專業(yè)認證背景下的“計算機地圖制圖”課程教學改革

王延亮，劉 妍，司海燕

（黑龍江工程學院 測繪工程學院，黑龍江 哈爾濱 150050）

為全面落實教育部、財政部實施“高等學校本科教學質量與教學改革工程”決定，規(guī)范我國高等學校工程專業(yè)教育，構建我國高等工程教育質量監(jiān)控體系，全面提高工程專業(yè)教學質量，教育部決定在全國開始實施工程教育專業(yè)認證，此舉得到各高校的積極響應，一時專業(yè)認證工作在中華大地上風起云涌。

通過專業(yè)認證，可以促進學科建設和發(fā)展，推進工程教育改革，加強工程實踐教育，提高教育質量。構建我國工程教育質量監(jiān)控體系，建設更合理的教育體系，提高專業(yè)在全國高等學校同類專業(yè)中的競爭優(yōu)勢，更好地保障及拓寬生源質量及畢業(yè)生就業(yè)渠道；建立與注冊工程師制度相銜接的工程教育專業(yè)認證體系；吸引工業(yè)界的廣泛參與，進一步密切工程教育與工業(yè)界和社會的聯(lián)系，提高工程教育人才培養(yǎng)對工業(yè)產業(yè)的適應性；促進我國工程教育參與國際交流，實現(xiàn)國際互認。今年我校在教育部高等學校測繪類專業(yè)教學指導委員會的指導下，測繪類專業(yè)認證工作蓬勃開展。面對專業(yè)認證的新要求、新形勢、新起點，作為專業(yè)課的“計算機地圖制圖”教學也必須相應改革。

1 “計算機地圖制圖”和專業(yè)認證的不適應性

專業(yè)認證對畢業(yè)生的10條標準中，對專業(yè)教學的要求是：掌握工程基礎知識和本專業(yè)的基本理論知識，具有系統(tǒng)的工程實踐學習經(jīng)歷；了解本專業(yè)的前沿發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢；具有綜合運用理論和技術手段設計系統(tǒng)和過程的能力，設計過程中能夠綜合考慮經(jīng)濟、環(huán)境、法律、安全、健康、倫理等制約因素?？梢?，專業(yè)認證充分體現(xiàn)“以學生為中心”，重視實踐，直接面向企業(yè)，著重考核創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，重點是考查學生在專業(yè)學時中“學生真正收獲了什么”。

“計算機地圖制圖”是基于地圖學與地理信息系統(tǒng)，旨在解決地理數(shù)據(jù)在媒介上的可視化問題?！坝嬎銠C地圖制圖”研究的是將各種數(shù)據(jù)源傳入專業(yè)制圖軟件平臺，經(jīng)數(shù)據(jù)處理、圖形編輯、符號化和圖形輸出，最終生成電子地圖或其他地圖產品［1］。目前，“計算機地圖制圖”呈現(xiàn)了3大發(fā)展趨勢，即二三維一體化、大數(shù)據(jù)化和移動互聯(lián)化。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)時代的到來，“計算機地圖制圖”面臨前所未有機遇。

傳統(tǒng)的“計算機地圖制圖”教學內容陳舊，主要包括基本原理和概念、硬件和驅動程序、矢量數(shù)據(jù)結構、地圖符號和程序、數(shù)字化與數(shù)據(jù)管理、普通地圖編制、專題地圖編制、4D產品的生產等。上述內容與時代明顯脫節(jié)，且與其他專業(yè)課的教學內容有重疊之處（見表1）。如地圖投影、普通地圖編制中的地圖分幅編號、地形圖符號、地圖數(shù)字化等內容，與“地圖學”、“數(shù)字測圖原理與方法”中的內容有重合；矢量數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)管理等內容，與“地理信息系統(tǒng)原理”有重合。而上述專業(yè)基礎課開課時間多早于作為專業(yè)限選課的“計算機地圖制圖”，因此，在課時簡約的情況下，導致傳統(tǒng)“計算機地圖制圖”教學內容對其他課程具有較大的依賴性［2－3］。從表1可以看出，與“計算機地圖制圖”直接相關（或有重疊）的其他專業(yè)課總學時已占到專業(yè)基礎課總學時的40%?？梢姡母铩坝嬎銠C地圖制圖”教學的課程內容和教材迫在眉睫。

表1 與計算機地圖制圖相關（或有重疊）的課程

另外，傳統(tǒng)的“計算機地圖制圖”還偏重原理和面向出版的平面電子地圖工藝技術的現(xiàn)狀，知識體系的整體連貫性不夠強，學生學習后收獲不明顯。

2 基于專業(yè)認證需求的“計算機地圖制圖”教學改革

2.1 理論教學內容改革

受大數(shù)據(jù)和移動互聯(lián)網(wǎng)的影響，“計算機地圖制圖”理論教學內容將摒棄以往傳統(tǒng)教學理論，而重點教授三維地圖和動態(tài)地圖制圖內容。

1）三維地圖。三維地圖是按照一定比例對現(xiàn)實世界或其中一部分的一個或多個方面的三維、抽象的描述（或綜合），其形象性、功能性遠強于二維地圖。三維地圖是利用虛擬現(xiàn)實技術建立的地面三維模型，它運用多媒體技術和三維可視化技術將圖形、圖像、文字、數(shù)據(jù)、聲音等納入統(tǒng)一的窗口系統(tǒng)下管理，使其具有虛擬、動態(tài)、交互和網(wǎng)絡特征。

三維地圖制圖選用3DMAX為教學軟件，3DMAX是一款具有富導入導出功能的三維建模主流軟件，它可以將野外測量數(shù)據(jù)＊.dwg文件直接導入，進行地圖符號化，生成逼真的三維立體地圖。同時，3DMAX還具有良好的二次開發(fā)環(huán)境，可以編寫腳本代碼，設計獨立的三維電子地圖集。在利用3DMAX教學的過程中重點內容是三維地圖符號的設計與制作，包括三維點狀符號的設計與制作、三維線狀符號的設計與制作、三維面狀符號的設計與制作。

2）動態(tài)地圖。精彩的移動互聯(lián)時代不乏動態(tài)地圖的身影。動態(tài)地圖是實現(xiàn)移動互聯(lián)地圖顯示、分析、查詢等功能應用的基礎。如2013年黑龍江同江段的洪水緩沖區(qū)的動態(tài)分析與汛情的動態(tài)演示，鼠標在整幅地圖上滑動，所指的位置就會顯示出這一地方的地名；如果點擊鼠標則這個地方的顯示比例將會放大，可以看到更為詳盡的信息；如果設置水位可以模擬顯示洪水淹沒區(qū)和泄洪區(qū)的情況等?？傊?，利用動態(tài)地圖制作地圖更為形象、逼真，易于地圖使用者獲取地圖信息。Flash軟件因其具有體積小、精度高、安全性強、動態(tài)性好等特點成為動態(tài)地圖教學的不二選擇。利用Flash設計制作動態(tài)地圖大致包括兩大部分：一是主界面的設計與制作，包括如鼠標滑過會顯示地名文字的效果；二是演示動畫的設計與制作，如鼠標點擊一塊區(qū)域之后，這塊地方將由小變大，顯示出詳細的內容信息。在使用Flash制作電子地圖時，清楚的條理是制作優(yōu)秀動態(tài)地圖的前提，教學過程中需要重點培養(yǎng)。

2.2 教材改革

近些年，與傳統(tǒng)的“計算機地圖制圖”教學相配套的多部高校教材，如艾自興的《計算機地圖制圖》、何宗宜的《計算機地圖制圖》、閆浩文的《計算機地圖制圖原理與算法基礎》、孫以義的《計算機地圖制圖》等［4－6］。上述教材是多年來各高校的“計算機地圖制圖”課程的授課基礎，但是它們或偏重制圖原理、算法，或介紹某一二維制圖軟件程序（ACAD、CorelDraw、MapInfo、Delphi等）［7］，已 不能適應新時期專業(yè)認證的現(xiàn)實需要?！坝嬎銠C地圖制圖”課程的教材必須與時俱進。教材需要圍繞三維地圖的設計與制作、動態(tài)地圖的設計與制作、網(wǎng)絡地圖的設計與制作三部分展開，每部分以一款軟件為例講授制作地圖的原理與方法，重視學生動手實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，確保理論貫穿始終，工程意識潛在培養(yǎng)。

2.3 教學方式與手段的改革

傳統(tǒng)的“計算機地圖制圖”教學方法緊密圍繞傳統(tǒng)教學內容展開，以理論教學為主，采用“1∶1”模式授課，即一次理論課、一次上機的模式。理論課堂教學主要靠老師“啟發(fā)式”教學和“演示法”教學，學生需要認真聽、認真看、認真記筆記，教學形式單一；上機課上學生按照上機指導書上面的要求和任務完成相應練習，教師一對一指導，教師指導任務繁重，學生練習時間不足，學習成果不突出。

專業(yè)認證體系對學生能力培養(yǎng)提出了全新的要求，教學方法和手段必須與之對應。理論課教學在保持“1：1”授課模式的前提下，除采用“啟發(fā)式”教學和“演示法”教學外，還可以采用“同步式互動”教學方法，可直接設在實驗室，允許有條件的同學攜帶手提電腦，學生隨同老師的講解操作軟件。“同步式”互動教學方法可以提高學生的學習興趣及動手能力，促進師生互動，提高學習效率，豐富授課內容，調節(jié)課堂氣氛。“同步式”互動教學方法已在各高校得到廣泛應用。

2.4 實踐課教學方法變革

專業(yè)認證把對實踐教學環(huán)節(jié)的考查放在突出位置，對培養(yǎng)學生的工程應用能力要求高。實踐性教學改革一定要與此相適應，與上述的“同步式”互動教學方法相對應的是“異步式”互動教學方法。這種教學方法有人稱之為“基于項目（任務）的學習法”［8］，即在開課初，下達本課的全部實習任務，僅附有簡單概略的說明和要求（包括基于3DMAX設計與制作三維地圖的完整訓練內容和基于Flash設計與制作動態(tài)地圖的完整訓練內容）。學生可根據(jù)學習興趣和能力自主安排上機練習和實踐進度，每節(jié)課老師負責答疑解惑，每節(jié)課督促檢查實驗報告，課程中期提交基于3DMAX設計與制作的三維地圖實驗成果，課程末期上交基于Flash設計與制作的動態(tài)地圖實驗成果。

基于項目（任務）的互動教學方法能夠實現(xiàn)分層教學，動手能力強的同學可以自主安排學習進度，不必浪費他們的時間；動手能力不足的同學可以有充足的的時間鉆研某個難題，提高解決問題和分析問題的能力。最終確保每一位同學都能夠學有所獲、學有所成，且都能夠提交兩份完整的個性鮮明的地圖作品。

2.5 師資隊伍建設

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要2010－2020年》指出：“教育大計，教師為本。有好的教師，才有好的教育”。專業(yè)認證更加強調教師在人才培養(yǎng)中的關鍵作用，要求有一支高素質的師資隊伍，要求教師具有足夠的教學能力、實踐能力、專業(yè)水平、工程經(jīng)驗、溝通能力、職業(yè)發(fā)展能力，并且能夠開展工程實踐問題研究，參與學術交流，教師的工程背景應能滿足專業(yè)教學的需要。但目前，計算機地圖制圖課程青年教師比重偏大，教師隊伍中具有高學歷、高職稱和實踐經(jīng)驗的教師比例較低，現(xiàn)實和需求矛盾比較嚴重。應建立一套開放型師資管理模式，引進企業(yè)高端人才，或在高校與知名企業(yè)間建立一條綠色通道，使學校教育更加緊密聯(lián)系企業(yè)，充分利用企業(yè)的人才和資源，建立和培養(yǎng)一支既懂教育、科研，又懂生產的教師隊伍。或從企業(yè)聘請優(yōu)秀工程技術人員到校任教、選派青年教師到企業(yè)頂崗鍛煉，建立高校和企業(yè)人才交流的動態(tài)機制［9］。

3 結 論

專業(yè)認證是國際工程教育改革與創(chuàng)新的潮流，是提高工程教育質量的重要舉措，促進了被認證專業(yè)的建設與教學改革。專業(yè)認證倡導的“以學生為中心”，“重視實踐”，“注重學生能力培養(yǎng)”，“著重考查學生學到了什么？”，與當前教育部推進的“卓越工程師計劃”、“CDIO”工程教育理念相輔相成，各得其所。在各個范圍、各個層面全面推進了工程教育理念的創(chuàng)新和質量的提高，我校作為首批“卓越計劃”的試點專業(yè)［10］，“計算機地圖制圖”的教學改革和創(chuàng)新只有放在專業(yè)認證的背景下思考，才能綻放出奇光異彩，才能結出堅實的碩果。只有抓住專業(yè)認證的契機，秉承CDIO工程教育理念，一個環(huán)節(jié)、一門課地逐個攻堅，才能實現(xiàn)整體專業(yè)建設的升華與完善，將“卓越計劃”落到實處，并全面提高其市場競爭力和社會影響，達到預期的效果。

［1］杜培軍.計算機地圖制圖原理與方法［M］.北京：中國礦業(yè)大學出版社，2005.

［2］苗蕾.“數(shù)字地圖制圖”課程教學實踐與思考［J］.測繪通報，2009（7）：75－77.

［3］曹先革，楊金玲，馬俊海，等.基于CDIO理念的“數(shù)字測圖原理與方法”課程教學改革探索［J］.測繪工程，2013，22（2）：94－96.

［4］閆浩文，褚衍東，楊樹文.計算機地圖制圖原理與算法基礎［M］.北京：科學出版社，2008.2

［5］何宗宜.計算機地圖制圖［M］.北京：測繪出版社，2008.

［6］孫以義.計算機地圖制圖［M］.北京：科學出版社，2002.

［7］劉妍，司海燕.應用型高校新模式下測繪CAD課程體系變革［J］.測繪工程，2012，21（6）：92－96.

［8］王麗英，王崇倡.項目教學法在“土地利用動態(tài)監(jiān)測”中的探索與實踐［J］.測繪工程，2013，22（1）：94－96.

［9］柯福陽，趙顯富，孫景領，等.測繪工程專業(yè)校企合作工程實踐教育中心建設［J］.測繪工程，2012，21（5）：93－96.

［10］王文福.基于卓越工程師培養(yǎng)訴求的教學改革的理性思考［J］.測繪科學，2011，36（3）：247－249.