空间信息与数字技术专业复合创新型人才培养研究

张冬梅 王媛妮

摘要：空间信息与数字技术专业是一个新兴专业，结合学校的优势学科，以地质信息复合创新型人才为培养目标，按基础、实践、创新“三位一体”的人才培养模式，本文就复合型人才培养、专业培养方案制订、课程体系优化、教学方法改革、一体化实践教学、创新人才培养模式等方面做了相应的探讨和实践。相关工作将对复合型人才培养模式有一定的示范作用。

关键词：空间信息与数字技术；复合创新型；培养模式

中图分类号：G645 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）24-0157-02

2014年中国地质大学（武汉）计算机学院开办的空间信息与数字技术本科专业成功通过教育部审批。该专业作为独立的二级学科列入教育部新专业目录（080908T），隶属于计算机一级学科（0812）。目前国内已有武汉大学、西安电子科技大学等多所院校开设该专业，各校依托优势学科，分别侧重于测绘、深空探测等领域的空间信息机理研究及应用，人才培养各具特色[1，2]。

我校开办的空间信息与数字技术专业依托地质资源与地质工程、地质学等国家重点学科，以培养地质信息技术复合创新型人才为目标，近年来在学生复合和创新能力培养模式、教学方法改革、课程体系建设和实践体系构建等方面进行了一系列深入地研究与探讨。

一、多学科复合的人才培养方案

按照基础、实践、创新“三位一体”的人才培养模式，要求学科面宽、基础扎实、专业特色鲜明。广泛调研各校教学计划并结合本校地学特色整体规划课程体系和人才培养方案。

我校的空间信息与数字技术专业主要侧重于地矿勘查（察）的空间信息机理研究及相关软件开发应用[3，4]。在夯实计算机技术基础上，构建“专业基础课”—“专业主干课”—“专业核心课”的课程体系，注重计算机技术、空间信息技术、地质学与资源勘查学和地质信息技术等学科知识的有机融合。围绕《地质信息系统》和《地学三维可视化与过程模拟》两门核心课程配备专业主干课程，开设《空间数据库原理》、《地理信息系统》、《空间建模与数据分析》和《遥感地质学》及地质类系列课程，从地质数据采集、管理、处理、建模、可视化及评价等不同角度构建地质信息处理专业知识体系。在夯实地学基础的同时强化计算机开发能力培养，并突出地质信息技术应用特色。

二、优化课程体系，改革教学方法

按复合人才培养目标，要求学生掌握地质、计算机、空间信息技术等方面知识，存在课程多、课时少的矛盾，需通过不断优化课程体系、改革教学方法提高课堂效率，为此在专业建设中采取以下措施。

1.优化课程体系。在强调知识系统性的同时，进一步明确各主干课在专业培养方案中的定位、目标，梳理课程间的衔接关系，重新就部分重叠的教学内容进行课程归属，局部调整学时。比如数据库方面开设了《空间数据库原理》以及《Oracle数据库技术》、《数据仓库》两门选修课。其中《空间数据库原理》与《Oracle数据库技术》部分内容有重叠，调整后数据库的基础原理部分放在空间数据库原理，SQL语言适当提前讲解。针对几门课使用的数据库工具不统一的问题，统一设定为Oracle，有利于学生熟练掌握一个工具。同样对于《空间数据库原理》与《地理信息系统》，空间数据模型中三种空间关系内容重点放在《地理信息系统》课程中讲解，《空间数据库原理》只重点讲述TIN和DEM的存储管理，等等类似调整工作较好实现了课程间的融会贯通。

2.教学方法改革。在优化课程内容的同时，引进先进的教学方法和手段是提高教学质量和学生学习能力的关键，实现知行合一。根据不同课程的特点，采取了基于PBL问题式学习、案例教学、项目教学等多种教学方法，通过慕课、导师制等教学手段，培养学生自主学习能力，提高教学效果。如编译原理课程学习采取“以学生为主体、以问题为中心”的PBL自主学习方式[5]。通过提问或给出小项目等方式引导学生在课前查阅相关资料，小组讨论，集体合作完成；课堂上学生主讲，提高学生解决问题的能力。面向对象程序设计课程采取“案例教学法”，在整理知识点的基础上设计经典案例库，以例题的形式贯穿各知识点。这些有针对性的教学方法改革，取得了一定的效果。

三、一体化实践教学环节

在强化课堂教学，加强课程间融会贯通的基础上，在实践教学环节上，构筑由课程实验、课程设计、综合设计、专业实习等组成的实践教学体系，培养学生工程思维和独立解决问题能力。

1.课程实验。通过前三年专业及基础教学要求学生能够独立完成综合性、设计性实验，如一个较为完整的地质信息系统。根据该教学目标，统一部署了各门课的实践教学内容，注意实践内容的层次，加强课程间的衔接。如计算机图形学课程加强OpenGL三维图形编程框架、基本语法以及图形绘制和变换方法等教学内容的实践，为后续课程《地学三维可视化与仿真》能够直接采用OpenGL实现三维可视化场景服务。但大量的OpenGL API函数调用，要求前导课程《面向对象程序设计》加强Windows程序内部运行机制和绘图的讲解，能够应用Windows API函数进行编程。《地学三维可视化与仿真》、《地质信息系统》等课程则采取项目引导的实验教学，统一采取QuantyView二维、三维教学版实验平台进行二次开发实习。

2.专业实习。为实现地质与计算机技术复合型人才培养，专业实习方面采取室内教学与野外地质实习相结合的培养方式。其中第5学期在野外实习基地安排4周地质教学实习，第7学期安排4周的应用开发实习，以突出地学特色，培养学生综合素质和解决实际问题的能力。

（1）基于CDIO项目驱动的应用开发实习。应用开发实习是全部专业课程结束后的一次综合实习，基于CDIO的核心理念，采取模拟项目的方式，按软件工程流程，开发一个实际的地学开发项目，充分融合专业技术和实践[6]。在开发的过程中，教师扮演甲方，提供数据支持、技术顾问；3～5个学生组成项目研发小组，完成需求分析，设计、开发、测试等工作；整个实习对项目组织三次评审，对原型设计、文档书写、汇报、团队协作等环节进行评分，综合评定学生的能力。实习期间，组织学生参观相关企事业单位，了解地质信息化工作流程。

（2）野外地质实习。为夯实学生的地质基础，专业学习前两年开设了《普通地质学》、《矿物岩石学》、《地层学原理与方法》、《构造地质学》及《测量学》等课程。第5学期在国家级秭归地质实习教学基地安排了4周的地质教学实习，进一步将野外观察到的地质体和地质现象与课本知识结合。要求掌握野外地质工作方法，三大岩野外观察方法，识别褶皱、断层等构造现象，整理资料、绘制相关地质图件，独立编写报告。2014年第一次使用野外数据采集仪，实现数字化采集及电子地质实习报告的编写。

四、导师制和产学研相结合的创新人才培养模式

在教师指导下参加科研是创新人才培养的重要环节，对于激发学生创新意识、创新思维，提高动手能力有着重要的作用。为此构筑了多层次、多渠道的导师制和产学研相结合的创新人才培养模式。

多层次是指针对不同年级的学生开展不同类型的项目设计。通过导师与学生双向选择，低年级参与兴趣引导、基本技能训练为主的认识和设计型实践，高年级参与项目或竞赛的综合型和研究型实践。2014年所在专业学生参加全国计算机仿真大赛获特等奖，2015年中国“互联网+”大学生创新创业大赛湖北赛区复赛银奖、铜奖各一项。

多渠道指产学研结合，打破单一的课内教学模式，将课外实践纳入人才培养体系。通过与企业合作建设实习基地，派遣学生参加实习，提高学生解决问题的能力。另外，通过校企互聘，将业界新技术引入课堂，跟踪最新的技术前沿。目前已与国家级地球空间信息产业基地武大产业园地球空间信息产业联盟、北京中交宇科、福建省地调院、武汉地大坤迪科技有限公司等单位签订了产学研合作协议。

导师制和产学研相结合的创新人才培养模式有利于理论、科研与实践能力的全方位培养。

五、结语

培养“品德高尚、基础厚实、专业精深、知行合一”的高素质本科毕业生是空间信息与数字技术专业的人才培养目标。自专业创办以来，坚持以人才培养为核心，教学改革为驱动，努力探索地质信息技术复合型创新型人才培养模式。在制订专业培养方案、优化课程体系、改革教学方法、构筑一体化实践教学环节、实施导师制和产学研相结合的创新人才培养模式等方面做了大量有益的探索，相关工作将对地质科学与信息技术相关专业领域复合创新型人才培养模式有一定的示范和引领作用。

在未来的人才培养中还将在优化实习教学内容、研制基于CDIO项目库、改革考核方式等方面进一步开展相关工作。

致谢：本文的研究受到省教学研究项目（2014148），校级教学项目（2014A52）的支助，在此一并致谢！

参考文献：

[1]张爱国，邬群勇，满旺，朱晓铃.复合型、应用型空间信息与数字工程创新人才培养模式实验区建设与实践[J].测绘与空间地理信息，2012，35（12）：15-18.

[2]袁莹，邬群勇.“空间信息与数字技术”新办专业实践教学体系构建[J].科技咨询，2012，（01）：216-217.

[3]吴冲龙，刘刚，田宜平，张夏林，李伟忠.地矿勘查信息化与地矿信息科技学科建设[J].中国地质教育，2005，（01）：32-35.

[4]吴冲龙，毛小平，刘刚，田宜平，李伟忠，张夏林.论地质信息科学[J].地质科技情报，2005，24（03）：1-8.

[5]刘端阳，徐卫，刘志，王万良.基于PBL的数据结构课程的融合式实验教学[J].实验技术与管理，2014，31（5）：225-229.

[6]胡文龙.基于CDIO理念的应用型计算机人才培养模式研究[J].2014，（01）：163-168.