新工科下测绘工程专业学生能力提升改革探讨

高周正 闵于

[摘 要] 新工科形势下随着测绘新技术的出现和发展，社会对测绘工程专业毕业生能力有了新的要求，特别是以北斗+为核心的多源传感器，融合位置服务、人工智能、无人驾驶等新兴测绘应用领域，使得传统的以经典测绘理论和技能为主的培养模式逐渐满足不了新型测绘用人单位对毕业生能力的需求。以新工科发展和中国地质大学测绘专业工程专业认证为背景，结合中国地质大学测绘工程专业课程体系、教学方法、教学平台等现状，以提高学生掌握新测绘知识与能力为出发点，探讨新工科形势下提升测绘工程专业学生能力的教学改革方案。

[关键词] 新工科;测绘新技术;课程体系设置;程序设计与开发;测绘专业教学改革

[基金项目] 2020年度中国地质大学（北京）本科教育教学改革重大项目（ZD2020-16）;2019年度中央高校基本科研业务费专项资金资助优秀教师基金项目（2652018026）

[作者简介] 高周正（1986—），男（苗族），湖南怀化人，博士，中国地质大学（北京）土地科学技术学院副教授，博士生导师，主要从事GNSS精密数据处理与应用、多源传感器数据融合导航与精密定位等研究;闵 于（1998—），男，云南昭通人，中国地质大学（北京）土地科学技术学院本科生，研究方向为UWB/INS室内定位技术。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）07-0069-04    [收稿日期] 2020-08-14

一、引言

测绘工程是一门综合性和实践性极强的专业，因此诸多开设该专业的高校十分注重实践教学，将实践过程贯穿教育教学全过程，更多倾向于测绘应用技能及理论知识的培养[1]。以中国地质大学（北京）土地科学技术学院测绘工程专业为例，我校在测绘工程专业教学指导委员会、卓越工程师计划的背景之下，形成了成熟的实践教学体制，获得了丰硕的教学成绩[2，3]。然而，随着高光谱/微波、遥感、多系统全球卫星导航系统、无人驾驶、人工智能等新技术的出现和快速发展，对测绘工程专业学生学习知识和教师教学提出了新的要求[4]。

同时，根据本次我校测绘工程专业认证期间邀请的企事业单位和毕业生视频会议的反馈意见和建议，新形势下高新就业单位对专业本科毕业生的软件开发能力要求更高，在很大程度上将影响学生的就业[5]。因此，为进一步提高学生的就业竞争力，需进行一定的教学改革（如培养方案、课程体系设置、教学手段等方面），使得学生在未来的就业市场能跟上时代的步伐，走在技术的前端，最终成为信息化时代的测绘工程卓越从业者。

二、教学问题探究

本文将从我校当前测绘专业课程设置、学生程序设计与开发能力培养、新测绘技术软件实践教学等方面对测绘专业教学和学生培养方面的问题进行阐述。

（一）基础课程设置

程序设计与开发能力培养：我校测绘专业针对计算機信息处理与编程开发能力培养所设置的课程除了专业课与专业基础课以外，目前只在通识基础课“C语言程序设计”和专业课“测量程序设计”中有涉及[4]。鉴于课时限制，测绘专业学生很难培养出满足新工科需求的程序设计能力。因此，如何将测绘专业开发能力的培养从选择性培养转变到固定培养，值得探讨。

测绘新技术专业课程设置：当前测绘工程专业的课程体系中专业课与新测绘技术挂钩的只涉及“遥感原理与应用”“GNSS原理与应用”“地理信息系统原理”“激光雷达技术与地学应用”“InSAR技术与地质灾害监测应用”[4]。

然而，这些课程均只涉及基础的原理性知识，缺少必要的提高学生动手能力和进一步了解相关知识的窗口，使得大部分学生缺少学习热情，只是为应付考试。此外，当前课程体系没有涉及测绘专业发展新方向的“室内定位”“多传感器数据融合”“人工智能”“高光谱遥感”等方向。在信息化社会条件下，学生可以即时了解到本专业的热门方向和前沿领域，而缺少这方面的课程设置，这将大大降低学生对本专业的学习热情和专业认同感。

（二）测绘新技术程序设计与开发能力培养与引导

学生程序设计能力培养与引导：根据就业单位和往届毕业生的反馈意见，以及学生本科毕业设计所呈现的专业能力，当前测绘专业学生在程序设计与开发方面能力较为欠缺。究其原因，除了缺少必要的程序开发和新测绘领域专业课程设置外，学生缺少进行程序设计实践的热情也是一个方面。表现为：一方面，当前专业课程体系对于学生来讲缺少能跟上时代需求的课程内容;另一方面，设置的原理性专业基础课很难引起学生对于该领域的重视。

此外，当前的教学内容往往依照固定的教学方案（以遥感为主）执行，教学例子单一，不能体现该学科内容的实际意义，缺少有趣的应用实例，显得学习过程冗长乏味。课堂式编程教学任务单一，学生所学习的编程开发知识往往只是应付一时的教学要求，难以灵活应用。如何将编程开发能力融入灵活的实践教学，让学生利用自己开发的程序发现和解决问题值得探讨。

学生程序设计实践教学培养：学院为提升学生实践能力，与部分企事业单位进行合作，成立了生产实习基地。然而，企业以生产利润为第一要义，参与校企合作收益不大，因此参与度低，鲜有学生能够在在校学习期间深入现代企业实习，了解企业对人才的信息开发能力要求，提升对该能力的重视程度。因此，如何改善学生对程序设计与开发能力的认知值得探讨。

测绘新技术软件使用能力培养：测绘工程专业本科生的软件实习主要包括ArcGIS、TGO等，平均时间为1～2周[4]。这些数据处理软件在当前的形势下，只能满足传统测量工程专业毕业生需求，而缺少如GNSS精密数据处理、多传感器数据融合处理、高光谱遥感数据处理、人工智能等新测绘技术软件平台和实践教学。

三、改革方案建议

针对我校测绘工程专业存在的问题，分别从学生和教师的角度提出一些潜在可行的教学改革建议。

（一）修改和调整课程体系

针对当前基础课程设置问题，在测绘工程专业认证的需求下，调整我校测绘工程专业培养方案和课程体系是必须且可行的。综合考虑新工科、测绘工程专业认证等要求以及往届学生的反馈意见，可采用以下方式解决：一是可将现有的通识选修课中的一些专业课（如“激光雷达技术与地学应用”“InSAR技术与地质灾害监测应用”）改为专业选修课，同时增加诸如“室内定位”“多传感器数据融合”“人工智能”等方面专业课或专业选修课，增加测绘专业学生的专业方向选择，有助于学生的多元化培养并保证学生对测绘专业的学习热情;二是在现有基础计算机程序课程上，增加诸如C#、QT、Python等新的实用性编程专业选修或公选课程，网络上（如Github）存在很多基于这些语言的开源程序（如有关多传感器数据融合、人工智能、GNSS精密数据处理等），这样有助于学生将实际学习到的前沿测绘知识进行程序化和可视化，有效提高学生的学习热情。

（二）修改培养方案与选课机制

当前学生培养模式单一、难以实现个性化发展的关键，是培养方案与社会各行业对个性化学生的需求脱节。在21世纪已过了20余年的今天，还总体上保持着10余年前的培养方案，单一化的培养方案和选课机制，导致测绘工程专业的学生如同流水线一般进行培养，难以做到因材施教、个性化培养。为此，通过对武汉大学等A+、A测绘培养院校进行调研、总结，在坚持我校测绘专业地学特性的前提下，应当有选择性地采纳这些学校的新的符合时代发展需求的培养方案和选课机制。

具体措施包括：（1）均衡设置传统测量专业课程（如“测量学”“大地测量”“控制测量”等）与新时代新测绘技术课程（“人工智能”“多传感器融合导航”“高光谱遥感”等），在保持测绘专业基础课程的基础上，使学生根据学习兴趣选修不同的测绘新技术课程;（2）根据新工科、北京市高精尖学科等发展需求和学生的自愿选择，在学完测绘专业基础课之后，实行按不同学习方向个性化培养（如按遥感方向、大地测量方向、导航定位方向、地理信息系统方向）;（3）强调基础课与专业课并重的基本原则，将课程选择进行模块化设置，如学生拟往导航定位方向发展，只需提前修完“GNSS原理与应用”课程，而不必修“地理信息系统原理”“InSAR技术与地质灾害监测应用”等课程。一方面可减少学生的总学分，另一方面又能保证每位学生在自己感兴趣的方向学习，达到学生个性化培养的目的。

（三）改善教学硬件与软件平台

测绘工程专业本身对教学的软硬件平台要求很高。在现有设备的基础上（全站仪、GNSS接收机、LiDAR、光学相机等），为进一步提高教学效果，需要进一步配置与新方向相关的设备，如无人驾驶多传感器集成平台、GNSS信号仿真器、仿真教学实验室等。同时，需要配置对应的软件系统，如GNSS精密数据处理软件、室内定位数据处理软件、多传感器数据融合数据处理软件、人工智能相关软件等。

得益于《中央高校改善办学条件專项经费》的支持，我校每年可申报添置基础教学设施，这样通过改善测绘专业教学的软硬件平台，将对理论知识的理解和认识通过软硬件平台转换为可视化的通俗知识，可有效提高学生的专业认同感和学习热情。此外，需要对现行的仪器设备使用管理进行修正，在保障设备安全的前提下，提高学生自主使用设备的灵活性。

（四）改善教学方法

教育部推行的“双万”计划，要求高校建设面向未来、适应需求、引领发展、理念先进、保障有力的一流专业为目标，实施一流专业建设，建设一万个国家级一流本科专业点和一万个省级一流本科专业点[6]。在此背景下，结合测绘专业中的新兴方向（无人驾驶、人工智能、物联网等），在修改我校测绘课程体系的基础上，进一步进行教育教学手段与方法的改进。

传统的以教师为主的老师讲、学生听的模式已经不足以满足当代学生对新知识的学习需求，在教学改革的大背景下，须转向以学生为主，采用教师授课+课堂讨论+课后实践的综合模式。这样，一方面提高了学生在学习新知识中的参与度，从传统的单一接收课堂知识到讨论扩展知识面、知识应用与实践;另一方面，从学生的角度，改变了为考试而学，增加了为兴趣而学。同时，在教学课时安排中，采用理论讲授+应用案例+实践教学+专家学者报告的方式，增加实践教学时长，提高学生进行知识实践与转化的机会，改善学生对测绘学科知识在生产实践中地位与作用的认识。此外，可将部分专业课程与大学生科技竞赛（如“互联网+”、大学生创新实践等）挂钩，以竞赛的形式提高学生的学习兴趣。

（五）提高学生学习自主性

通过修改和调整教学课程体系，引入新兴的“无人驾驶”“多传感器数据融合”“人工智能”“物联网”等相关的课程，改善教学软硬件平台，改善教师教学方法，在客观上可提高学生的学习热情。然而，要想学好、学懂、学会，学生必须要有自主学习的动力。这里，需要进一步根据不同学生的专业爱好，进行差异化、专长型培养，并可考虑采用类似研究生培养的导师制进行学术专业指导和培养。使对不同测绘方向感兴趣的学生能尽早接触和掌握基础的专业技能（如软硬件使用、数据处理分析、资料收集与整理、学术论文撰写等）。

在此基础上，若能出部分成果（如竞赛获奖、软件著作权、专利、论文等），将极大激发学生的学习动力，也会促进学生更加主动地学习专业知识，提高学生的整体专业水平。此外，可通过参与指导老师科研项目、参加学术会议、进行生产实习等，提高学生对知识价值的认识。

（六）改善校企实习合作模式

生产实习不仅可以检验学生掌握知识的程度，同时可帮助学生认识知识的价值和当前自身知识的不足。当前测绘工程专业的校企合作中，主要是传统测量实习和参观仪器认识实习，须根据学生的专业方向进入不同单位实习。同时，在进行校企实习合作时，要确保兼顾学生知识实践与单位项目，必须有助于学生知识实践，避免学生成为企业项目廉价劳动力。

此外，結合测绘工程专业认证需求，在校企合作单位里，选择专业知识相关的企业技术人员作为实习学生的企业导师，并从用人单位的角度给学生的知识结构和专业业务能力提出建议和意见。同时，可将学生的研究成果与实习企业挂钩，进一步巩固校企双方的合作，促使更多高新测绘背景相关的企事业单位愿意收纳我校测绘专业学生实践实习，帮助学生直面用人单位当前乃至未来的专业能力要求。

四、结语

新工科迅速发展形势下，新测绘技术与应用领域的出现对于测绘工程专业学生既是机遇又是挑战，我校测绘专业须通过修改教学课程体系、改善教学方法、完善教学平台、重新审视校企合作模式等多方面同时入手，以传统的学科优势作为支撑点，与时俱进，帮助学生抓住机遇，为培养满足未来国家发展需求的人才做准备，并提高我校测绘专业未来毕业生的就业竞争力。

参考文献

[1]高周正，董婷，彭军还.关于我院非测量专业“测量学”课程教学改革探讨[J].教育教学论坛，2019，（49）：57-58.

[2]李丽华，李淑慧，彭军还.测绘工程专业之实践教学改革浅谈[J].教育现代化，2017，4（49）：137-139.

[3]付宗堂.测绘工程专业实践教学体系的构建[J].中国地质教育，2005（3）：79-81.

[4]中国地质大学（北京）教务处.中国地质大学（北京）本科培养方案[Z].2017.

[5]李晓莉，周志易，吴兆福，等.结合“卓越计划”构建测绘工程专业学生信息开发能力培养平台[J].教育现代化，2017，4（3）：80-81.

[6]教育部.关于实施一流本科专业建设“双万计划”的通知[Z].2019.

Discussion on the Ability Improvement of the Students in Surveying and Mapping Engineering Major under the Background of “Emerging Engineering Education”

GAO Zhou-zheng， MIN Yu

（School of Land Science and Technology， China University of Geosciences， Beijing 100083， China）

Abstract：With the emergence and development of new surveying and mapping technology under the new engineering situation， the society has new requirements for the ability of the graduates of surveying and mapping engineering major. The traditional training model mainly based on classical surveying and mapping theories and skills cannot meet the needs of the employers for the ability of graduates， especially in the emerging surveying and mapping application fields， such as multi-source sensor with Beidou+ as the core， integrated locating service， artificial intelligence， unmanned driving and so on. Based on the development of new engineering and the engineering education certification of surveying and mapping major， and combined with the current curriculum system， teaching method and teaching platform of surveying and mapping engineering major of China University of Geosciences， this paper discusses the teaching reform plan to improve students knowledge and ability of new surveying and mapping under the new engineering situation.

Key words：“emerging engineering education”; new technology of surveying and mapping; curriculum system setting; program design and development; teaching reform of surveying and mapping major