測繪工程專業(yè)新工科課程體系改革實踐

楊容浩　李少達　秦巖賓　曾濤　李陽騰龍　譚駿祥

摘? 要：為適應(yīng)新工科背景下測繪工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系改造、升級的發(fā)展需求，在分析新工科的新要求、測繪行業(yè)發(fā)展的新需求和本專業(yè)的人才培養(yǎng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合測繪類專業(yè)教學質(zhì)量國家標準、工程教育專業(yè)認證標準和學校要求，探索測繪工程專業(yè)課程體系的改革與重構(gòu)。新的課程體系體現(xiàn)本專業(yè)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、大類培養(yǎng)”“實踐育人”的人才培養(yǎng)理念和地質(zhì)行業(yè)背景特色，融入系統(tǒng)的人工智能、大數(shù)據(jù)課程模塊。

關(guān)鍵詞：新工科；課程體系；智能化測繪；測繪工程；人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）12-0124-05

Abstract： In order to meet the development needs of the transformation and upgrading of the talent training system of surveying and mapping engineering programs under the background of new engineering disciplines， based on the analysis of the new requirements of new engineering disciplines， the new needs of the development of surveying and mapping industry and the current situation of talent training of this program， combined with the National Standard for Education Quality of Surveying and Mapping Specialty， the Criteria for Engineering Education Accreditation and the requirements of the university， the reform and reconstruction of the curriculum system of surveying and mapping engineering programs are explored. The new curriculum system embodies the talent training concept of "thick foundation， wide caliber， large category training" and "practical education" and the background characteristics of the geological industry， and integrates the systematic artificial intelligence and big data curriculum module.

Keywords： new engineering disciplines; curriculum system; smart surveying and mapping; surveying and mapping engineering; personnel training

隨著世界范圍內(nèi)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的加速進行，我國先后實施了“創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展”“一帶一路”“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等一系列國家重大戰(zhàn)略，以適應(yīng)國際形勢變化并推動國內(nèi)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級[1-2]。為了主動應(yīng)對變革，滿足新一輪國家戰(zhàn)略對工程人才提出的挑戰(zhàn)和需求，提升國家硬實力和國際競爭力，教育部于2017年2月開始，通過一系列政策和措施積極推進新工科建設(shè)[3]。新工科建設(shè)已經(jīng)成為中國高等教育一道最為亮麗的風景線[4]。

根據(jù)《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》的文件精神，新工科建設(shè)主要圍繞“新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系”五個方面展開，其核心目的是引領(lǐng)高校改革工程教育體系，構(gòu)建工程教育的“中國范式”，培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞囊涣鞴こ炭萍既瞬臶5]。這里，新工科的“新”，既包括新的工科專業(yè)，又包括工科的新要求。前者意在構(gòu)建全新的專業(yè)領(lǐng)域；后者側(cè)重對傳統(tǒng)工科專業(yè)的系統(tǒng)改造[3]。因此，對于具有悠久歷史，且歷久彌新的測繪工程專業(yè)，如何面向當前和未來的產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，實施系統(tǒng)的改造和升級，以順應(yīng)新工科發(fā)展潮流，是測繪工程專業(yè)當前面臨的迫切命題[6]。

課程體系是專業(yè)人才培養(yǎng)的主要載體，是貫通教育理念與教學實踐之間的橋梁，在專業(yè)人才培養(yǎng)中具有承上啟下的關(guān)鍵作用；課程體系的重構(gòu)是專業(yè)教育改革的首要任務(wù)[7]。基于新工科建設(shè)的大背景，本專業(yè)結(jié)合新工科的新要求、行業(yè)發(fā)展的新需求和本專業(yè)的人才培養(yǎng)現(xiàn)狀開展課程體系的重構(gòu)，為本專業(yè)課程內(nèi)容、教學形式、教學手段和課程評價等內(nèi)容的改革奠定基礎(chǔ)。

一? 問題分析

（一）? 新工科的新要求

按照教育部的官方意見，新工科要體現(xiàn)五個“新”。對于“五新”，有不少解讀，其中有許多真知灼見，也有少許解讀不得要領(lǐng)[8]。但歸納起來，其實質(zhì)就是要求高校面向創(chuàng)新型國家建設(shè)的重大戰(zhàn)略和制約社會發(fā)展的緊迫需求，抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略機遇，創(chuàng)新工程教育體系，培養(yǎng)新興工程科技人才[6]。因此，對于新工科的新要求，可以歸納為以下三點。第一，必須面向“服務(wù)國家戰(zhàn)略”。不管是從專業(yè)的設(shè)置布局和升級改造，還是從專業(yè)人才培養(yǎng)的知識、能力和素質(zhì)要求，都應(yīng)該以“服務(wù)國家戰(zhàn)略”為目標；而且，從長遠來看，隨著國家戰(zhàn)略的調(diào)整和變化，這種“面向”必須是一個實時動態(tài)的過程，要求新工科專業(yè)在建設(shè)過程中，應(yīng)該密切關(guān)注國家戰(zhàn)略需求和行業(yè)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況，找準自身定位，通過持續(xù)改進實時調(diào)整專業(yè)人才培養(yǎng)體系。第二，要立足于“新”。新工科建設(shè)要緊跟新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的步伐，借力人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)，培養(yǎng)引領(lǐng)新技術(shù)、創(chuàng)新新技術(shù)和應(yīng)用新技術(shù)的創(chuàng)新型人才，服務(wù)以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式為特點的新經(jīng)濟發(fā)展。第三，要敢于突破。新工科建設(shè)要緊緊圍繞“服務(wù)國家戰(zhàn)略”的根本目標，立足長遠、面向未來，突破思維定勢，突破現(xiàn)有學科、專業(yè)體系，突破傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式，通過不同學科、專業(yè)之間的交叉融合構(gòu)建新專業(yè)、改造舊專業(yè)；通過融合不同教學理念、各種技術(shù)手段和各種社會資源創(chuàng)新工程人才培養(yǎng)模式。

（二）? 行業(yè)發(fā)展的新需求

測繪的基本任務(wù)是測定和表達各類自然要素、人文現(xiàn)象和人工設(shè)施的多維空間分布、多重屬性及其隨時間的動態(tài)變化[9]。作為一個技術(shù)密集型行業(yè)，相關(guān)技術(shù)的進步和發(fā)展促進了測繪行業(yè)的歷次變革。當前，在大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等新興技術(shù)的驅(qū)動下，測繪數(shù)據(jù)獲取手段越來越多樣化、智能化和簡單化，測繪地理信息服務(wù)走向大眾化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，測繪行業(yè)正朝著智能化測繪的方向邁進[10]。

智能化測繪的核心要素包括知識和算法，其研究與應(yīng)用涉及多學科的交叉與融合，是一項復雜的系統(tǒng)工程[9]。因此，智能化測繪階段不僅要求測繪高端人才掌握深厚的數(shù)理基礎(chǔ)和扎實的測繪專業(yè)能力，而且需要掌握大數(shù)據(jù)、人工智能的基本知識，以及熟練的計算機開發(fā)能力、多學科交叉能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和國際視野[10-12]。

根據(jù)本專業(yè)近年來面向行業(yè)專家開展的人才培養(yǎng)目標和課程體系咨詢情況來看，測繪行業(yè)對測繪工程專業(yè)人才培養(yǎng)重點關(guān)注以下幾個方面的要求：①結(jié)合學校辦學優(yōu)勢和特色，設(shè)置具有行業(yè)背景的特色課程，加強學科交叉能力的培養(yǎng)；②聯(lián)合企業(yè)結(jié)合實際工程項目開展教學，加強實踐能力培養(yǎng)；③關(guān)注學科發(fā)展前沿和相關(guān)高新技術(shù)，及時更新課程體系和教學內(nèi)容；④加強管理、溝通、協(xié)調(diào)能力和寫作能力培養(yǎng)；⑤加強程序設(shè)計能力、數(shù)據(jù)處理能力的培養(yǎng)。

（三）? 本專業(yè)的人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

成都理工大學測繪領(lǐng)域的科學研究和人才培養(yǎng)始于1956年建校之初設(shè)立的測量教研室，1992年開始試辦工程測量本科專業(yè)，1997年正式面向全國招生。本專業(yè)已經(jīng)通過工程教育專業(yè)認證，現(xiàn)為“國家級一流本科專業(yè)建設(shè)點”“四川省特色專業(yè)”“四川省卓越工程師培養(yǎng)計劃試點專業(yè)”和“四川省測繪與地理信息工程本科人才培養(yǎng)基地”。

本專業(yè)依托“地球科學”國家一流學科和地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室，培養(yǎng)具有明顯地學背景、具備較強工程實踐能力、服務(wù)地方和行業(yè)發(fā)展需求的高素質(zhì)工程應(yīng)用型人才。辦學20余年，培養(yǎng)本科畢業(yè)生2 000余人，歷年就業(yè)、升學率位居學校各專業(yè)前列。本專業(yè)2017—2019年畢業(yè)生就業(yè)情況統(tǒng)計見表1。

表1數(shù)據(jù)表明，學生整體上直接就業(yè)率較高，但隨著升學率的升高，直接就業(yè)率逐年下降；學生就業(yè)主要面向省內(nèi)工程單位，而且比例逐年升高；由于受自然資源行業(yè)形勢的影響，在自然資源行業(yè)內(nèi)就業(yè)比率呈明顯下降趨勢。

二? 課程體系設(shè)計

（一）? 總體設(shè)計思路

本專業(yè)課程體系設(shè)計以適應(yīng)國家新工科和一流本科專業(yè)建設(shè)新形勢，滿足《工程教育專業(yè)認證標準》和《測繪類專業(yè)教學質(zhì)量國家標準》要求，以構(gòu)建具有中國特色的測繪工程專業(yè)一流本科人才培養(yǎng)體系為總目標；以學校“三提一塑”人才培養(yǎng)理念為導向[13]，以“依托地學背景、服務(wù)地方經(jīng)濟”為主線，以培養(yǎng)具有明顯地學背景、具備較強工程實踐能力、服務(wù)地方和行業(yè)發(fā)展需求的高素質(zhì)工程應(yīng)用型人才為目標。在課程體系設(shè)計中，遵循以下4點基本原則：①著重培養(yǎng)學生的實踐動手能力、創(chuàng)新意識、科學思維和主動獲取知識、分析解決問題的能力；②強調(diào)課程設(shè)置與教學設(shè)計，將科學素養(yǎng)與人文精神（特別是思想政治教育）貫穿人才培養(yǎng)的始終；③以綜合實踐促進設(shè)計、實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，特別突出工程分析、設(shè)計、實踐和歸納總結(jié)能力培養(yǎng)；④面向地方和行業(yè)需求，通過加強與企業(yè)的溝通與合作，及時更新教學內(nèi)容，緊跟市場步伐。

（二）? 課程體系設(shè)計

按照成都理工大學對人才培養(yǎng)方案修訂的總體指導意見，本專業(yè)課程體系按課程模塊和課程組進行設(shè)計和建設(shè)，分為通識教育、學科基礎(chǔ)教育、專業(yè)教育、實踐教育和個性化教育五個課程模塊，課程體系結(jié)構(gòu)如圖1所示，具體學分安排見表2。

1）通識教育模塊。通識教育模塊由“必修”和“選修”兩部分構(gòu)成。其中，“必修”包括思想政治理論、軍事、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育、大學體育、外語、網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)基礎(chǔ)、大學生心理健康教育、專業(yè)導論和勞動教育課程；而“選修”包含人文藝術(shù)與中華文化傳承、社會科學與公共責任、科學探索與生命教育、工程技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展、國際事務(wù)與全球視野五大課程群和文獻檢索與科技論文寫作網(wǎng)絡(luò)平臺在線通識課程?！氨匦蕖睘槿Ｍㄐ拚n程；“選修”由專業(yè)確定，作為“必修”的補充，以滿足《工程教育專業(yè)認證標準》中“畢業(yè)要求”的非技術(shù)性指標達成培養(yǎng)需求，并特別加強了文獻檢索與科技論文寫作能力的培養(yǎng)。

2）學科基礎(chǔ)教育模塊。“學科基礎(chǔ)教育”模塊包括高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計和大學物理（實驗）課程，按“厚基礎(chǔ)”的思路設(shè)置。

3）專業(yè)教育模塊。專業(yè)教育模塊包含“專業(yè)基礎(chǔ)”“專業(yè)核心”“開放選修”三個部分。其中，“專業(yè)基礎(chǔ)”和“專業(yè)核心”課程是專業(yè)教育的核心，覆蓋了《工程教育專業(yè)認證標準》（測繪地理信息類補充標準）和《測繪類專業(yè)教學質(zhì)量國家標準》要求的知識體系。通過對這兩部分課程的學習，學生能夠掌握本專業(yè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論、基本方法和技術(shù)，覆蓋空間數(shù)據(jù)獲取、處理、管理與應(yīng)用的各個方面，體現(xiàn)了本專業(yè)“寬口徑”“大類培養(yǎng)”的人才培養(yǎng)理念。

“開放選修”即專業(yè)選修課程，按照“工程測量”“地理信息工程”“遙感科學與技術(shù)”三個專業(yè)方向進行組織。每個方向設(shè)置4門課程，8個學分，見表3。另有2個學分的“實踐訓練計劃”為必選環(huán)節(jié)。設(shè)置本課程模塊，是為學生根據(jù)個人喜好拓展和加深某一專業(yè)方向的知識創(chuàng)造條件。設(shè)置的三個方向，一方面，考慮了本專業(yè)傳統(tǒng)的辦學特色和優(yōu)勢（服務(wù)地學領(lǐng)域的工程測量、遙感技術(shù)），另一方面，考慮了現(xiàn)階段本行業(yè)對人才能力的強烈需求（地理空間數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用能力）。另外，在課程設(shè)置上，也注重體現(xiàn)地學特色和優(yōu)勢。

4）實踐教育模塊。本專業(yè)實踐教學體系設(shè)計遵循認知規(guī)律和能力培養(yǎng)的循序漸進性，按照從初級認識到綜合應(yīng)用、由驗證性實驗到設(shè)計性實踐的思路，主要分為依附于課程的“課間實驗”和“集中性實踐環(huán)節(jié)”兩部分。“課間實驗”以驗證性、認知性實踐活動為主，培養(yǎng)學生的認知能力和動手操作能力，并加深對課程理論知識的理解；“集中性實踐環(huán)節(jié)”（實踐教育模塊），旨在培養(yǎng)學生靈活運用課程相關(guān)知識進行工程設(shè)計和技術(shù)研究，以及綜合運用專業(yè)知識創(chuàng)造性解決復雜工程問題的能力，包括課程設(shè)計（實習）和綜合性實踐。本專業(yè)“集中性實踐環(huán)節(jié)”按照“單元-模塊-系統(tǒng)”的“分層次、模塊化”思路設(shè)計（如圖2所示）。

5）個性化教育模塊。本模塊包含三個可選子模塊，即“本碩銜接”“跨專業(yè)交叉”“就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力提升”。本專業(yè)學生需從中選擇其一進行修讀，至少4學分，為畢業(yè)后進一步深造或者就業(yè)、創(chuàng)業(yè)奠定基礎(chǔ)?！氨敬T銜接”課程模塊以介紹本專業(yè)前沿理論、方法為目標，設(shè)雷達干涉測量原理與方法、空間大地測量學和專業(yè)前沿講座課程。“跨專業(yè)交叉”課程模塊面向人工智能和大數(shù)據(jù)方向，開設(shè)機器學習、模式識別與計算機視覺和時空大數(shù)據(jù)分析課程?！熬蜆I(yè)創(chuàng)業(yè)能力提升”課程模塊面向行業(yè)發(fā)展前沿和重大需求，開設(shè)測繪工程案例分析、測繪新技術(shù)專題和行業(yè)認識與職業(yè)規(guī)劃課程。

三? 結(jié)束語

本專業(yè)在學?？傮w框架要求下，對照《工程教育專業(yè)認證標準》（含補充標準）和《測繪類專業(yè)教學質(zhì)量國家標準》，結(jié)合本專業(yè)人才培養(yǎng)定位、專業(yè)現(xiàn)狀和行業(yè)發(fā)展需求，瞄準新工科發(fā)展新需求，經(jīng)過六年三輪的反復調(diào)研、討論和修改完善，形成了新版的人才培養(yǎng)方案和課程體系。本課程體系具有以下特點。

1）體現(xiàn)了“厚基礎(chǔ)、寬口徑、大類培養(yǎng)”的人才培養(yǎng)理念。通過必修課程全面覆蓋測繪類專業(yè)的核心知識體系，并確保重點課程的學時；采用模塊化的形式設(shè)計專業(yè)方向課，實現(xiàn)寬口徑分流。

2）體現(xiàn)了地學特色。依托我?！皣壹壍刭|(zhì)學實驗教學示范中心”等優(yōu)勢平臺開設(shè)普通地質(zhì)學和地質(zhì)認識實習（2周）課程，夯實地學基礎(chǔ)；并開設(shè)與地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急、監(jiān)測和地學分析相關(guān)的系列課程，體現(xiàn)地學特色。

3）融入了系統(tǒng)的人工智能、大數(shù)據(jù)課程。在專業(yè)必修課中開設(shè)人工智能基礎(chǔ)課程，再結(jié)合測繪數(shù)據(jù)處理的特點，面向“時空大數(shù)據(jù)分析”和“圖像處理與分析”兩個關(guān)鍵點，通過選修模塊開設(shè)系列課程，將人工智能、大數(shù)據(jù)處理的理論和方法引入測繪工程專業(yè)人才培養(yǎng)課程體系。

4）采用系統(tǒng)的實踐教學體系培養(yǎng)綜合素質(zhì)和能力。采用循序漸進的方式，按照“單元-模塊-系統(tǒng)”的思路設(shè)計實踐教學體系，通過實踐教學落實學生綜合素質(zhì)和能力的培養(yǎng)。

參考文獻：

[1] 王志剛.深入實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略決勝邁進創(chuàng)新型國家行列[J].旗幟，2020（2）：22-24.

[2] 李培根.中國制造2025[J].廣東科技，2016，25（17）：16-19.

[3] 吳巖.新工科：高等工程教育的未來——對高等教育未來的戰(zhàn)略思考[J].高等工程教育研究，2018（6）：1-3.

[4] 吳巖.勇立潮頭，賦能未來：以新工科建設(shè)領(lǐng)跑高等教育變革[J].高等工程教育，2020（2）：1-5.

[5] 林健.引領(lǐng)高等教育改革的新工科建設(shè)[J].中國高等教育，2017（Z2）：40-43.

[6] 閆利，李建成.測繪類專業(yè)的“新工科”建設(shè)思考[J].測繪通報，2020（12）：148-154.

[7] 崔穎.高校課程體系的構(gòu)建研究[J].高教探索，2009（3）：88-90.

[8] 李培根.工科何以而新[J].高等工程教育研究，2017（4）：1-5.

[9] 陳軍.智能化測繪的基本問題與發(fā)展方向[J].測繪學報，2021，50（8）：995-1005.

[10] 寧津生.測繪科學與技術(shù)轉(zhuǎn)型升級發(fā)展戰(zhàn)略研究[J].武漢大學學報（信息科學版），2019，44（1）：1-9.

[11] 岳建平，叢康林.人工智能時代的測繪工程教育改革[J].測繪通報，2020（9）：151-154.

[12] 高井祥.智能時代測繪高等教育的幾點思考[J].測繪通報，2018（9）：139-143.

[13] 劉樹根，曹俊興，程孝良.通專結(jié)合三提一塑：新時期地學人才培養(yǎng)改革的探索與實踐[J].中國地質(zhì)教育，2014，23（4）：7-11.

基金項目：四川省2018—2020年高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學改革重點項目“面向‘新工科建設(shè)的多路徑創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系構(gòu)建與實踐”（JG2018-462）；成都理工大學2021—2023年高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學改革項目“以學生為中心的課程教學模式改革與實踐——《以數(shù)字地形測量學》為例”（JG2130005）

第一作者簡介：楊容浩（1978-），男，漢族，湖北天門人，工學博士，副教授。研究方向為測繪領(lǐng)域的教學、科研。