李 盛，趙傳升

（鐵道警官高等?？茖W(xué)校，鄭州 450053）

一、引言

在社會(huì)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜、社會(huì)層次劃分日益明顯的背景下，公安工作中以科技應(yīng)用為核心，以預(yù)防和阻止犯罪為根本目的的安全技術(shù)防范工作正發(fā)揮著越來越重要的作用，安全技術(shù)防范已經(jīng)成為社會(huì)治安綜合治理的一個(gè)重要手段。安全技術(shù)防范課程在全國警察類院校均有開設(shè)，該課程以電子信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、生物識(shí)別技術(shù)、物理化學(xué)分析方法等原理為理論基礎(chǔ)，以公安業(yè)務(wù)應(yīng)用為目的，在教學(xué)內(nèi)容上強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)人文知識(shí)、自然科學(xué)知識(shí)與公安專業(yè)知識(shí)的協(xié)同發(fā)展，強(qiáng)調(diào)課程體系、知識(shí)結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化。對(duì)警察類院校的學(xué)生而言該課程屬于科技前沿課程，學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，可以了解“科技強(qiáng)警、向科技要警力”的具體含義，理解掌握各種探測(cè)報(bào)警裝置、視頻監(jiān)控及其應(yīng)用系統(tǒng)、自動(dòng)火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)等智能化的系統(tǒng)組成原理和應(yīng)用方法［1］。對(duì)于警察執(zhí)法部門而言，安全技術(shù)防范就是利用安防產(chǎn)品和系統(tǒng)開展安全防范工作的一項(xiàng)公安業(yè)務(wù)，在入侵防范、安全檢查、取證調(diào)查等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。因此，有必要結(jié)合當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展的狀況，對(duì)安全技術(shù)防范課程的教學(xué)進(jìn)行不斷研究。

二、安全技術(shù)防范課程的課堂教學(xué)模式與問題

1.教學(xué)模式。

目前，國內(nèi)少數(shù)警察類院校中開設(shè)的有安全防范工程專業(yè)，可以做到按照培養(yǎng)工科復(fù)合型人才的方式培養(yǎng)學(xué)生，以案例教學(xué)為手段，取得了良好的效果［2］；其他大部分的警察類院校采用在治安或者偵查專業(yè)中開設(shè)安全技術(shù)防范課程來教授相關(guān)知識(shí)，而按照這種方式進(jìn)行安全技術(shù)防范的課堂教學(xué)存在兩個(gè)主要問題：（1）課堂教學(xué)質(zhì)量提升困難，學(xué)生學(xué)習(xí)該課程目的不明確。由于治安和偵查專業(yè)體系下的其他課程教學(xué)中涉及計(jì)算機(jī)、電子電路等專業(yè)基礎(chǔ)課程較少，使得學(xué)生在理解電子安防系統(tǒng)工作方式和工作原理等知識(shí)時(shí)有較大難度，無法領(lǐng)悟該課程與自身專業(yè)的結(jié)合點(diǎn)和應(yīng)用方向；（2）課堂中缺乏能使學(xué)生進(jìn)行參觀、操作的安防教學(xué)設(shè)備，不利于學(xué)生理解知識(shí)。這種情況的產(chǎn)生是由于安全技術(shù)防范課程在警察類院校屬于較新的課程，設(shè)備供應(yīng)商所提供的用于課堂教學(xué)的產(chǎn)品的成熟度、與課程結(jié)合的緊密度和方便度都不夠。但是安防實(shí)驗(yàn)是教學(xué)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，學(xué)生只有親自參與實(shí)驗(yàn)，才能對(duì)各種技防產(chǎn)品有感性的認(rèn)識(shí)，更好地把握理論本質(zhì)。

大部分警察類院校的安全技術(shù)防范課程教學(xué)被劃分為課堂理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)室實(shí)訓(xùn)教學(xué)兩部分內(nèi)容先后開展，形式上主要以課堂理論講授在先、實(shí)驗(yàn)室感性參觀在后的結(jié)合方式，此方法沿用多年，在理論課程和實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)銜接緊密的課程安排下，會(huì)有較好的教學(xué)效果，以60人組成的班級(jí)為例，按照該方式的教學(xué)流程如圖1所示：

2.教學(xué)過程中存在的不足。

但是該種教學(xué)方法具有四個(gè)不足：（1）課程的開設(shè)有一定的前提條件，需要首先建立相應(yīng)的安防技術(shù)實(shí)驗(yàn)室并投入大量的資金購買成品設(shè)備，否則就沒有實(shí)驗(yàn)課做支撐，學(xué)生無法理論聯(lián)系實(shí)際；（2）無法在課堂講授理論的同時(shí)立即進(jìn)行實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的展示，僅憑課堂中單一的理論無法提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；（3）學(xué)生人數(shù)較多的情況下，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室不能容納整個(gè)班級(jí)學(xué)生，需要將學(xué)生分批次帶入實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室中逐批次教學(xué)，該種情況下不僅壓縮了學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的時(shí)間，也增大了任課教師的學(xué)生管理負(fù)擔(dān)和重復(fù)勞動(dòng)量；（4）課堂教學(xué)過程中需要實(shí)際產(chǎn)品的展示配合理論講解，而安防設(shè)備有些體積較大不便于攜帶，有些在實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)固定在特定位置上不易拆卸，在教授理論的同時(shí)沒有的設(shè)備演示，使得課堂內(nèi)容顯得單薄無力。

三、基于手持式實(shí)驗(yàn)設(shè)備的教學(xué)方法

目前國內(nèi)的各個(gè)開設(shè)此課程的警察類院校均在謀求教學(xué)方法、實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的改進(jìn)，引入案例教學(xué)、新發(fā)展方向教學(xué)等方法來提升教學(xué)的質(zhì)量［4-5］。也有相關(guān)人員在電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展基礎(chǔ)上提出了移動(dòng)學(xué)習(xí)資源推送的概念，提出了“形式移動(dòng)，內(nèi)容互動(dòng)”的教學(xué)方法［6］。針對(duì)此前的分析，解決安全技術(shù)防范課堂教學(xué)的關(guān)鍵在于以下三點(diǎn)：（1）在不影響教學(xué)效果的前提下減少安防技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的場(chǎng)地和資金投入問題；（2）構(gòu)建新的具有啟發(fā)式的教學(xué)方法，以投入成本低但實(shí)際教學(xué)效果明顯的方式，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的整個(gè)過程中均能受到啟發(fā)式的教學(xué)手段指引；（3）讓全體學(xué)生能同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察或者做簡(jiǎn)單的操作，緊密的把理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來。為了解決這三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，設(shè)計(jì)制造一種便攜式的、低成本的、集成較多安防設(shè)備原理展示功能的課堂實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備成為了必然的選擇，這樣既能配合理論課程的講解，幫助學(xué)生理解課堂授課內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，又能節(jié)約場(chǎng)地建設(shè)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備購買投入。由此而產(chǎn)生的理論教學(xué)與模擬實(shí)驗(yàn)演示同步走，大型實(shí)驗(yàn)室教學(xué)隨后跟進(jìn)的教學(xué)方法具有非常強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，其教學(xué)流程如圖2所示。

就以上闡述的安全技術(shù)防范課程理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的特點(diǎn)，需要開發(fā)并利用手持式、多功能安防演示實(shí)驗(yàn)裝置，將課堂理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)同時(shí)在課堂內(nèi)結(jié)合在一起，來提升安防課程教學(xué)效果。使得學(xué)生能在課堂中及時(shí)的驗(yàn)證所學(xué)知識(shí)，以最直觀的方式打破學(xué)生對(duì)安防產(chǎn)品的神秘感。結(jié)合該方式的具體課堂教學(xué)模式圖3所示。

四、手持式實(shí)驗(yàn)設(shè)備開發(fā)

1.功能需求設(shè)計(jì)。

著眼于前文闡明的觀點(diǎn)，設(shè)計(jì)一套便攜式、低成本、多功能的安防技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備結(jié)合新的課堂教學(xué)方法，能提高安全技術(shù)防范課程的課堂教學(xué)的質(zhì)量和效果。根據(jù)教學(xué)需要，實(shí)驗(yàn)設(shè)備應(yīng)具備基礎(chǔ)功能和綜合功能，基礎(chǔ)功能包含定時(shí)計(jì)數(shù)、LED顯示、數(shù)碼顯示、液晶顯示、RS232通信、溫度檢測(cè)、USB通信、繼電器、鍵盤輸入、程序下載、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、蜂鳴報(bào)警；綜合功能包含交通燈演示、定時(shí)起爆演示、智能消防系統(tǒng)原理演示、定時(shí)爆炸物計(jì)時(shí)演示、液晶屏信息展示、智能報(bào)警系統(tǒng)等。綜合功能是由教師自行編制的程序組合基礎(chǔ)功能而決定的，具有一定靈活性。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造方法，分為設(shè)計(jì)階段和制造階段兩部分，設(shè)計(jì)階段從原理級(jí)設(shè)計(jì)開始，至印制電路（PCB）設(shè)計(jì)為止。制造階段從電路板制出場(chǎng)后的元器件焊接開始，至設(shè)備運(yùn)行調(diào)試結(jié)束為止，本文只介紹設(shè)計(jì)階段工作。

2.原理圖及印制電路板設(shè)計(jì)。

根據(jù)基礎(chǔ)功能的要求，利用Altium Design軟件將原理圖設(shè)計(jì)分為七個(gè)部分獨(dú)立設(shè)計(jì)，分別是：（1）控制處理部分；（2）電源部分；（3）輸出顯示部分；（4）鍵盤輸入部分；（5）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分；（6）通信部分；（7）液晶輸出接口部分。

控制處理部分采用8位單片機(jī)，單片機(jī)的輸出引腳連接鎖存器，以實(shí)現(xiàn)輸出引腳的復(fù)用，如圖4所示；

電源部分采用USB供電，電腦的USB接口提供5V的直流電，可方便的提供單片機(jī)和其他芯片工作的標(biāo)準(zhǔn)電壓；輸出顯示部分由LED顯示和數(shù)碼管顯示兩部分組成，均采用鎖存器配合處理控制其輸出的規(guī)律和效果；鍵盤輸入采用矩陣鍵盤和獨(dú)立鍵盤雙功能符合鍵盤，以方便鍵盤的功能設(shè)定；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分采用可重復(fù)擦寫EEPROM，用以存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)所需要的臨時(shí)數(shù)據(jù)；通信部分分為RS232通信和USB通信，這兩種通信方式均可用于數(shù)據(jù)傳送和程序下載，電路結(jié)構(gòu)分別如圖5、圖6所示

圖5 USB通信

電路的印制電路板圖是在原理圖設(shè)計(jì)完畢的基礎(chǔ)上，映射到印制電路板設(shè)計(jì)環(huán)境下進(jìn)行元器件布局及布線，最后效果如圖7所示。

五、結(jié)語

本研究屬于信息化教學(xué)改革在具體課程中的實(shí)際應(yīng)用，具有很強(qiáng)的實(shí)踐意義，經(jīng)課堂教學(xué)實(shí)踐證明，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量有極大幫助，有助于安防技術(shù)課程教師提升自身教學(xué)水平。研究的意義在于，提出了新的教學(xué)模式，并且自行設(shè)計(jì)制造課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備，從教學(xué)設(shè)備和教學(xué)內(nèi)容兩方面提升安防課程教學(xué)效果。此教學(xué)模式和教學(xué)設(shè)備可以向其他與信息科技有關(guān)，或者需要借助電子信息科技來展示其原理的課程推廣，如排爆、消防、網(wǎng)監(jiān)、危險(xiǎn)物品管理等課程，具有普遍的指導(dǎo)意義。

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