《海圖學(xué)》課程的建設(shè)與實(shí)踐

郭立新　常亮　朱瑞芳

【摘 要】由于各種歷史原因，國(guó)內(nèi)目前只有少數(shù)高校開設(shè)了海洋測(cè)繪專業(yè)。與海洋測(cè)繪專業(yè)的其他主干課程一樣，《海圖學(xué)》教學(xué)一開始就面臨著師資薄弱、缺少教材和經(jīng)驗(yàn)等多面的困難。經(jīng)過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐，在課程建設(shè)策略、教學(xué)內(nèi)容設(shè)置及教學(xué)方法等方面收獲了一些經(jīng)驗(yàn)和成果，以期通過(guò)分享和相互交流，來(lái)促進(jìn)課程的深入改革和創(chuàng)新，并藉“重點(diǎn)課程建設(shè)項(xiàng)目”的契機(jī)，力爭(zhēng)創(chuàng)建精品課程。

【關(guān)鍵詞】海洋測(cè)繪；海圖學(xué)；課程建設(shè)

0 引言

海圖是一類國(guó)際性的特殊專題地圖[1]。它以描述海洋及其毗連陸地區(qū)域?yàn)橹?，反映了制圖范圍內(nèi)自然對(duì)象、社會(huì)對(duì)象的空間分布、相互關(guān)系及其動(dòng)態(tài)變化特征[2]。海圖學(xué)是研究海圖理論實(shí)質(zhì)、制作技術(shù)和使用方法的綜合性科學(xué)[3]，是古老地圖學(xué)的一個(gè)重要分支。

20世紀(jì)60年代以后，海圖學(xué)在理論、生產(chǎn)技術(shù)和使用方式等方面出現(xiàn)了一次由量變到質(zhì)變的飛躍[4]，并隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在海圖領(lǐng)域的應(yīng)用，出現(xiàn)了數(shù)字海圖和電子海圖等產(chǎn)品。與普通地圖產(chǎn)品不同，海圖的生產(chǎn)、發(fā)布、更新和應(yīng)用執(zhí)行由國(guó)際海道測(cè)量組織（IHO，International Hydrographic Organization）、國(guó)際海事組織（IMO，International Maritime Organization）、國(guó)際電工委員會(huì)（IEC， International Electrotechnical Commission）等制定的一系列國(guó)際規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)[5]，如：IHO S-57海洋測(cè)繪數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)（IHO S-57 Transfer Standard for Digital Hydrographic Data）、IHO S-52海圖內(nèi)容和顯示規(guī)范（Specifications for Chart Content and Display Aspects of ECDIS， Publication S-52）等。1996年以后， 電子海圖開始全面替代紙質(zhì)海圖。2010年初，為了統(tǒng)一的地理空間框架，IHO又發(fā)布了S-100通用海道測(cè)量數(shù)據(jù)模型（IHO S-100 Universal Hydrographic Data Model），作為下一代海道測(cè)量數(shù)據(jù)源、數(shù)字產(chǎn)品以及服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)。

依據(jù)國(guó)際慣例，海圖通常由各國(guó)海道測(cè)量官方機(jī)構(gòu)（海軍）負(fù)責(zé)生產(chǎn)、發(fā)布和更新[6]，雖然海圖理論及生產(chǎn)技術(shù)歷來(lái)是海洋測(cè)繪學(xué)科研究的核心內(nèi)容之一，但是在民用領(lǐng)域?qū)ζ溲芯坎欢唷Ｐ轮袊?guó)成立后，中國(guó)人民解放軍海軍司令部航海保證部（原海道測(cè)量部）與中國(guó)海事局（原交通部海運(yùn)總局）共同承擔(dān)了我國(guó)海洋測(cè)繪的管理職能，然而由于種種歷史原因，海洋測(cè)繪形成了一個(gè)非常特別、獨(dú)立的學(xué)科體系[7]。它橫跨海洋學(xué)和測(cè)繪學(xué)二大學(xué)科，但又不從屬于兩者之一。60多年來(lái)，國(guó)內(nèi)只有一所培養(yǎng)海洋測(cè)繪專門人才的院校——海軍大連艦艇學(xué)院，一個(gè)科研單位——海軍海洋測(cè)繪研究所，因而在我國(guó)民用海洋測(cè)繪領(lǐng)域留下了許多空白點(diǎn)。

隨著建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)施，海洋測(cè)繪學(xué)科迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。2010年，上海海洋大學(xué)開設(shè)了民用海洋測(cè)繪專業(yè)，并將《海圖學(xué)》列入專業(yè)主干課程，也因此展開了相關(guān)課程的建設(shè)與實(shí)踐。

1 課程建設(shè)策略

海洋測(cè)繪專業(yè)在上海海洋大學(xué)是一個(gè)新專業(yè)，《海圖學(xué)》和其它主干課程一樣，需要在堅(jiān)持學(xué)科特色的前提下，與學(xué)校特色相結(jié)合，通過(guò)完善師資隊(duì)伍、教學(xué)環(huán)境和教材體系，改革教學(xué)模式和教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)“特色、創(chuàng)新和務(wù)實(shí)”發(fā)展。

1.1 堅(jiān)持專業(yè)特色、學(xué)校特色，合理定位和規(guī)劃海圖學(xué)課程

海圖是海洋地理空間信息的基礎(chǔ)載體，它與海洋漁業(yè)、海洋環(huán)境、海洋科學(xué)、海洋技術(shù)等學(xué)科專業(yè)有著緊密聯(lián)系。為了解決師資、教材等方面的困難，實(shí)現(xiàn)特色發(fā)展，需要以“聚焦、錯(cuò)位、合作”為原則，展開廣泛的交流與合作，不斷積累學(xué)術(shù)與科研成果，合理定位和規(guī)劃海圖學(xué)課程，形成具有特色的海圖學(xué)課程體系。

1.2 提高專業(yè)教師素質(zhì)和能力，保證海圖學(xué)課程建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展

樹立專業(yè)教師“教書育人”、“愛(ài)崗敬業(yè)”的職業(yè)精神，采用人才引進(jìn)，外出進(jìn)修，解決缺少專業(yè)教師的困難；通過(guò)以老帶新，個(gè)人鉆研與集體討論結(jié)合、集中備課等方法，提高海圖學(xué)師資的學(xué)術(shù)水平、教學(xué)能力和科研能力，為課程建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.3 注重教材建設(shè)，解決海圖學(xué)課程建設(shè)的難點(diǎn)問(wèn)題

高水平教材是海圖學(xué)課程建設(shè)的基礎(chǔ)，也是培育海洋測(cè)繪專業(yè)優(yōu)秀人才所面臨的一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)公開出版的《海圖學(xué)》書籍極少，距今最新的一本舊版教材已有20多年了。由于計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，引領(lǐng)了海圖理論、技術(shù)的巨大變革，凸顯了舊版教材中“內(nèi)容陳舊”、“專業(yè)面窄”、“方向單一”等問(wèn)題。為此，我們參照IHO相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際海圖制圖師的培訓(xùn)大綱，翻譯和引進(jìn)部分國(guó)外教材，并融入現(xiàn)代海圖學(xué)領(lǐng)域的新理論、新技術(shù)和新方法，編寫一部適于我校教學(xué)大綱的《海圖學(xué)》教材。

2014年，自編的《海圖學(xué)講義（試用版）》已經(jīng)用于本科教學(xué)。今后將加快修訂教材的體系結(jié)構(gòu)，更新和完善教學(xué)內(nèi)容，編寫配套的實(shí)習(xí)教材，爭(zhēng)取推出《海圖學(xué)》系列教材，實(shí)現(xiàn)課程建設(shè)的“跨越式”發(fā)展。

1.4 改革教學(xué)模式和教學(xué)方法，提高海圖學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量

提高教學(xué)質(zhì)量是《海圖學(xué)》課程建設(shè)的目標(biāo)和出發(fā)點(diǎn)，需要以理論基礎(chǔ)、目標(biāo)傾向、實(shí)現(xiàn)條件、操作程序和效果評(píng)價(jià)[8]等作為基本要素，來(lái)修訂教學(xué)大綱、課程標(biāo)準(zhǔn)、考試大綱、教學(xué)計(jì)劃等各類教學(xué)文檔，改革和創(chuàng)新教學(xué)模式、教學(xué)方法，完善教學(xué)總結(jié)制度[9-10]，充分利用集體討論、集中備課、發(fā)表教學(xué)論文等多種形式，交流教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，不斷積累研究成果和實(shí)踐成果。在教學(xué)工作中，堅(jiān)持以學(xué)生為本，重視學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)和師生互動(dòng)[11-12]，強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能的教育，提高學(xué)生在實(shí)踐中自覺(jué)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，激發(fā)他們的創(chuàng)新潛能。

2 主要教學(xué)內(nèi)容

《海圖學(xué)》課程具有很強(qiáng)的理論性和技術(shù)性。依據(jù)課程特點(diǎn)，通過(guò)借鑒IHO國(guó)際海圖制圖師的培訓(xùn)大綱，以海圖的科學(xué)性、技術(shù)性、文化性和藝術(shù)性為主線，制訂了教學(xué)大綱和課程標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)容涵蓋：基本知識(shí)、海圖學(xué)史、海圖學(xué)理論、海圖制圖學(xué)、電子海圖學(xué)等五大模塊，并設(shè)定了“掌握”、“知道”、“了解”等三個(gè)教學(xué)層次。

2.1 基本知識(shí)模塊

該模塊主要以概論形式介紹海圖和海圖學(xué)的定義。要求學(xué)生初步了解海圖和海圖學(xué)理論，知道海圖是海洋地理信息的基礎(chǔ)載體，是人類現(xiàn)代海上活動(dòng)的重要安全保障，知道海圖國(guó)際化等基本特征，掌握海圖的功能、分類和用途，知道海圖制圖的一般過(guò)程，以及對(duì)于建設(shè)“海洋強(qiáng)國(guó)”、發(fā)展海洋產(chǎn)業(yè)、海洋科學(xué)研究、構(gòu)建“智慧漁業(yè)”等方面的重要意義。

2.2 海圖學(xué)史模塊

該模塊基于現(xiàn)存的海（地）圖實(shí)物、考古文獻(xiàn)資料、古漢字等，從科學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)（文化）的角度，揭示海圖的起源與發(fā)展進(jìn)程。通過(guò)比較古代中國(guó)人和西方人世界觀的差異，介紹西方中世紀(jì)的海圖、地理大發(fā)現(xiàn)時(shí)期海圖、近代實(shí)測(cè)海圖、國(guó)際海道測(cè)量機(jī)構(gòu)的發(fā)展，尤其是古代中國(guó)地（海）圖的起源、發(fā)展和新中國(guó)海圖的成果，使學(xué)生了解世界觀、方法論對(duì)于空間認(rèn)知方法和結(jié)果的影響，知道海圖內(nèi)容、制圖技術(shù)、載體形式等方面的演化特點(diǎn)和規(guī)律，知道空間認(rèn)知是海圖始終不變的基本功能。

2.3 海圖學(xué)理論模塊

該模塊重點(diǎn)介紹海圖學(xué)的理論基礎(chǔ)——現(xiàn)代地圖學(xué)理論，包括：地圖信息論、地圖傳輸論、地圖模式論、地圖認(rèn)知理論、地圖符號(hào)學(xué)和地圖感受論等，是教學(xué)難點(diǎn)之一。

要求學(xué)生知道海圖學(xué)理論與地圖學(xué)理論的關(guān)系，了解信息論、控制論、系統(tǒng)論是現(xiàn)代地圖學(xué)理論的重要基礎(chǔ)，掌握現(xiàn)代地圖學(xué)理論的主要內(nèi)容，知道隨著信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代海圖學(xué)作為地圖學(xué)的重要組成部分，正在成為一門研究利用空間圖形反映自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象空間分布、相互聯(lián)系及其動(dòng)態(tài)變化，并對(duì)空間地理環(huán)境信息進(jìn)行獲取、智能抽象、存儲(chǔ)、管理、分析、利用和可視化，以及圖形和數(shù)字形式傳輸空間地理環(huán)境信息的科學(xué)與技術(shù)[13]。

2.4 海圖制圖學(xué)模塊

該模塊以海圖制圖技術(shù)和方法為主，是教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，包括：海圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，海圖制圖綜合、海圖符號(hào)和海圖表示方法等內(nèi)容[14]。由于 “3S”技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理等技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，改變了海圖數(shù)據(jù)源及生產(chǎn)流程，所以合并或刪除了紙質(zhì)海圖的設(shè)計(jì)、編制、整飾，印刷、復(fù)制等部分內(nèi)容。

在海圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)部分，要求學(xué)生知道地球坐標(biāo)系與大地控制原理，知道海圖常用投影以及投影的選擇和變換原理，掌握海圖比例尺、海圖坐標(biāo)系、海圖基準(zhǔn)面等概念、海圖的分幅和編號(hào)方法。在海圖符號(hào)部分，要求學(xué)生知道海圖符號(hào)視覺(jué)變量及其對(duì)視覺(jué)感受效果的影響，掌握海圖符號(hào)、色彩和注記的設(shè)計(jì)及應(yīng)用方法。在海圖表示方法部分，掌握普通航海圖的陸部和海部要素的表示方法。在海圖制圖綜合部分，重點(diǎn)掌握海圖制圖綜合的基本概念，以對(duì)及水系、居民地、交通線、陸地地貌、海岸、干出灘、島嶼、海底地貌、航行障礙物、助航設(shè)備等的綜合原則與基本方法，了解海圖自動(dòng)制圖綜合技術(shù)的發(fā)展。

2.5 電子海圖學(xué)模塊

該模塊主要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)海圖學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本技能的綜合應(yīng)用能力，是教學(xué)重點(diǎn)之一，包括：電子海圖的總體設(shè)計(jì)、IHO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)海圖規(guī)范和CARIS COMPOSER制圖系統(tǒng)應(yīng)用等三個(gè)部分內(nèi)容。

要求學(xué)生知道數(shù)字海圖、電子海圖系統(tǒng)的基本概念；掌握海圖投影、比例尺、圖幅、編號(hào)、圖名、圖廓、圖面配置的基本設(shè)計(jì)方法；知道IHO、IMO和IEC等國(guó)際性組織發(fā)布的主要國(guó)際海圖標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，掌握IHO S-57、IHO S-52、IHO S-58（電子航海圖有效性檢核規(guī)范）、IHO S-63（電子海圖數(shù)據(jù)保護(hù)方案）的主要內(nèi)容，知道海圖物標(biāo)分類及其編碼規(guī)則，了解電子海圖符號(hào)表達(dá)、數(shù)據(jù)檢核與發(fā)布的基本知識(shí)；知道CARIS COMPOSER制圖系統(tǒng)的基本功能、支持的主要海圖格式，熟練掌握軟件系統(tǒng)的使用方法，能夠獨(dú)立編輯和輸出IHO S-57標(biāo)準(zhǔn)的電子海圖。

3 教學(xué)實(shí)踐

依據(jù)教學(xué)大綱、課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)計(jì)劃，運(yùn)用課堂授課、多媒體課件演示、討論、參觀、實(shí)作、第二課堂等多種教學(xué)方法和手段，達(dá)到教學(xué)內(nèi)容及層次的要求。在教學(xué)中，精講重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容；泛講相對(duì)簡(jiǎn)單或次要的內(nèi)容，并鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)。

3.1 采用課堂授課為主，多媒體課件輔助的教學(xué)形式

課堂授課是海圖學(xué)課程教學(xué)的主要形式。授課前，提出本次課的教學(xué)目的和要求，以及教學(xué)內(nèi)容在課程中的地位和作用。精講難點(diǎn)和重點(diǎn)內(nèi)容，通過(guò)合理設(shè)計(jì)問(wèn)題、提出問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的興趣性和主動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考尋求答案，由被動(dòng)的“學(xué)答”到主動(dòng)的“學(xué)問(wèn)”，逐步提高學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，從而系統(tǒng)地掌握教學(xué)內(nèi)容。

與此同時(shí)，還要充分利用互聯(lián)網(wǎng)、校園網(wǎng)資源，通過(guò)多媒體課件、視頻短片、電子海圖系統(tǒng)等把抽象的概念、變化過(guò)程等具象化，有利于解決教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，提高課堂教學(xué)的質(zhì)量和效率。如：利用海圖投影課件，能夠生動(dòng)地演示出各種投影變換的變化過(guò)程和結(jié)果，使學(xué)生能夠直觀地理解各種海圖投影特征，更好地掌握和使用海圖投影知識(shí)。

3.2 應(yīng)用討論式教學(xué)方式，開展專題討論，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)

討論式教學(xué)有利于加強(qiáng)教學(xué)互動(dòng)性，形成和諧的教學(xué)環(huán)境，是創(chuàng)新教學(xué)和幫助學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)的一種重要方法。如：引入一些國(guó)際上的海圖理論和技術(shù)最新成果，組織學(xué)生開展專題討論，引導(dǎo)學(xué)生基于現(xiàn)有專業(yè)知識(shí)及唯物辯證法的哲學(xué)思想，分析學(xué)科前沿問(wèn)題的背景和實(shí)質(zhì)，認(rèn)識(shí)海圖學(xué)理論發(fā)展的動(dòng)力及其未來(lái)方向。既開闊了學(xué)生專業(yè)視野，又促進(jìn)了理論與實(shí)際的結(jié)合，同時(shí)也克服了課本知識(shí)滯后于學(xué)科前沿發(fā)展的問(wèn)題。

3.3 加強(qiáng)實(shí)作練習(xí)，提高學(xué)生的動(dòng)手應(yīng)用能力

組織學(xué)生實(shí)地參觀海圖生產(chǎn)單位（上海海事局東海航海保障中心），通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)講解，使學(xué)生建立起感性認(rèn)識(shí)，并將海圖學(xué)理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合起來(lái)。加強(qiáng)實(shí)作訓(xùn)練，合理安排閱讀海圖、應(yīng)用海圖和制作海圖等實(shí)作練習(xí)，提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。

3.4 重視課后作業(yè)，開展第二課堂教學(xué)

合理布置課后作業(yè)，鞏固課堂教學(xué)成果，拓展課堂教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主思考和自主解決問(wèn)題的能力。

開展第二課堂教學(xué)，鼓勵(lì)和幫助學(xué)生與海洋漁業(yè)、海洋環(huán)境、海洋科學(xué)等其他學(xué)科專業(yè)相結(jié)合，參加教師的研究項(xiàng)目以及全國(guó)、上海市、學(xué)校組織的大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)。在實(shí)習(xí)、實(shí)踐中，使他們不斷開拓視野，積累科研與實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，撰寫研究報(bào)告、論文等。截至目前，學(xué)生們已在全國(guó)、省市級(jí)大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中多次獲獎(jiǎng)，申報(bào)了多項(xiàng)軟件著作權(quán)，有的學(xué)生已公開發(fā)表了學(xué)術(shù)論文。

此外，為全面考察學(xué)生綜合素質(zhì)，檢驗(yàn)和完善課程建設(shè)成果，依據(jù)考試大綱，合理設(shè)置了考核內(nèi)容、題型、分量、權(quán)重、時(shí)間及分?jǐn)?shù)等，并建立了標(biāo)準(zhǔn)化題庫(kù)，嚴(yán)格了考試管理制度，形成了完整的量化評(píng)價(jià)機(jī)制。

4 結(jié)束語(yǔ)

幾年來(lái)，我們秉持“特色、務(wù)實(shí)和創(chuàng)新”思想，以“聚焦、錯(cuò)位、合作”為原則，以培養(yǎng)海洋測(cè)繪復(fù)合型人才為目標(biāo)，不斷提高師資隊(duì)伍的學(xué)術(shù)水平、教學(xué)能力和科研能力，相繼制訂了海圖學(xué)教學(xué)大綱、課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)計(jì)劃和考試大綱等一系列教學(xué)文檔，編寫了《海圖學(xué)講義》教材，進(jìn)行了教學(xué)模式和教學(xué)方法的探索與實(shí)踐，保證和提高了教學(xué)質(zhì)量。未來(lái)將以“重點(diǎn)課程建設(shè)項(xiàng)目”為契機(jī)，堅(jiān)持改革和創(chuàng)新，為把《海圖學(xué)》課程建設(shè)成為一門精品課程而努力。

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[責(zé)任編輯：王偉平]