地理信息交叉学科大学生科技创新能力培养途径探析



地理信息交叉学科大学生科技创新能力培养途径探析

——以测绘工程专业为例

赵彬彬，熊旭平，戴全发，张龙其，刘姗姗

(长沙理工大学 交通运输工程学院，湖南 长沙 410004)

摘要：随着地理信息科学技术的发展，地理信息学科交叉日趋频繁深化，测绘工程等地理信息交叉学科本科生规模迅速扩大，大学生创新能力培养问题日渐突出。首先阐明了大数据时代地理信息交叉学科大学生创新能力的培养的重要性和紧迫性，结合专业实际情况分析了地理信息交叉学科大学生教育过程中科技创新能力培养存在的问题，进而针对总结的问题探讨分析了地理信息交叉学科大学生科技创新能力培养途径的改革举措。

关键词：地理信息；交叉学科；测绘；创新；改革

一个国家的信息科学技术教育和科普水平充分反映其综合国力和发展潜力[1]。地理位置是人类自身以及进行各种活动的立足点，人类活动获得的信息80%与地理位置相关[2]。2004年，美国劳工部将地理信息技术与纳米技术、生物技术一起并列为三大最重要的新兴发展领域，且将地理信息技术列于首位[3]。作为大数据时代构建智慧城市、数字地球的核心，地理信息科学是现代空间信息技术的典型代表，亦是数字时代的文化特征，其基础为包括大地测量学、工程测量学、摄影测量与遥感学以及地图学与地理信息工程四大分支学科的大测绘科学[4]。各分支学科自身发展迅速并趋于交叉集成，同时，测绘学科跟其他与空间位置信息紧密相关的学科，如计算机科学、信息科学、航天科学、现代通信科学、地球科学、交通工程和物流工程等融合，形成了地理信息交叉学科。众所周知，美国ESRI公司是全球市场份额最大的地理信息解决方案供应商，其本土总部的大多数员工在本科阶段即接受过地理学和信息技术专业训练，该公司亦为大四本科生和大学毕业生提供实习和工作机会。我国地理信息科学本身起步较晚，相应的大学生科技创新能力培养亦落后于欧美先进国家[5]，地理信息交叉学科大学生科技创新能力培养问题关系到我国的科技发展战略和前景[6]，亦是每个地理信息从业人员，特别是地理信息交叉学科教育工作者必须重视和解决的紧要任务[7]。下面以测绘工程专业为例，分析地理信息交叉学科大学生科技创新能力培养存在的主要问题。

1地理信息交叉学科大学生科技创新能力培养中存在的问题

科技创新是提升国家核心竞争力的必由之路。所谓科技创新能力是指企业、学校、科研机构或自然人等在某一科学技术领域具备发明创新的综合实力，包括科研人员的专业知识水平、知识结构、研发经验、研发经历、科研设备、经济势力、创新精神等因素[8]。我国科技创新人才培养经过60多年发展，经历了从无到有、由弱到壮大的过程。特别是21世纪以来，随着一系列教学改革意见、纲要和发展规划等文件的发布，创新人才培养得到空前关注和重视，各高校各学科纷纷开展大学生创新能力培养的探索与实践，尤其借助“国家大学生创新性实验计划”项目的推波助澜，近年来各类科技创新活动在高校蓬勃开展，众多高校本科生科研实践工作全面摊开，见证了从无到有，再到普遍推广并取得了一定成绩的过程[9]。在高校大学生科技创新项目数量大幅增加的同时，创新质量却不尽人意，鲜有真正创新的成果出现，更难谈科技成果的转化以及科技创新人才的储备。长期以来，我国测绘地理信息交叉学科专业人才总量仍单薄，人才结构和布局不尽合理，高层次、专业化的管理人才和专业人才短缺，创新能力开发投入不足，进一步加剧了地理信息产业化和创新人才培养之间的矛盾，问题日渐突出[10]，具体可以归纳为如下五个方面。

1.1培养模式单一

在我国，“创新”口号的提出已经有很多年，上至国家发展规划，下至单位年度计划都提及创新。对于高校或科研院所而言，创新要求更多地是向硕士及以上研究生和教学、科研人员提出的，例如研究生的论文选题、开题报告和论文撰写及投稿[11]，教师科研人员纵向、横向课题的申请，面上、青年项目的申报以及国家、省、厅各级基金的申请，许多创新能力培养方案和实施措施是面向研究生的，对大学本科生的培养主要停留在基础知识的讲解、专业知识的传授等方面，针对测绘专业等地理信息交叉学科大学生的创新能力培养非常有限，仅有的一些相关的比赛或活动也往往由于人力、物力和财力不足、组织不力和不够重视等各种原因流于形式，无法有效开展或实施，这就造成了对地理信息交叉学科大学生创新能力培养“浅尝辄止”的状态。

1.2学科交叉发展受制约

计算机、测绘、遥感和地理是地理信息交叉学科的支撑和基础。尽管有迹象显示愈来愈多具备计算机、环境生态等相关背景的专业人才正在涌入地理信息领域，也体现了地理信息科学的新兴、交叉和边缘等学科特性，但部分高校存在的学科体系不尽完善、学科基础略显单薄等基础性问题，使得对多学科集成交叉发展的制约也逐渐显现。地理信息是地理数据所蕴含和表达的地理含义，是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、性质、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称，它一方面与自然、环境及空间位置紧密相关，另一方面又面向人文地理，最终为人类社会生产、生活和可持续发展服务。以测绘为代表的地理信息学科也过多地保留了传统测绘的色彩，与自然地理、资源环境、交通工程和物流工程等相关性较大的专业，因各自擅长领域的重叠度低，欠缺交流渗透，学科之间仍存在壁垒，极大地制约着地理信息相关学科的交叉与融合发展。

1.3实践环节培养不够

测绘等地理信息交叉学科是一门讲究实际动手操作，实践性要求很高的学科，不管是数据采集、数据处理还是数据分析和应用，都需要较强的动手实践能力的支撑。算法的提出与改进、模型的实现和完善都与实践环节的培养力度直接相关，只有充分的实践练习才能激发大学生的创新思维。然而，在实际的实践教学环节上，由于实验仪器设备、硬软件资源配备不足，同时，一些实验实践性课程的课时和环节被不断地压缩、删减，应有的实践时长得不到保障，无法将理论与实践相结合，又缺少相关实验数据和项目支撑，当前实践主要停留在熟悉软硬件基本操作及简单运用层面。在学习专业知识方面，学生主动意识弱，很多抱着只求通过考试的学习态度，尽义务完成教师安排的练习任务，导致学生对相关专业问题的理解仍然停留在对课堂理论知识的浅显的印象上，特别是程序设计、代码编写、算法实现和模块调试等方面问题突出，存在“眼高手低”的能力短板，进而导致各种创新能力培养只能停留在“纸上谈兵”的阶段，无法付诸实践。

1.4氛围导向需正确引领

在大众印象中，测绘专业仍属于艰苦专业，一提到测绘专业人们便联想到“装备笨重、翻山越岭、长时间野外作业”的情景，而人们对于前景看好的新兴边缘交叉学科GIS则知之者更少。受此影响，部分开设测绘工程专业的非985、211高校录取的测绘专业本科新生属于专业调剂，第一志愿录取比例有限。由于对专业背景认识刻板浅显，加之高校对测绘专业宣传力度有限，许多大学新生对测绘专业不甚了解，专业认知度低，由此产生一系列相关问题，如对专业提不起兴趣，专业认同度、归属感低，希望转学其他专业，在填报志愿时刻意地避开等。再加上对大学学习模式的陌生、对专业课程内容的生疏、对学习目的和目标的迷惘，以及对未来专业定位、职业生涯的不确定，使得测绘专业等地理信息交叉学科大学生处于被动、消极学习状态，缺乏动力和自觉性，甚至产生“逆反”心理，不利于学风建设[12]，这种氛围亦将弱化低年级大学本科生对本专业的认同，产生“艰苦专业、非优势专业”等类似的心理暗示，进而形成恶性循环。

1.5软件建设待加强

持续高速增长的国民经济催生了各行业生产对地理信息的极大需求，促进了地理信息学科的快速发展，进而对测绘等地理信息交叉学科毕业生的要求也日益提高。然而，对于非重点院校而言，其测绘、地理信息系统专业在师资队伍、业务水平、学历层次、学缘结构、科研平台、课题支撑、研究经费和青年教师培养等方面的软件建设相对滞后且提高缓慢。许多高端人才因主客观各方面原因无法引进，而在岗教师又因承担的基础课程教学任务繁重、研究基础相对薄弱，无法与重点院校测绘专业竞争，很难争取到高层次的课题支撑，因此也无法开展相关方向的深入研究，亦不能准确把握专业最新发展趋势和研究动态，更难取得丰富的先进研究成果，很难将科研与教学有机结合，从而失去了将科研成果作为案例引入课堂教学的途径，那么课堂教学内容则陈旧缺乏新意甚至落伍，这对于培养具有科技创新能力的大学生而言无异于“纸上谈兵”。

2地理信息交叉学科大学生科技创新能力培养途径改革举措

针对上述测绘专业等地理信息交叉学科大学生科技创新能力培养过程中的突出问题，建议从如下几个方面推行培养途径改革。

2.1构建培养模式体系

在我国高校研究生培养模式已从单一模式走向学术型和应用型双元模式的今天[13]，大学生科技创新能力培养的模式亦应向双元甚至多元模式转变。这就要求高等院校在进行测绘专业等地理信息交叉学科本科基础教学的同时，深刻认识到科技创新活动对于培养创新型、应用型人才的长远意义。积极转变教育观念，建立起以全面贯彻综合素质教育为理念，以提升学生科技创新自信心，强化学生科技教育，培养学生创新意识为目标；以教学内容、要求、过程及课程考核中融入创新能力培养为手段，以科技创新能力为培养核心，以综合考察学生兴趣、知识、能力、素质为培养依据的地理信息交叉学科大学生科技创新能力培养体系。针对不同类型的大学生个体特点，尊重其个体差异，扬长避短，因材施教，避免培养和考核同一标准“一刀切”，尽力结合大学生自身优势和特长，在发掘其兴趣爱好的基础上综合考虑其课程和研究方向偏好，加以正确引导，进而发挥其科技创新的主观能动性。一方面为用人单位、企业和社会生产培养其需要的综合性复合型创新人才，另一方面，为大学生读研、读博或出国留学继续深造等奠定扎实的基础。

2.2强化专业认知教育

相关研究表明，人类日常生活接收的信息80%来自视觉[14]。为此，在迎新入学教育阶段，运用地图可视化等技术将校园实景与地图结合，利用各种校园终端设备(如显示屏等)进行展示，既方便办理入学手续、了解校园环境又直观地给大学新生树立测绘、地理信息学科的良好专业形象。在新生入学初期，邀请学科知名院士、教授等专家学者做专业报告，激发地理信息交叉学科大学生对专业学习的浓厚兴趣；在大学学习中期，联系继续深造的优秀硕士、博士研究生及留学、访问人员，分享其求学、研究经历，以此激励学生钻研专业、奋发学习；临大学毕业之际，力邀在工作、科研岗位上取得成绩的优秀校友回校，结合自身工作和学习经历，通过交流讲座等形式现身说法，为在校大学生消除从业疑惑，唤起学生对职业生涯的美好憧憬。通过上述大学生活不同时期的权威介绍、经验传授、榜样表率等过程循序渐进地加强测绘专业等地理信息交叉学科大学生对所学专业的认知，逐步树立测绘专业等地理信息交叉学科大学生的专业自信心和自豪感，进而为其创新意识发掘和创新能力培养提供源源不断的精神动力。

2.3深化学科交叉渗透

为打破地理信息科学各交叉学科之间的壁垒，促进各学科集成交叉发展，在相关学科所在学院之间建立沟通渠道，组织科研先进分子汇报交流座谈，从而让地理信息交叉学科大学生从不同的专业视角感受交叉学科的魅力。例如，邀请计算机科学、信息工程等领域专家面向交通、测绘专业学生作云计算、物联网等主题报告，由测绘、地理信息学科教授向建筑、通信工程等专业大学生讲授虚拟地理环境、移动GIS等主题讲座；同学院各交叉学科专业之间则进行学科背景接近或相当的比赛“联谊”，譬如，交通工程和GIS专业学生发起测绘技能“比武”；而在专业内部则鼓励同一年级内和各年级间大学生科技活动，例如，举办二年级测绘专业学生进行中、英文科技文献搜集、阅读活动，组织三、四年级测绘、地理信息专业大学生组队申报各类大学生创新实验项目、参加ESRI大赛和超图大赛等学科竞赛，逐渐形成由课育赛、以赛促课、赛课结合的理论知识和实训技能践行机制。由此扩大地理信息交叉学科各专业大学生的视野，促进交流合作，培养团队协作精神，有效地将英语学习融入专业探索和科研基本训练中，寓学于乐。

2.4加强实践教学环节，培养学生动手能力

实践动手能力一直是测绘、地理信息系统等专业用人单位衡量毕业生专业素养的重要指标，因此，需要结合测绘专业实际情况，以培养注册测绘师执业能力为指导[15]，强化学生在工程项目中的实践技能训练，开展创新创业教育，构建面向职业认证制度的测绘专业大学生实践教学体系。通过必要的“里应外合”提高大学生动手能力：对内根据现有条件，加强实验室环境建设，完善开放性实验室，进一步盘活已有仪器设备、专业软件，充分利用资源，实验中心提升管理维护水平，提高设备利用率，为教学、实践、创新实验等需求服务；对外则积极寻求“援手”，与各级国土局、测绘局和地理信息中心等政府部门、事业单位加强合作，获取有效的数据和项目支撑。针对测绘专业大学生程序设计代码实现能力弱等亟需解决的问题，以应用能力培养为重点，结合当前社会对线上线下、移动地理信息服务的极大需求，规划构建应用开发训练体系[16]，加强与南方数码、北京超图等地理信息企业、公司的沟通，积极谋划合作渠道，争取为学生提供参观实习、生产见习等锻炼机会，使得地理信息交叉学科大学生关注并熟悉项目、行业要求。

2.5科学建设师资队伍等软件

师资队伍是创新型人才培养不可或缺的土壤，为此，需要科学构思师资、学科等软件环境建设方案。在教师队伍建设方面：加大学科建设投入力度，积极为优秀人才引进创造条件；以公派、资助等形式鼓励相关教师组团参加国内外高水平学术会议，有效宣传学校自身并提高业内知名度的同时，争取与其他院校专家同行交流合作机会；邀请测绘、地理信息科学领域各类基金评审专家指导课题申请工作，提高专业教师课题申报成功率；严格按照青年教师培养计划分阶段对年轻教师进行指导、定期考核；鞭策激励青年教师攻读博士学位，争取国内外访学机会，努力提高自身学历水平和专业素养；充分发挥青年学术带头人、骨干教师培养等项目的积极作用，加快年轻教师的成长；通过科学的方法和有效的政策保障构建一支年龄、知识、学缘、职称等结构合理的师资队伍。在大学生持续跟踪指导方面：充分发挥地理信息交叉学科本科生下班党员的带头、联络作用，将大学生学习中的问题集中反馈给班主任，再由班主任于固定时间、固定地点集中解决；其次，积极运用本科生班导师制，根据系所主要研究方向，结合学生爱好和特长，引导测绘专业等地理信息交叉学科本科生组建兴趣小组，围绕科技兴趣组织开展班级竞赛活动，营造浓郁的学习、研究氛围；最后，激励硕导、博导结合各自研究方向和在研课题进度及所获成果，定期给大学生作专题报告，举办讲座，创办学术沙龙，潜移默化中对学生进行学术熏陶，以此构建一个由大学生→下班党员→班主任→班导师→硕士(博士)导师组成的层次保障链，建立帮带协调，健全学科、研究方向的传承机制。当学科背景、办学硬件、师资水平和生源质量等条件成熟时，相应地增加地理信息系统、地理科学、人文地理学等相关地理学学科、专业的设置，进而完善、健全学科体系。

3结束语

新时代新趋势下，地理信息交叉学科高等教育有力地促进了地理信息应用及产业的蓬勃发展，同时，地理信息科技发展又对地理信息交叉学科高等教育提出了迫切要求[17]。我国地理信息交叉学科大学生教育应在培养大学生扎实理论素质的同时，加强实践应用能力和科技创新意识培养，全面提高大学生专业知识、知识结构、研发经验经历及创新精神等各因素水平，为未来国民经济可持续增长训练并储备必需的科技创新人才。

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[责任编辑：路晓鸽]

Approaches to training science and technology innovation ability for geographic information interdisciplinary undergraduates——a case study of Surveying & Mapping EngineeringZHAO Binbin，XIONG Xuping，DAI Quanfa，ZHANG Longqi，LIU Shangshang

(School of Traffic and Transportation Engineering，Changsha University of Science & Technology，Changsha 410004，China)

Abstract：With the development of geographic information science and technology，the extent and scale of overlapping between discipline of geographic information and other ones are becoming more and more frequent and wider.Since the enrollment scale of geographic information engineering interdisciplinary freshmen，e.g.Surveying and Mapping Engineering and so on，enlarges year by year，the cultivation of college students’ innovative ability has become increasingly prominent than ever.Hence，the importance and urgency of creativity cultivation for geographic information interdisciplinary students are presented at first.Then this paper investigates some problems related to undergraduates’ innovation ability training by combining the actual environments analysis on the teaching and practicing procedures.Finally，some reformation measures for innovation ability training are discussed.

Key words：geographical information;interdisciplinary;surveying and mapping;innovation;reformation

中图分类号：G640

文献标识码：A

文章编号：1006-7949(2016)06-0076-04

作者简介：赵彬彬(1980-)，男，副教授，博士.

基金项目：长沙理工大学教学改革研究项目(JG1319)

收稿日期：2015-01-22；修回日期：2015-09-29