22%，对教学效果的评价主要依据理论课教学，课程考核时实验课成绩仅占比30%。

1.4 实验课教学仪器陈旧，专业仪器设备缺乏，高危刑事案件难以重现

由于实验条件及课时限制，公安院校法医学课实验环节中涉及的内容相当局限，以本校侦查学专业《法医学》课程为例，实验课开设内容主要包括尸体解剖视频观看、血痕预实验、血痕确证实验、血痕种属实验、ABO血型检测、人毛与兽毛的显微特征检验。法医病理课程相关实验基本无法开展，学生仅能通过法医学尸体解剖视频来了解相关内容。由于学生前期从未接触过医学知识，对尸体存在一定的恐惧心理，对视频内容也会存在无法接受的情形，导致课程结束后，学生往往对判定死亡的标准都不清楚，对尸斑、尸僵、假死及猝死等基本的法医学知识也不甚了解。法医物证学相关实验仅开设如血痕实验、ABO血型实验，毛发检验等简单易行的实验，对于实践中已广泛应用的DNA分析技术，学校大多因缺乏相关的实验仪器而无法开展。高危刑事案件，如爆炸、枪杀、空难、海损等事故现场，无论从伦理学角度，抑或是实验技术层面，都无法实现重现，无法使学生更深入地了解并掌握相关现场的应急处置、现场勘验及法医学尸体检验。

1.5 公安法医工作的信息化、数字化进程已有长足发展，法医信息化教学滞后于实践工作

近五年来，得益于计算机技术的迅猛发展，辅助以大数据、人工智能、虚拟仿真等高新科技的结合，公安法医工作的信息化、数字化进程已有了突破性进展。虚拟解剖因其无创性(或微创性)、可重复性等优势，其进入法医病理学鉴定已成为必然趋势。在公安部全面科技兴警的战略部署下，我国已有司法鉴定科学研究院、长春市公安局、北京市公安司法鉴定中心等多个机构或部门开展了虚拟解剖检案工作。然而，不论是医学院校的法医专业教育，亦或是公安教育中的法医学教学过程中均未涉及虚拟解剖相关技术在法医工作中的应用。由此可见，公安法医工作的信息化、数字化进程已走在了教学的前列，法医学教学应紧跟实践的需求，避免造成教学与实践脱节的情况发生。

2 虚拟仿真技术在公安法医实验教学中应用的必要性

虚拟仿真实验教学依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，学生在虚拟环境中开展实验，达到教学大纲所要求的教学效果。虚拟仿真实验教学的中心建设任务是实现真实实验不具备或难以完成的教学功能，在涉及高危或极端的环境，不可及或不可逆的操作，高成本、高消费、高污染、大型或综合训练等情况时，提供可靠、安全、经济的实验项目。

将虚拟仿真技术应用于公安教育背景下法医实验教学中，能很好地解决当前公安教育中法医学教学的困扰，在理论授课和实验室实验之间增加“虚拟实验”教学，完善了实践教学环节，学生在完成课堂理论知识学习后，可先在虚拟实验教学系统中练习操作，进行仿真实验，然后再进入现实实验室，实验操作时就更自如、对知识的理解也更通透；现实实验做完后可再回到虚拟实验教学系统中巩固和复习实验，从而以更低的教学成本达到更好的实践效果。对于现实实验无法实现的内容，虚拟仿真实验有效地填补了空白。虚拟仿真实验的应用更能突出以学生为中心的教学理念，以准确适宜的实验教学内容为基础、以创新多样的教学方法为主导，拓展实验教学的深度和广度，提高学生的学习兴趣与实践能力，提升实验教学的水平与质量，促进法医学教学、实验、科研乃至法医实务工作的进一步发展，是法医学教学质的飞跃。

3 法医学虚拟仿真实验项目设计

本项目依托西北政法大学刑事案件侦查虚拟仿真实验教学中心，中心建成于2014年9月，是一个综合的实验教学与管理平台，它同时支撑相关专业课程的实验教学和教学管理任务，中心是在公安政法类院校率先实现虚拟仿真实验教学的院校之一。已建成的现场勘查分中心主要承担各类刑事案件现场勘验、检查和记录等实验教学；痕迹检验分中心主要承担手印、足迹、工具痕迹、枪弹痕迹、爆炸痕迹、血痕和特殊痕迹(如开锁痕迹、手套痕迹和整体分离痕迹等)的实验教学；待建的法医检验分中心主要承担尸体解剖检验、各类血痕、DNA及生物物证检验的实验教学。

3.1 法医虚拟仿真实验场景设计要求

首先，根据教学需求，设计不同的虚拟现场及脚本，如机械性窒息案件现场、强奸案件现场、高坠死亡案件现场、中毒案件现场、水中尸体案件现场、枪杀案件现场等。通过三维仿真技术准确还原案件现场实验场景，场景应具典型性、高度逼真性，布局合理。同时，应设计设备齐全、功能健全的法医尸体解剖实验室，法医物证实验室。虚拟环境中，实验室环境，尺寸比例合理。

3.2 法医虚拟仿真实验项目模块及内容设置

项目应同时设置学生端与教师端，学生端共设置课前预习、虚拟实训、考核及倒查纠错功能模块。在课前预习模块下，设置实验简介部分，以文字、图片的形式对基本案情，实验内容及环节加以介绍，方便学生快速理解实验内容。同时，对学生进行应知应会基本概念的测试，完成课前预习后方能进入虚拟实训环节。

虚拟实训环节有机械性窒息案件、强奸案件、高坠死亡案件、中毒案件、水中尸体案件等虚拟现场可供选择。通过人机交互操作，学生对虚拟场景可“自由”探索，发现案件线索。探索过程中，学生可对尸体进行初步的尸表检查，并对环境中可疑的痕迹物证进行发现、固定并提取。进入尸体解剖阶段后，实验需要仿真模拟尸体解剖的一系列流程，包括体表检查、胸腹腔检查、各脏器的取出、脑与脊髓的取出、骨髓检查、检材的取材和固定等等。此外，在不同类型的虚拟场景下，可在尸体上设计典型的损伤形态，完美的展示各器官结构及各种损伤、尸体内部损伤的三维立体效果，并匹配相应的痕迹物证检验实验过程及鉴定意见书。如在机械性窒息案件现场中，可在尸体颈部及口鼻处设计不同的损伤痕迹，如颈部缢沟、勒沟及扼痕等，现场还可设计与之对应的缢索、勒索等，被害人指甲缝中可疑组织残留物，现场可疑血迹及毛发等，教师可以通过教师端对虚拟现场的足迹、血痕、指纹及毛发等痕迹物证进行更改布置，增强实验的操作性。学生在模拟尸体解剖过程中，不仅可以直观看到不同损伤痕迹及征象，还可模拟不同类型痕迹物证的发现、提取、送检及检验等过程，并结合环境中痕迹物证检验与鉴定意见书，进行综合分析研判，综合判定案件的死亡时间、致伤方式及致伤物等。

实训操作中，软件会对学生的错误操作进行提示，引导学生正确进行实验。操作结束后，系统对学生的操作过程进行评价及反馈。实验过程中，学生可随时暂停实验并提交，下次再进行实验时，是从上次的实验步骤开始继续实验。学生在实验过程中可在聊天窗口实时分享自己在实验中遇到的困惑及实验心得，并与教师或其他同学进行讨论，也可在留言平台进行留言，供教师后期查看并回复。

进入考核模块，教师可根据考核内容，选择不同虚拟场景，并根据考核目的，对场景内元素布置进行更改，同时设置考核得分点，系统对学生的错误操作将不会给出任何提示。仍以机械性窒息案件现场为例，在考核模式下，教师可更改尸体颈部缢索的部位、形态、质地及打结方式等，并更改尸体颈部损伤形态，得分点可设置为是否注意检查缢索的性状并注意保存缢索，保留缢索时，是否注意保留绳结，如果现场未发现缢索，是否注意追查可疑缢索。

教师可以利用系统安排课前预习、虚拟实训及考核时间，监控和辅导学习过程，评价和管理实验成绩。通过教师端实时查看学生的实验及考试过程，实验结果可与指定的实验管理平台无缝集成，并将实验结果上传到实验管理平台；实验平台可对学生每一实验环节的考核结果进行数据统计，并以数据图或表的形式进行反馈，供教师查看批改并综合分析学生对相关知识点的掌握情况。

3.3 综合运用式设计思路

在虚拟实训及考核环节，教师均可通过平台对虚拟场景内实验元素进行更改及重组，最大程度发挥虚拟仿真的技术优势，使学生不论在学习还是考试阶段，都有可能遇见不同的案情，增加实验的趣味性。虚拟实训环节主要强调对学生所学基础知识的巩固和熟练运用，是对知识量的积累；考核环节设计更注重培养学生对所学知识的融会贯通和综合运用能力，力求最大程度发挥学生自主学习，主动探索的能力，避免学生对所学知识死记硬背，突击复习，应付考试的行为的产生。

4 结语

法医学虚拟仿真实验教学系统的应用，将形成课堂理论教学，虚拟实验教学和实验室实验相结合的教学模式。帮助学生在更好地理解专业知识的同时，能够身临其境地学习并综合运用专业方法、步骤和法律程序，并有效提高其综合、分析、研判的专业逻辑思维能力。综上，以谋求学生发展为原则，以响应实战需求为目标，将虚拟仿真技术应用于公安教育中法医学实验教学，是响应科教强警战略的重要举措，是实现素质强警的有效途径。