测绘地理信息类本科专业“一干两轴三维”人才培养模式建设

2016-11-11连达军张兄武杜景龙杨朝辉张志敏

测绘通报 2016年10期

关键词：测绘方向教学模式

连达军，张兄武，张　序，杜景龙，杨朝辉，严　勇，张志敏

(苏州科技学院，江苏苏州 215011)

测绘地理信息类本科专业“一干两轴三维”人才培养模式建设

连达军，张兄武，张序，杜景龙，杨朝辉，严勇，张志敏

(苏州科技学院，江苏苏州 215011)

为优化配置教学资源，提高教学效率，增强专业人才培养特色，提出测绘地理信息类本科专业“一干两轴三维”人才培养模式。该模式以掌握现代测绘地理信息科学技术理论为中心，培养创新研究能力和创新实践能力为主轴，设置工程测量、城市空间信息工程、摄影测量与遥感3个方向；从制订培养方案入手，围绕课程体系建设改革教学模式，针对专业方向强化实践教学；构建了校企合作开放型人才培养体系。该模式目前已经应用，取得了显著效果。

测绘地理信息类本科专业；人才培养模式；敏捷开发模式；CDIO

现代测绘学是对地理空间数据的获取、处理、分析、管理、存储和显示的综合研究，某一个或几个测绘分支学科已不能满足现代社会对地理空间信息的需求[1]，测绘与地理信息技术融合趋势对专业人才在知识、能力和素质结构方面提出了更高要求，但目前该类专业培养模式不同程度地存在着教学和实践模式单一、创新模式表面化和急功近利等现象。笔者所在学校现设地理信息科学和测绘工程本科专业，两专业培养模式相关，但原培养模式存在同名课程在两专业间模数不同、相干课程间实践项目设置重复或不连续、开发类课程枯燥难学、航空摄影测量类课程外业操作过程与数据处理流程无法开展，以及人才培养体系零散等问题，导致人才培养特色不明。若能将该类本科专业置于统一的人才培养模式下，在人才培养方案、教学与实践模式、人才培养体系等方面进行实质性创新，则可优化配置现有教学资源、提高教学效率，并增强该类专业人才培养特色。

一、基于“一干两轴三维”人才培养模式制订培养方案

测绘地理信息工程应用技术人才首先应掌握现代测绘地理信息科学技术理论方法，以此作为人才培养的基础和“干”；在此基础上同步拓展创新研究能力与创新实践能力，作为人才培养的两条“主轴”，考虑到笔者所在学校为地方经济发展输送应用型和多样化工程技术人才的办学特色，侧重创新实践能力的培养。适应测绘地理信息产业发展趋势和行业管理特征，并结合学校专业建设实际情况，设置工程测量、城市空间信息工程、摄影测量与遥感3个方向(即“三维”)，前2个方向分别针对测绘工程专业和地理信息科学专业设置，第3个方向跨专业设置，学生在二年级末根据兴趣自主选择专业方向，从三年级开始按方向编班学习，形成测绘地理信息类本科专业“一干两轴三维”的人才培养模式。图1为该模式框架设计，围绕培养方案、课程体系、教学实践模式和人才培养体系进行建设。该模式将掌握数字测图基础理论与方法，以及遥感、全球定位系统和地理信息系统工程技术，接受科学思维和工程实践训练，具有创新意识与创业能力作为该类专业培养目标。从知识结构、能力结构和素质结构3个方面制定培养规格，将所有课程设置为通识课程、专业课程、实践课程和素质课程4大模块。

二、课程体系建设与教学模式改革同步进行

为确保该类人才培养的“干”，将专业课程模块中“数字测图原理与方法”“测绘学概论”及其他反映3S理论方法的核心必修课程建设成专业基础课程群，两专业执行统一的教学计划、课程大纲、考核方式和实践环节；针对3个专业方向，将其他核心必修课程、一般必修课程和方向限选课程建设成方向课程群，构建起包括1个基础课程群和3个方向课程群的课程体系。通过不同专长及不同学科群体间的有效组织及合作协调进行课程群建设，对不同学科门类中性质相同、内容相通、具有优势的教学资源进行整合重组[2]，理顺专业知识体系的教学顺序，形成专业知识的传授流程。设置开放紧凑的教学内容，以保证课程教学过程中有更大空间发挥学生主体作用和培养学生的创新思维，从整体上促进教学质量并提升人才专业素质[3]。

图1　苏州科技大学测绘地理信息类本科专业人才培养模式框架

教学过程中强调采用多样化的教学手段并针对性使用现代教学媒体工具传输多维度专业信息，形成了以板书讲解抽象理论、视频导入情境、空间信息采集仪器的幻灯片展示和实物操作示范、空间数据处理分析相关专业软件在线讲解与师生同步学习、课程间专业内容无缝衔接的新型复合教学模式。基础课程群教学组织形式通过挖掘课堂讲授和课堂实践教学潜力，采取自主式、探究式、互动式、合作式等灵活多样的教学方式激发学生对基础理论知识的学习兴趣，信息获取变被动为主动；方向课程群授课对象较少，针对专业方向特点组织教学，部分课程内容采用微课和研究性教学方式组织教学。针对“卫星导航定位原理”“大地测量学”等课程教学内容跨度大、数据处理复杂、教学脱离生产等问题，通过采用突出重点、适当取舍、引进工程案例、设计教学环境和因人因组而异等具体措施，进行课堂理论案例法教学、外业实习设计性教学、内业计算研究性教学，将先修课程的相关知识点串联起来，刺激了学生学习课程的兴趣，使枯燥的理论和计算获得了新生。

三、针对专业方向强化实践教学

实践能力的培养是笔者所在学校人才培养模式中“两轴”的侧重点，因此实践教学是该模式建设的核心和落脚点，加之各方向对专业技能和素养要求不同，培养特色相异。因此，针对专业方向强化了实践教学改革。

1. 工程测量方向基于数据采集设备的递进式实践教学模式构建与实践

现代测绘工程项目仍然以电子全站仪、数字水准仪和GPS RTK等常规测绘仪器为主要数据采集设备，其使用频度最高；原有实践教学过程较少考虑不同课程中试验项目之间的关联，学生对测绘工程项目整体组织实施的概念和意识模糊。考虑到测绘基本技能与创新实践拓展之间的依托关系，实践教学以空间信息采集常规仪器为中心，关联不同课程中的各种主要试验项目，从基本技能培训入手，实施递进式实践教学模式[4-5]，从项目方案设计与组织、数据采集、处理和精度评价等各方面强化工程项目意识，逐步拓展创新实践能力。图2为该方向实践教学模式设计图，图中项目编号表示各门课程的试验项目，第一位数字(1～4)分别代表“数字测图原理与方法”“大地测量学基础”“卫星导航定位原理与应用A”和“工程测量学”4门课程，第二位数字为相应课程中的试验序号。

图2　工程测量方向递进式实践教学模式

2. 城市空间信息工程方向基于敏捷开发模式的实践教学试点建设

针对该方向部分程序开发类课程讲授困难、学生感觉抽象枯燥等问题，尝试引入敏捷开发模式，结合GIS案例教学等教学手段和教学方法，培养学生实施GIS软件系统的工作能力、实际操作能力及合作沟通能力。该方法强调开发人员之间的交互，积极快速应对客户的需求变化，其核心是结对编程，即将小组内(通常为2人)成员紧密合作，时刻交流，进行合作的学生能更有效地交流、相互学习和传递经验，提供更好的设计质量和代码质量，并训练更强的问题解决能力；结对编程还能够以强带弱，学生更容易树立信心并能从学习中获得更多的友谊、快乐和满足感[6]。实施过程包括：案例选择及学习、构建敏捷开发试验环境、需求分析与管理、基于测试驱动的设计、结对编程、测试和结果评审。该方法首先在课程“GIS软件工程”的实践教学中进行试点教学，取得了不错的教学效果，有助于培养测绘地理信息类本科专业学生创新研发能力。

3. 摄影测量与遥感方向基于CDIO的实践教学模式建设

摄影测量与遥感方向是测绘地理信息类本科专业“一基两线三方向”应用型创新人才培养模式建设过程中设置的唯一一个跨专业方向。针对该方向受制于设备、场地、飞行成本和安全等因素，学生对航空摄影外业操作过程和整个数据处理流程认识缺乏了解等问题，基于CDIO进行实践教学。从构思(conceive)、设计(design)、实现(implement)、运作(operate)4个环节设定合理的实践要求，让学生能自主地设计航空摄影测量实习项目，训练摄影测量项目工程应用能力[7-8]。为了保障这种实践教学模式的顺利运行，课题组利用笔者所在学校区位优势选择了合适的野外实习场地，通过建设航空摄影模拟场、数码相机检校场与航测内业实验室，最终建立了航空摄影测量实习基地。并根据企业实际生产与工程化实习相结合的原则，设计完善了相关实习项目，使其贯穿相机检校、航空摄影、外业控制测量、野外调绘与内业数据处理等主要流程。通过航空摄影测量实习平台(如图3所示)的建设与实践，充分结合摄影测量实际生产工艺，将摄影测量学课程的基本理论知识完整地关联起来，实现了航空摄影、航测外业控制测量、相机检校、航测内业测图及4D产品制作等任务，极大地提高了该方向相关课程的实践教学水平。

图3　基于CDIO的航摄实践教学模式

四、构建校企合作开放型人才培养体系

人才培养体系是创新研究能力和创新实践能力培养和拓展的重要保障，在提高学生专业技能和加强综合素养方面具有不可或缺的作用，依托现有人才培养平台，联合政府和企业等社会资源，构建多层次开放型人才培养体系(如图4所示)。第一层次包括示范试验、认识试验和验证性课程试验，针对学科基础课程群设置；第二层次包括综合性和设计性试验，以及专题综合训练和模拟实训等实践环节，针对部分基础课程和方向课程群设置；该两层次的大部分模块可在校内完成，采用教师引导、学生参与的传统实践教学形式进行授课，以培养基本技能为主。第三层次为综合性训练环节，以培养学生专业软件开发应用能力、专门数据采集处理和生产等专业技能；第四层次为个性化实践模块，为具有不同兴趣方向的高年级学生提供拓展研究开发和综合实践能力等专业素养的场所；该两层次实践内容在校内开放实验室、实习基地和地方合作企业等实训平台完成，采用导师引导、学生主导、校企合作、四方联动的培养方式[9-10]。在实施过程中通过对不同专业课程中相关实践环节的特点与关系的剖析，结合专业技能培训的本质，由浅入深，从专业基础开始逐步引导至专业，最终规范至行业，进行流水线教学，总体上形成了纵横相连、层次衔接的紧凑型人才培养体系。

图4　校企合作开放型人才培养体系设计框架

五、结束语

测绘地理信息类本科专业应用型创新人才培养模式建设具有重要的实践意义。首先，通过课题的研究与实践，建立了一种符合应用型创新人才培养模式的新体系，与当前和今后测绘地理信息行业发展和人才需求趋势相适应。其次，通过构建“一干两轴三维”的创新人才培养模式，增强了该类专业本科生的专业基础，拓宽了接受知识的口径；以人为本的分类培养指导，提高了学生自主学习能力，设置具有特色的专业培养方向，为学生和社会提供了更大的匹配性。第三，创新研究和创新实践同步拓展侧重工程实践能力培养的培养模式定位，既培养了学生解决实际工程问题的综合能力和创新意识，也有助于提高本科学生的理论研究能力，明显改善了学生专业实践能力、软件应用与开发能力。除此之外，基于上述创新人才培养模式进行测绘地理信息类人才培养体系建设，为学生自主学习、教师科研项目、校企合作工程项目、专业服务社会、大学生科研立项、专业竞赛和自主创业等形式的教学与实践活动提供了统一的软硬件环境。

[1]宁津生，陈俊勇，李德仁，等. 测绘学概论[M].2版.武汉：武汉大学出版社，2008：22-24.

[2]许敏. 在教学中实施合作与交流学习模式刍议[J].教育视界，2013(30)：21-22.

[3]汪志明，郭际明，花向红. 优化课程体系培养测绘工程专业创新人才[J].测绘通报，2009(6)：74-77.

[4]赵红，李敬军. 测绘专业人才培养模式的探索与实践[J].测绘通报，2013(1)：101-103.

[5]马春艳，梁翠英，张文清，等. 测绘工程专业“四维渗透式”实践教学改革研究[J].测绘通报，2013(2)：106-108.

[6]张志敏，杜景龙，连达军. 基于敏捷开发模式的“GIS软件工程”实验教学研究[J].实验室研究与探索，2014，33(11)：205-208.

[7]杨朝辉，袁铭，张序，等. 航空摄影测量实习基地的建设与实践[J].测绘与空间地理信息，2014，37(12)：77-80.

[8]杨朝辉，袁铭，张序.摄影测量学课程群实验教学整合研究[J].测绘科学，2012，37(3)：198-200.

[9]张兄武. 基于利益相关者理论的本科应用型人才培养“责任共担”机制探究[J].高等工程教育研究，2013(1)：127-133.

[10]张兄武. 责任共担、四方联动:构建新型工科应用型创新人才培养模式[J].高等工程教育研究，2010(5)：127-137.

Establishment on A Trunk-Two Axes-Three Directions Talent Training Mode of Surveying, Mapping and Geo-information Undergraduate Major

LIAN Dajun,ZHANG Xiongwu,ZHANG Xu,DU Jinglong,YANG Zhaohui,YAN Yong,ZHANG Zhimin