人工智能足迹实验室建设实践微探

摘 要：公安院校足迹实验室目前存在建设滞后、教学项目单一、实验室未开放共享、师资队伍不完善等问题，已无法满足人工智能时代背景下创新型、应用型警务人才的培养需求。河南警察学院通过搭建人工智能足迹实验平台，构建人工智能足迹实验教学体系，加大实验室开放力度，完善实验室师资队伍，建设人工智能足迹实验室，有效提升实验教学水平和人才培养质量。

关键词：人工智能；足迹检验；实验室建设；实践探索

公安教育作为我国高等教育的重要组成部分，肩负着为党和国家培养高素质、应用型警务人才的初心使命。实验室是高校实践人才培养的基础平台和有效载体，是创新人才培养的重要基地。足迹检验作为公安院校开设的一门工科类课程，具有较强的实践性、操作性，需要依托实验室开展大量实验教学，随着人工智能足迹检验技术的快速发展，将人工智能技术应用到足迹实验室建设中，将人工智能足迹检验技术引入实验教学全过程，符合足迹检验课程实验教学未来发展的方向。

一、传统足迹实验室存在的不足

（一）实验室建设滞后

受发展年限、建设资金等因素限制，我国绝大多数公安院校足迹实验室建设相对滞后。尤其在实验场所建设上，部分公安院校并没有专门的足迹实验场地，学生开展实验只能在室外进行；在实验仪器设备上，虽然实验室展示陈列型设备较多，但可供学生操作使用的仪器设备却比较少。同时，足迹实验室只能提供足迹勘查灯、照相机、静电提取仪、石膏模型等传统技术设备让学生操作使用；在实验课程上，缺少与Python编程基础、MatLab系统操作、CNN卷积神经网络等人工智能相关课程的支撑。

（二）实验教学项目单一

传统的足迹实验教学项目逐渐暴露出与创新型人才培养目标不统一的问题。首先，传统足迹实验教学项目单一，缺少与计算机技术、信息技术之间的交叉融合，验证性实验多，创新性实验少，不利于培养学生的创新思维和综合素质。其次，传统足迹实验教学项目没有难度等级划分，学生学习难度大，无法构建体现学生循序渐进的知识体系。最后，传统足迹实验教学项目侧重足迹理论知识讲解，缺少对新兴实战足迹技战法的运用，培养的警务人才难以适应大数据、信息化时代背景下更加严峻复杂的公安执法环境。

（三）实验室未开放共享

足迹实验室作为专业实验室，其实验教学对象主要面向刑事科学技术专业的学生。既没有向学校其他专业学生开放，也没有与校局合作的实战一线进行资源共享。由于缺少統一的管理机制，足迹实验室与其他实验室共享程度不高，各个实验室的实验设施设备很难集中利用，影响了跨学科、跨专业的交叉性、综合性实验项目的开展。传统的足迹实验室以教师教学为中心，按照固定时间、固定学时开展实验教学。学生在课上实验时间有限，课下又受限于实验条件、实验场所、实验项目，不能自主开展各类创新性实验探索，学生自主学习、科研创新的积极性明显不高。

（四）实验室师资队伍不完善

公安院校受限于人员编制、人才引进等问题，缺少专职实验人员，足迹实验教师主要由讲授痕迹检验课程的教师兼任，实验室的日常运行维护主要由勤工俭学的学生协助教师完成。现有的实验教师由于学科专业背景单一、缺乏实战经验、教学精力有限等，只能按照教学大纲开展一些传统的教学实验，并没有结合人工智能、大数据等新兴前沿技术和实战前沿技术开展综合性、创新性实验项目。

二、人工智能足迹实验室的建设内容

（一）搭建人工智能足迹实验平台

为解决传统足迹实验室实验资源匮乏等问题，河南警察学院在整合优化现有仪器设备资源的基础上，拨发300余万元的建设资金用于配置人工智能足迹检验相关的实验资源，搭建人工智能足迹检验技术实验平台。在硬件设施上，配置了智能足迹采集装置、成套足迹采集与分析设备等硬件实验设备装置，将人工智能技术应用于日常教学、科研和实验室管理。在软件资源上，不仅配置了人工智能实验软件云平台，装载Python、MatLab、TensorFlow等软件，为人工智能实验提供软件支持，还对接了公安实战一线，配置了鞋底样本数据系统、足迹信息研判平台系统，应用于模拟实战训练。在课程资源上，配置了Python编程、深度学习算法基础、深度学习模型实例等课程资源，以供学生学习参考。

（二）构建人工智能足迹实验教学项目体系

学校修订了实验教学大纲，对传统足迹实验教学项目体系进行改革，构建了人工智能足迹实验教学项目体系。实验教学体系主要包括通识基础实验项目、专业应用实验项目和专业技术创新项目三个层级。通识基础实验项目主要包括足迹特征识别、Python编程、MatLab软件操作等实验，实验对象为全校学生，目的是让各专业学生对足迹检验与人工智能技术相关基础知识有所了解，拓宽学生的专业知识面。专业应用实验项目主要包括智能足迹采集、智能足迹分析等实验，实验对象为公安技术类专业学生，目的是将人工智能技术与足迹检验技术融入各专业，做到理论与实践相结合，提升学生应用人工智能技术和足迹检验技术侦破案件的能力。专业技术创新项目主要包括深度学习足迹图像识别、深度学习足迹人身特征分析等实验，实验对象为刑事科学技术专业学生以及有突出计算机能力和兴趣的其他专业学生，目的是瞄准学科前沿知识技术，引导学生参加学术研究和科研竞赛，提升学生的科研创新能力。

（三）加大人工智能足迹实验室开放力度

人工智能足迹实验室应打破实验时间、实验空间、实验内容的限制，满足学生的学习及研究需求，学校加大了人工智能足迹实验室的开放力度。在实验时间上，在固定的实验教学时间外，实验室面向全体学生开放，学生可通过提前预约的方式进入实验室。在实验空间上，学生可利用人工智能实验软件云平台在线开展虚拟仿真实验，打破实验场地及空间的局限。在实验内容上，结合教师科研项目、创新创业比赛项目、公安智库项目，设置一系列具有设计性、探索性的开放实验项目，引导学生成立项目小组进行实践探索。为保障实验室的稳定运行，学校一方面依托智能门禁、智能监控等现代智能设备，提高实验室运行效率，缓解实验室管理人员日常管理压力；另一方面制定开放性实验室安全管理制度，定期组织教师和学生进行安全知识培训，加大了实验室安全管理力度。

（四）加强人工智能足迹实验室师资队伍建设

学校为加强实验室师资队伍建设，一是统筹协调校内师资力量，根据人工智能足迹实验项目实施需要，跨系部、跨专业组建精通公安技术和人工智能技术的联合实验教学团队，实验教学团队由不同专业背景和不同专业特长的教师组成，通过师资融合、专业互补，充分发挥实验教学团队力量。二是通过人才引进、定岗定编等措施，优化实验人员的年龄结构、学历结构，增加专职实验人员，降低兼任教师比例。三是充分发挥公安院校的校局合作优势，通过“走出去”和“引进来”的方式，一方面组织教师到公安实战一线进行实践锻炼，增强其专业技能和实战经验；另一方面聘请具有丰富实战经验的公安教官到校参与实践教学，为学生传授足迹+DNA、足迹+视频侦查、足迹+手机号码等技战法经验。

三、人工智能足迹实验室的实践效果

（一）提升实验教学水平

人工智能足迹实验室利用AI技术为实验教学赋能，突破传统实验教学的重难点，提高了学生的学习兴趣和实验成绩。通过对刑事科学技术专业近三年学生毕业论文选题的统计分析，发现2021年学生选做足迹检验方向的为6.5%，2022年为10.3%，2023年为15.8%。通过对刑事科学技术专业近三年足迹检验课程实验成绩统计分析，未接受人工智能足迹实验教学的2021级学生实验合格率为76.3%，接受人工智能足迹实验教学的2022级学生实验合格率为80.5%，2023级学生实验合格率为82.3%，实验合格率相较未接受人工智能足迹实验教学前提升了6%。

（二）提升人才培养质量

人工智能足迹实验室为学生提供了科研创新平台，学生依托实验平台开展交叉学科研究，取得了优异成绩。2022年和2023年，学生获得河南省“挑战杯”创新创业竞赛三等奖2项，申请实用新型专利4项。人工智能足迹实验室紧贴公安实战需求，培养的学生深受用人单位欢迎。通过对近两届刑事科学技术专业的200余名毕业生就业情况跟踪调查发现，各地公安机关对这批毕业生有很高的评价，称这批毕业生实践能力强，善于运用新技术解决实际难题，已成为单位的工作尖兵和技术骨干。

人工智能足迹实验室建设将人工智能技术与足迹检验教学紧密结合起来，通过搭建人工智能足迹实验平台，构建人工智能足迹实验教学项目体系，加大实验室开放力度，完善实验室师资队伍等措施，弥补了传统足迹实验室的不足，满足了大数据、信息化时代人才培养要求，为公安院校培养理论知识与专业技能兼备的警务人才提供了平台和基地。

参考文献：

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[4]戚志如，孟业丰.新时期公安院校实验室建设刍议：以江苏警官学院为例[J].江苏警官学院学报，2020（5）.

[5]赖彦西.公安院校教学实验室效能建设问题与对策探讨：以四川警察学院为例[J].公安教育，2022（5）.

责编：勉 耘

基金项目：河南警察学院2022年度教育教学改革研究与实践项目“人工智能足迹检验实验室建设与实践教学改革”（编号：JY2022018）

作者简介：朱家成（1992— ），男，河南警察学院刑事科学技术系讲师，研究方向为刑事科学技术。