公安院校道路交通仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)研究

郭麗東

[摘 要]虛擬仿真技術(shù)可以營(yíng)造出高仿真度的實(shí)驗(yàn)條件，公安院校的學(xué)生可以利用其在接近真實(shí)的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練，避免了一些特殊實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景的危險(xiǎn)性和復(fù)雜性。本文通過分析虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)，提出建設(shè)道路交通虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的思路，并對(duì)實(shí)際建設(shè)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行論述，探討其建設(shè)對(duì)加強(qiáng)交通管理工程專業(yè)建設(shè)的意義，期望虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室在公安職業(yè)教育中發(fā)揮出更大的價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]虛擬仿真;道路交通;專業(yè)建設(shè)

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.04.087

[中圖分類號(hào)]D035.3[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1673-0194（2019）04-0-03

近年來，隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)的興起，公安院校進(jìn)行了高等教育教學(xué)改革，建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室成為提升辦學(xué)質(zhì)量的重要舉措。從教育部出臺(tái)的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020）》來看，其鼓勵(lì)高校建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，建立實(shí)驗(yàn)資源共享機(jī)制。根據(jù)《教育部關(guān)于開展國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)工作的通知》（教高函[2018]5號(hào)和《教育部辦公廳關(guān)于開展2018年度國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目認(rèn)定工作的通知》（教高廳函[2018]45號(hào)）的要求，我國(guó)要通過建設(shè)示范性的國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，推動(dòng)高校在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)方面進(jìn)行改革創(chuàng)新。

1 ? ? 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)

隨著虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)的逐漸成熟，人們開始認(rèn)識(shí)到虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室在教育領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值，它除了可以輔助高校開展科研工作，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面也具有利用率高、易維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)。近年來，國(guó)內(nèi)許多高校都根據(jù)自身科研和教學(xué)的需求建立了一些虛擬實(shí)驗(yàn)室。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室解決了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)條件不足的問題，突破了時(shí)間和空間的限制，可以將教學(xué)中實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的多個(gè)環(huán)節(jié)集合在一起進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，通過計(jì)算機(jī)軟硬件結(jié)合的多媒體技術(shù)使內(nèi)容形象更逼真，容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，改變了過去實(shí)踐教學(xué)中受實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)設(shè)施限制的弊端。

1.1 ? 交互性強(qiáng)，便于提高學(xué)生積極性

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室采用計(jì)算機(jī)技術(shù)匯聚多種軟硬件，能夠?yàn)閷W(xué)生提供逼真的感知，與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程被動(dòng)接受知識(shí)不一樣，虛擬仿真技術(shù)可以使學(xué)生根據(jù)自身的認(rèn)知情況去發(fā)揮自己的想象力，在虛擬仿真環(huán)境中更容易掌握重點(diǎn)和難點(diǎn)，并且仿真系統(tǒng)會(huì)隨時(shí)為仿真實(shí)驗(yàn)操作提供反饋信息，能夠培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考性和創(chuàng)新性。對(duì)教師來講，與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)更容易知道學(xué)生理論掌握與實(shí)踐應(yīng)用的差距。

1.2 ? 開放性強(qiáng)，利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)

在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，通過實(shí)驗(yàn)室資源共享和不同實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，打破了空間和時(shí)間的限制，學(xué)生很容易結(jié)合自己的情況通過計(jì)算機(jī)登錄虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，自主開展科學(xué)研究，自己去感受各種實(shí)驗(yàn)條件的變化過程，可以多層次對(duì)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景進(jìn)行分析，提高了實(shí)驗(yàn)效率。

1.3 ? 安全性高，避免對(duì)人身和儀器造成影響

一方面，虛擬仿真環(huán)境能夠避免學(xué)生由于頻繁操作而損壞貴重實(shí)驗(yàn)儀器的問題，尤其是一些基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)。另一方面，虛擬仿真環(huán)境可以避免學(xué)生在一些破壞性強(qiáng)、危險(xiǎn)大的實(shí)驗(yàn)操作中由于失誤帶來人身傷害，且可以克服實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量不足的難題。

2 ? ? 道路交通仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)目標(biāo)和思路

公安院校道路交通仿真實(shí)驗(yàn)室具有面向公安實(shí)戰(zhàn)化的特性，是公安理論知識(shí)與公安實(shí)踐能力培養(yǎng)的結(jié)合。在科技強(qiáng)警的背景下，公安交通管理業(yè)務(wù)不再是以往的簡(jiǎn)單執(zhí)法，而是大數(shù)據(jù)、人工智能等高新技術(shù)結(jié)合的智慧交通管理，在學(xué)生實(shí)踐中，交通管理的控制措施對(duì)實(shí)際道路交通影響巨大，道路交通仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)可以在虛擬場(chǎng)景中將理論教學(xué)與實(shí)際道路管控融為一體，解決公安院校交通管理工程專業(yè)與一線公安業(yè)務(wù)部門缺乏實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的問題。下面結(jié)合山西警察學(xué)院交通管理系分析道路交通仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)目標(biāo)和思路。

2.1 ? 建設(shè)目標(biāo)和原則

把道路交通仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成貼近公安交通管理實(shí)務(wù)的場(chǎng)所，成為公安院校解決專業(yè)建設(shè)軟硬件投入不足的途徑，應(yīng)把教學(xué)、科研和服務(wù)實(shí)戰(zhàn)部門緊密結(jié)合起來。在建設(shè)過程中，公安院校應(yīng)遵循科學(xué)性和分階段性的原則，參考其他院校建設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)驗(yàn)，也要結(jié)合自身專業(yè)建設(shè)發(fā)展情況，充分考慮后續(xù)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)擴(kuò)展、更新等。

2.2 ? 總體設(shè)計(jì)與功能框架

山西警察學(xué)院道路交通仿真實(shí)驗(yàn)室將以動(dòng)手實(shí)踐和科技引領(lǐng)為主線，對(duì)照交通管理工程技術(shù)體系和公安交通管理部門職能分工，由“虛”向“實(shí)”、先“連”后“評(píng)”轉(zhuǎn)變，從道路交通仿真實(shí)驗(yàn)室起步，逐步打造集學(xué)生實(shí)踐教學(xué)、交警培訓(xùn)和科學(xué)研究為一體的山西交通警察技能支持基地。公安院校應(yīng)對(duì)照交通管理工程專業(yè)和公安交通管理部門職能分工劃分為交通秩序管理、交通事故處置、車輛與駕駛?cè)斯芾?大功能板塊，進(jìn)行全方位、立體化集成。

道路交通仿真實(shí)驗(yàn)室應(yīng)通過一次規(guī)劃、分步建設(shè)完成，依據(jù)客觀實(shí)際和發(fā)展觀，預(yù)期在2017-2020年依次開展“虛、實(shí)、連、評(píng)”4個(gè)不同主題的建設(shè)階段，結(jié)合學(xué)院本科教學(xué)質(zhì)量評(píng)估、山西省推進(jìn)建設(shè)“1331”工程的契機(jī)，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)中心建成，為交通管理工程專業(yè)發(fā)展提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

（1）“虛”階段。利用已有場(chǎng)地，參照交警指揮中心，建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心，逐步完善各功能板塊實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)軟件，引入先進(jìn)的管理方法和工具。

（2）“實(shí)”階段。利用實(shí)際條件在室內(nèi)或校內(nèi)道路建設(shè)智能交通工程，并接入實(shí)驗(yàn)中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，遠(yuǎn)程聯(lián)調(diào)、聯(lián)控，引入可視化、大數(shù)據(jù)分析工具。

（3）“連”階段。開展校局合作，利用公安網(wǎng)絡(luò)接入省交管局、地市交通支隊(duì)的視頻監(jiān)控、電子警察、信號(hào)控制、違法事故等系統(tǒng)，形成數(shù)據(jù)匯集。

（4）“評(píng)”階段。進(jìn)一步提高交通秩序、交通事故、交通參與者等管理業(yè)務(wù)運(yùn)行監(jiān)測(cè)、分析、評(píng)價(jià)和優(yōu)化能力，形成全省交通管理技術(shù)支持中心。

結(jié)合現(xiàn)有建設(shè)及經(jīng)費(fèi)情況，在2017年和2018年開展一期建設(shè)：道路交通運(yùn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)重點(diǎn)建設(shè)交通秩序管理功能板塊，同時(shí)搭建交通管理指揮實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。道路交通運(yùn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)組成架構(gòu)如圖1所示。

2.3 ? 堅(jiān)持“虛實(shí)結(jié)合、相互補(bǔ)充、能實(shí)不虛”的原則

道路交通運(yùn)行仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)基于虛擬現(xiàn)實(shí)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過微觀交通仿真軟件建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境，應(yīng)用仿真交互機(jī)制實(shí)現(xiàn)大規(guī)模交通數(shù)據(jù)獲取和動(dòng)態(tài)、協(xié)同的對(duì)象控制，引入仿真實(shí)驗(yàn)管理方法使師生在仿真環(huán)境上輕松實(shí)現(xiàn)交通工程、交通組織、交通控制等課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)、理論驗(yàn)證和成果展示。同時(shí)，平臺(tái)支持與實(shí)物沙盤、部分工程設(shè)備交互，通過數(shù)據(jù)接入及功能升級(jí)，可以建成城市交通在線仿真優(yōu)化

研究平臺(tái)。

交通違法管理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了違法取證數(shù)據(jù)導(dǎo)入、違法信息錄入、違法信息確認(rèn)、違法信息管理和處罰信息管理等6個(gè)關(guān)鍵的交通違法后處理過程。在交通管理指揮實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，校園交通視頻監(jiān)控軟件接入了校園道路視頻監(jiān)控系統(tǒng)，管理、獲取、并顯示校園道路各視頻源，實(shí)現(xiàn)視頻源管理、視頻搜索、單視頻顯示及多組視頻源顯示等功能，可以開展道路視頻資源分析研判實(shí)訓(xùn)。學(xué)生根據(jù)課程中的初級(jí)仿真實(shí)驗(yàn)，利用軟件進(jìn)行交通管理方案模擬實(shí)驗(yàn)，在不同場(chǎng)景中驗(yàn)證仿真效果。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合公安交通管理一線部門實(shí)際的道路交通管控難點(diǎn)，在仿真環(huán)境中進(jìn)行方案驗(yàn)證，同時(shí)也可以為公安交通管理部門提供參考。

3 ? ? 道路交通仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中存在的問題

3.1 ? 人才隊(duì)伍配備不完善，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目缺乏科學(xué)性

仿真實(shí)驗(yàn)室與一般實(shí)驗(yàn)室對(duì)人才隊(duì)伍的要求更高，需要懂信息技術(shù)、軟硬件操作維護(hù)，熟悉專業(yè)課程和公安一線業(yè)務(wù)的復(fù)合型人才，由于編制問題、學(xué)歷問題、個(gè)人教學(xué)水平等問題，最后由專任老師兼任實(shí)驗(yàn)管理人員，只能保證日常使用，沒有對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)資源開發(fā)建設(shè)的動(dòng)力，從而需要從學(xué)校發(fā)展角度完善人員配置。一些課程的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目倉(cāng)促帶領(lǐng)學(xué)生去驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，去分析仿真結(jié)果，忽視了仿真實(shí)驗(yàn)本來是實(shí)際道路管理虛擬，變成了一個(gè)普通的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，對(duì)學(xué)生自身的實(shí)踐能力沒有幫助。

3.2 ? 實(shí)驗(yàn)室共享程度低，多種資源整合不夠

道路交通仿真實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目主要是面向交通管理工程專業(yè)學(xué)生，沒有進(jìn)一步向其他公安類專業(yè)學(xué)生開放，也沒有向其他單位和部門共享。由于建設(shè)時(shí)按照一次設(shè)計(jì)分期建設(shè)的原則，導(dǎo)致前期的軟硬件必然和后期的新技術(shù)存在銜接問題。同時(shí)，道路交通仿真實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目與公安實(shí)戰(zhàn)部門緊密結(jié)合度不夠，沒有完全結(jié)合基層公安工作所需要的綜合知識(shí)與技能。

4 ? ? 道路交通仿真實(shí)驗(yàn)室對(duì)交通管理工程專業(yè)建設(shè)的意義

4.1 ? 面向公安實(shí)戰(zhàn)化教學(xué)改革與創(chuàng)新的需要

公安教學(xué)的實(shí)戰(zhàn)化要求，使公安院校投入了大量的財(cái)力、物力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，道路仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)正是公安實(shí)戰(zhàn)化在教學(xué)中的輔助。很多項(xiàng)目在教學(xué)中手段單一，不能很好地激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，難以滿足新時(shí)代特色專業(yè)建設(shè)的需要，而仿真實(shí)驗(yàn)室使學(xué)生模擬處于一線執(zhí)法管理過程中，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的計(jì)算機(jī)和軟件，利用人機(jī)交互頁(yè)面既能減少學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中的危險(xiǎn)，又可以花費(fèi)最少的投入得到最好的模擬訓(xùn)練效果。道路交通仿真實(shí)驗(yàn)室根據(jù)道路交通管理部門業(yè)務(wù)開發(fā)分層次、多樣化的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，將基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用和綜合創(chuàng)新相結(jié)合，有助于培養(yǎng)合格的公安應(yīng)用型人才。

4.2 ? 提升實(shí)踐教學(xué)能力的需要

公安道路交通管理部門通過與交通管理工程專業(yè)進(jìn)行合作，能夠充分利用公安院校在理論教學(xué)方面的優(yōu)勢(shì)，建設(shè)交通管理業(yè)務(wù)仿真場(chǎng)景，通過仿真教學(xué)和模擬訓(xùn)練提高學(xué)生的實(shí)踐能力。對(duì)教師來講，道路交通仿真實(shí)驗(yàn)可以進(jìn)一步梳理理論知識(shí)和公安業(yè)務(wù)知識(shí)，提高自身的教學(xué)能力;對(duì)一線交警來講，可以通過模擬場(chǎng)景進(jìn)行業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提升道路交通管理的能力和素養(yǎng)。

4.3 ? 增強(qiáng)學(xué)生對(duì)交通管理專業(yè)的認(rèn)同感

道路交通仿真實(shí)驗(yàn)室基本上涵蓋了道路交通管理工程專業(yè)本科教育的專業(yè)課程，構(gòu)建了虛實(shí)結(jié)合、特色鮮明的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，使學(xué)生對(duì)道路交通管理專業(yè)和交通管理業(yè)務(wù)有完整的認(rèn)知理解，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力，對(duì)交管業(yè)務(wù)知識(shí)產(chǎn)生興趣，提升自身的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

5 ? ? 結(jié) 語(yǔ)

道路交通仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是公安院校實(shí)踐教學(xué)建設(shè)的重要部分，是教育改革創(chuàng)新的著力點(diǎn)。警察培養(yǎng)的特殊性需要在接近真實(shí)的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練，仿真技術(shù)通過將實(shí)際場(chǎng)景與虛擬互動(dòng)結(jié)合，能夠避免一些特殊實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景中的危險(xiǎn)性和復(fù)雜性，從而能夠不斷提升學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

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