IT背景下地图制图专业本科教学改革探讨

2016-01-30黄丽娜艾廷华

测绘通报 2016年7期

关键词：制图可视化测绘

黄丽娜，艾廷华

（武汉大学资源与环境科学学院，湖北武汉430079）

IT背景下地图制图专业本科教学改革探讨

黄丽娜，艾廷华

（武汉大学资源与环境科学学院，湖北武汉430079）

IT技术在地理空间数据处理和可视化表达领域的渗透对高素质地图制图人才培养提出了迫切需要。本文围绕地图制图专业本科教育的学科定位、培养目标、教学内容建设、人才培养模式创新等方面进行了探讨，提出了与IT背景作深度融合，深化学科优势，发扬学科特色，培养创新型、创业型和创造型地图制图人才的教学改革建议。

地图学专业；教学改革；人才培养；IT背景

地图制图学是研究以地图图形反映与解释各种自然和社会现象的空间分布、相互联系及动态变化的科学、技术与艺术相结合的科学［1］，与测绘工程、遥感科学与技术并列为测绘学领域的三大学科方向［2］。随着数字技术，特别是IT在地理空间数据处理和可视化表达领域的渗透，新的数字地图产品形式和生产技术层出不穷，地图制图的内涵从传统地图的图形化表达扩展到对多源地理空间数据的综合处理和多维可视化［3］，这对高素质地图制图人才提出了迫切的需求［4］。因此，需要审视地图学科发展的历史传承及所面临的机遇与挑战，围绕学科定位和培养目标、教学内容建设、人才培养模式创新等方面进行深入探讨，思考和完善地图制图专业的教学理念和教学实践，为深化高等教育改革、培养高素质地图制图专门人才进行有益的探索。

一、新环境下的专业培养目标和学科定位

1.地图制图专业人才培养目标

随着地图与空间信息成为个人、社会公众、政府机构不可缺少的信息资源，地图学专业的服务领域已渗透到多个部门与行业。地图制图专门人才在国家、社会和行业各层次的需求日益广泛:一方面，民用测绘部门、地理信息中心、地图出版机构等事业单位的传统就业市场逐渐深化；另一方面，大量地理信息产业的出现，特别是微软、谷歌、百度、阿里巴巴等IT企业涉足地理信息产业，也开辟了新的地图制图人才就业市场。围绕新型地图服务，地图制图专业已经跨越国家两大战略产业领域，即IT信息产业和文化（创意）产业［5］，高素质地图制图人才的社会需求将更加旺盛。

地图制图专业是从属于测绘类的二级学科，与研究生专业“地图制图学与地理信息工程”相衔接［1］。本科阶段的培养目标为:培养具备地理空间信息获取、管理、分析、表达和地理信息工程设计、开发、应用等方面的知识，能在基础测绘建设、城市规划建设、国土资源调查与管理、环境保护等事业单位与生产部门，或地理空间信息工程及IT相关企业从事数字地图与空间信息工程设计、开发、管理等工作的高级技术人才。

2.“地图化”学科定位

在现代测绘类学科体系中，地图制图专业与传统地图制图和数字地图制图一脉相承［6］，强调“地图化”特征［7］。地图制图以信息服务的视角在测绘、地学和信息科学等众多学科领域的支持下形成了利用数字技术进行从地理信息到地图模型映射的数字地图与空间信息工程特色［8］。

值得注意的是，地图学科虽然有独立的硕士和博士研究生专业，但由于历史原因，长期缺少相应的本科专业，仅作为 GIS专业的一个培养方向而存在［9］。这使得地图制图专业定位往往与GIS专业混淆。地图制图专业与GIS专业具有明显的区别。前者属于测绘学范畴，侧重于空间数据的表达，强调技术性、工程化和艺术创意；后者是地理学下的一个分支，侧重地理规律的分析与发现，强调地理现象的科学理论、原理的方法。因此，要切实推进地图制图专业的学科发展，亟待开设独立的地图制图本科专业，明确该学科的“地图化”特色与定位，通过完成与“地图制图学与地理信息工程”研究生专业的衔接，完善地图制图专业的学科体系。

二、与IT背景作深度结合，深化学科优势

IT技术为地图制图专业的发展提供了双重驱动力。一方面，以互联网、云计算、位置服务等为核心的泛在技术，为地理/地图数据在云端的加工、处理、分析和可视化提供了良好的技术支撑；另一方面，随着大数据和VGI的出现，地理空间信息资源得到极大丰富［10］，地图制图学面临着前所未有的发展机遇，对地图制图专业的教学内容和教学实践也将产生深刻的影响。

1.拓展“互联网+”的专业外延

2015年国务院明确提出了“互联网+”行动计划，推动移动互联网、云计算、大数据、物联网与各行业结合的战略部署［11］。网络虚拟空间中，空间信息的模拟与可视化表达的内涵和外延都将发生变化，这为地图制图学提供了难得的发展契机。如社交语义网的空间不再是欧氏空间，利用传统方法难以对社交网的空间信息进行处理、度量和图形化表达。如何选取可理解的内容并用可视化方法呈现出来，使得网络空间信息更易于洞察，需要突破传统的“地理”表达思维局限。并且，各行业的“互联网+”扩展将促进各部门的多空间和多目标动态结合。而对海量、多源、异质的数据和多维、动态空间进行建模，将会极大地扩展数字地图制图理论与技术。

2.引入新媒体地图技术

经过长期的积累和发展，艺术创作和美学加工已成为地图制图过程不可分割的环节，地图制图专业具有艺术化的特征［12］。许多高等院校的地图类人才培养方案相应开设了地图设计与编制、地图艺术设计、色彩构成等特色课程［13-15］。IT环境下，网络技术、移动通信技术等新媒体技术深刻改变了人们对地图的理解和实践，地图服务由单一、静态表达的推式服务转变为多维、动态、众包的拉式服务［10］。地图制图专业的教学内容需要进行相应的调整与扩展:

1）及时总结新技术和新方法，提炼成理论体系并与经典知识融合。如讲授地图符号的设计与制作时，既要注意保持可视化理论基础的稳定性，也要对机助制图技术、网络在线制图工具、众源设计平台等技术和方法进行补充和总结。

2）将制图技术与艺术设计融合到课程内容中，加强复合型课程教学。数字条件下，地图艺术的设计决定了制图技术的选择，地图可视化技术反过来又会直接影响地图呈现的效果，如利用移动技术和鱼眼特效、三维效果实现导航电子地图。教学实践中应该注意两者的配合。

3）注重培养学生的思维方法，将大量个例化知识点、不同时代的特色技术、不同领域的实践方法转化成范式化、理论体系强的知识内容。IT内容丰富且发展迅速，专业课程教学不可能面面俱到，应通过实践性教学，使学生加深对空间数据可视化方法和技术的理解，帮助学生不断丰富对地图制图特点和规律的认知。

3.强化“数/图”定量分析特色

对地图数据进行定量分析是地图制图专业区别于其他图像艺术类专业的特征之一。目前，武汉大学等高校的地图学相关专业本科培养方案中，均设置了地图信息数值处理和分析方面的课程，如空间分析与地学统计、地图制图数学模型等［13］。然而，图形分析和应用方面的课程内容较少，仅在地图制图综合、DEM分析与可视化等课程中有所涉及。因此，需要补充地图的数/图分析内容，继承和强化定量分析专业特色。

在具体教学实践中，如地图制图数学模型课程的讲授，除介绍地图制图数理统计分析模型外，还可结合社交网络可视化技术引入语义要素图形化关联分析；又如地图制图综合课程，讲解地图符号关系处理方法时，可扩展几何图形测算方法、地理目标拓扑关系评价算法、地理现象空间布局的逻辑推理模型等内容；在地图色彩设计等艺术类特色课程的教学中，需面向数字地图的可视化表达，在符号样式、色彩搭配等方面引入定量分析的理论、技术与方法。

三、发扬地图学科特色，培养“三创”型地图制图人才

1.探索“三创”型专业人才培养机制

创造教育重在实施创造型教学和培养创造性思维；创新教育重在培养创新理论和传授创新技术与方法，养成创新品格；创业教育重在培养学生的创业精神、创业技能和创业人格。地图制图专业“三创”型人才培养的基本思路是:融合传授地图学相关知识技术、培育学生创造性思维和创新创业能力、提高专业科学素养为一体，以素质教育为中心，通过建立以探究为特征的研究型教学、探索式学习、个性化培养的教学模式，培养口径宽泛、基础扎实、专业突出的创造、创新、创业人才。

结合专业特色和教学实践经验，武汉大学资源与环境科学学院为培养“三创”型地图制图人才的工作具有一定借鉴意义:

1）建立宽口径、厚基础的课程结构。将作为测绘类二级学科的地图制图专业与地理学的地理信息科学专业打通招生，并将测绘学概论、数字测图与GPS等跨院系课程纳入专业必修课范畴，积极促进多学科融合，为交叉型人才培养奠定基础。

2）形成科教协同的育人模式。通过指导大学生科研课题，及时发现新技术思想，培养学生创造创新思维；将地图学领域的创新性学术成果，如自然科学基金等课题的前沿成果及时充实到课程教学中，使学生对学科前沿有所了解；吸收本科生积极参与科研课题，在地理信息工程研发、网络地图设计实践中积累经验，为未来创业打下基础。

3）探索校企合作与国际合作培养机制。建立了教育部和国家测绘地理信息局重点实验室，以及“数字地图设计与出版”产学研基地，并与荷兰、德国、瑞典、美国等多所世界知名高校建立地图学专业人才联合培养合作项目。

4）加强创新实践环节。在本科专业培养方案中，增加实践教学环节比重至总学时的28.6%［13］，并设立大学生科研创新专项基金，与地图学与GIS相关软件公司联合开办地图设计竞赛，并鼓励学生参与各类国家级、校级的创新创业实践项目。

2.建立创新创业教学体系

根据地图学专业人才培养定位和创新创业教育目标，可形成由通识课程、主干课程、实践课程构成的三级课程体系。其中，通识选修课涉及人文科学、社会科学、数学与自然科学等领域；主干课程包含计算机地图制图、地图投影与变换、地图设计、普通/专题地图编制等；实践课程包括普通/专题地图编制课程设计、数字地图制图课程设计、地理学综合实习等。这些课程依次递进、有机衔接，形成地图制图专业创新创业课程群。

建设“科研教学并重型”师资队伍。鼓励教师结合科研课题，把前沿学术发展、最新研究成果和实践经验融入课堂教学中，培养学生的批判性和创造性思维，激发创新创业灵感。教师角色定义为:帮助学生建立地图制图学的知识基础，启发学生求知兴趣，培养学生创新思维，引导学生在掌握基本课程内容基础上完成高阶知识的自主学习。学生角色不再以单纯学习为目的，而是注重掌握专业基本技能和学习方法。

3.打造交叉性新技术创新创业平台

良好的创新创业平台是有效开展创新创业实践活动的切实保障:可充分利用地理学科和测绘学科的教育设施共享平台和实践基地，推进学科间的交叉融合；还可通过加强与相关事业部门、生产应用单位和大中型现代化IT企业的密切联系与多样化合作，争取社会各界的支持。结合学科发展规划制定多层次合作创新平台，吸收一部分优秀学生参与开放实验课题，将启发式、引导式、开放式、研究式人才培养融入学科建设中。与此同时，有选择地将一部分课题研究和实验教学内容迁移到与企事业单位的合作平台上，建立实践基地，深化产学研合作成果。