圍繞空間數(shù)據(jù)為核心培養(yǎng)復(fù)合型測繪工程人才
——探討測繪工程專業(yè)計算機課程的定位和設(shè)置

章欣欣，何原榮，張明華，鄧 健

（廈門理工學(xué)院 計算機與信息工程學(xué)院，福建 廈門 361024）

圍繞空間數(shù)據(jù)為核心培養(yǎng)復(fù)合型測繪工程人才
——探討測繪工程專業(yè)計算機課程的定位和設(shè)置

章欣欣，何原榮，張明華，鄧 健

（廈門理工學(xué)院 計算機與信息工程學(xué)院，福建 廈門 361024）

本文基于當前測繪信息化發(fā)展宏觀背景，以地理空間數(shù)據(jù)處理為核心，以測繪工程復(fù)合型人才培養(yǎng)為目標，研究測繪工程專業(yè)中計算機相關(guān)課程的地位和作用，通過比較分析計算機相關(guān)課程在國內(nèi)高校測繪專業(yè)設(shè)置的現(xiàn)狀和問題，并在課程設(shè)置、教材更新、教學(xué)方法方面給出一些具體的改進措施，提出以空間處理處理為核心的“5-2-3”的課程設(shè)置結(jié)構(gòu)，以期能提升測繪本科生對計算機課程的學(xué)習(xí)的熱情和效率，并以計算機相關(guān)技術(shù)作為紐帶，拓廣傳統(tǒng)測繪基礎(chǔ)知識體系.

測繪工程；計算機課程；教學(xué)方法

當前，地理空間信息、生物技術(shù)和納米技術(shù)已被認為是當今世界的三大新興技術(shù).據(jù)統(tǒng)計，“十一五”期間，我國地理信息產(chǎn)業(yè)增幅超過300%.預(yù)計到“十二五”末，我國地理信息產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值有望超越2000億元.作為國家重點支持的科研領(lǐng)域，地理空間信息產(chǎn)業(yè)內(nèi)容涵蓋了測繪、地理信息系統(tǒng)（GIS）、衛(wèi)星導(dǎo)航（GPS）、遙感（RS）、計算機等多個學(xué)科專業(yè)［1］.各學(xué)科專業(yè)知識體系相互借鑒交融，逐步形成“專業(yè)互補、技術(shù)專攻、協(xié)同進步”的發(fā)展趨勢.各學(xué)科研究重點圍繞著時空數(shù)據(jù)為核心，以解決地理空間問題為目標，構(gòu)建時空數(shù)據(jù)從獲取、存儲、顯示、到處理、分析、輸出以及應(yīng)用的一體化功能框架［2］.不同學(xué)科差異體現(xiàn)在針對空間數(shù)據(jù)處理的側(cè)重點有所不同，例如測繪專業(yè)主要偏重于利用人工，借助測量專業(yè)儀器采集高精度的空間數(shù)據(jù)；遙感則主要利用中遠距離的航空航天飛機，搭載傳感器快速獲取大范圍的影像數(shù)據(jù).《測繪地理信息科技發(fā)展“十二五”規(guī)劃》明確提出“五個能力”的快速提升，形成一批具有國際競爭力的民族品牌軟硬件產(chǎn)品的要求.因此，近年來隨著信息化測繪技術(shù)體系的逐步完善，測繪手段、測繪成果展示以及應(yīng)用領(lǐng)域等都發(fā)生了質(zhì)的變化.面對測繪學(xué)科由數(shù)字化向信息化轉(zhuǎn)變和發(fā)展所帶來的機遇和挑戰(zhàn)，作為測繪人才輸出搖籃的中高等院校，如何在滿足社會市場對傳統(tǒng)測繪技能型人才需求的前提下，進一步深化測繪人才的創(chuàng)新教育培養(yǎng)模式、拓廣學(xué)生的知識縱深體系、實現(xiàn)測繪復(fù)合型人才培養(yǎng)目標是當前需要考慮的重要問題.

1 測繪工程專業(yè)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)測繪方式主要通過地面觀測技術(shù)、手工操作等方式進行數(shù)據(jù)采集和處理，其勞動強度大、時間周期長、測量精度低.隨著測繪學(xué)科由數(shù)字化階段向信息集成化階段的轉(zhuǎn)變，現(xiàn)代測繪方式正逐步向自動化、智能化、多樣化方向發(fā)展.技術(shù)的不斷革新必然導(dǎo)致行業(yè)對于測繪人才的需求結(jié)構(gòu)也隨之變化，突出表現(xiàn)在三個方面：（1）勞動密集型向知識密集型轉(zhuǎn)變；（2）單一型人才向復(fù)合型人才轉(zhuǎn)變；（3）單一測繪學(xué)科向多學(xué)科交叉轉(zhuǎn)變［3］.因此，對于高校測繪人才的培養(yǎng)，首先必需結(jié)合時勢、因地制宜，制定科學(xué)合理的課程體系.在課程設(shè)置方面，一些研究指出，當前測繪人才培養(yǎng)的首要任務(wù)是明確人才培養(yǎng)的指導(dǎo)思想，即改革傳統(tǒng)單純的“知識型”，“技能型”教育模式，向以“實踐型”、“創(chuàng)新型”培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)變.依據(jù)這一指導(dǎo)思想，要求測繪專業(yè)培養(yǎng)方案的制定需要在確保數(shù)理基礎(chǔ)知識掌握的前提下，對眾多測繪專業(yè)課程、交叉學(xué)科課程進行篩選，分清主次關(guān)系，突出重點.尤其要注重理清不同專業(yè)課程之間的交叉、關(guān)聯(lián)、銜接、耦合等關(guān)系，通過合并或歸類形成條理化、系統(tǒng)化的課程體系架構(gòu)［4］.此外，在應(yīng)用層面上，測繪作為一門應(yīng)用型專業(yè)，宜結(jié)合目前一些院?！爱a(chǎn)學(xué)研結(jié)合”的教育發(fā)展方針［5］，推進高水平的教師隊伍建設(shè)、構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的教學(xué)模式、加強校園同行業(yè)單位的密切聯(lián)系.通過聯(lián)合實驗基地培養(yǎng)等方式，充分了解市場需求和科技導(dǎo)向，一方面有助于專業(yè)適時、靈活的調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，另一方面也可讓學(xué)生盡早接觸社會，準確定位自我，進一步提高自我學(xué)習(xí)的積極性和能動性.

如圖1所示，國外高校的測繪工程專業(yè)，其教學(xué)內(nèi)容采用以大地測量、工程測量、定位導(dǎo)航、地理信息系統(tǒng)四個主題為主體的專業(yè)培養(yǎng)模式.其中，大地測量和工程測量是傳統(tǒng)測繪是測繪專業(yè)人才必備的知識體系；而定位導(dǎo)航和地理信息系統(tǒng)則是同其它地理空間專業(yè)交叉發(fā)展的新興領(lǐng)域，極大的拓寬測繪技術(shù)本身的應(yīng)用層面，也是測繪復(fù)合型人才的主要體現(xiàn)［6］.相比國外，國內(nèi)高校對于測繪工程專業(yè)人才的培養(yǎng)在認識上還存在一定的偏差和滯后，主要表現(xiàn)在多數(shù)測繪專業(yè)院校對學(xué)生的培養(yǎng)重心仍舊集中在傳統(tǒng)的大地測量和工程測量兩個方向，而對后兩方向的投入比重則相對較弱且與新興地理信息技術(shù)的銜接不足等缺陷［7］.其原因在于我國傳統(tǒng)測繪的定義同現(xiàn)代地理信息技術(shù)學(xué)科的交叉融合存在脫節(jié).尤其是在同計算機技術(shù)相關(guān)方面的技術(shù)脫節(jié)十分嚴重.導(dǎo)致國內(nèi)測繪工程專業(yè)培養(yǎng)體系普遍過于保守，使測繪工程專業(yè)畢業(yè)生的知識體系形成“孤島現(xiàn)象”，無法滿足當前測繪信息在環(huán)境、城市、國土等跨領(lǐng)域的研究工作［8］.

圖1 測繪工程專業(yè)培養(yǎng)模式

通過分析國外測繪專業(yè)建設(shè)體系發(fā)現(xiàn)，不管是傳統(tǒng)工測、地測，還是新興導(dǎo)航、地理信息主題，其實質(zhì)都是圍繞空間數(shù)據(jù)處理這一核心問題.空間數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、時空復(fù)雜、多尺度等特征，因此對于空間數(shù)據(jù)的處理必須借助計算機技術(shù)，這也使得對計算機應(yīng)用的熟練程度成為了衡量現(xiàn)代測繪人才教育培養(yǎng)目標的關(guān)鍵.然而，目前我國對于測繪工程專業(yè)計算機課程設(shè)置普遍還存在一系列問題，諸如課程設(shè)置目標錯誤、課程時效性差、缺少實用的專業(yè)教材、結(jié)構(gòu)不合理等［9］，具體分析見下一小節(jié).

2 存在的主要問題

對測繪行業(yè)本科生而言，早期傳統(tǒng)測繪學(xué)所要求的三大基本功，即“測、繪、算”的內(nèi)涵在現(xiàn)代測繪行業(yè)中有了很大的變化.其中，“測”主要指對測繪儀器操作技能的要求.隨著GPS、全站儀、電子水準儀等自動化儀器的出現(xiàn)，“測”變得更簡單，對操作技能的要求大幅度降低，因此“測”更多的體現(xiàn)在對儀器開發(fā)、工作原理以及性能的理解和掌握.“繪”指地圖繪制，目前有關(guān)地圖繪制工作基本借助于計算機，因此繪圖技能更多指的是電子繪圖軟件的使用以及二次開發(fā)；“算”早期主要指測量項目中平差計算或者坐標轉(zhuǎn)換等常見測量計算，而現(xiàn)代測繪的“算”則指的是對空間數(shù)據(jù)模型的信息化處理.同過去相比，現(xiàn)在的空間數(shù)據(jù)具有處理量大、方式種類多樣、過程復(fù)雜等特點，因此，“算”的能力成了衡量學(xué)生對本專業(yè)知識水平的重要標準.本著高效的目的，對于海量數(shù)據(jù)的處理通常借助于計算機來完成，因此現(xiàn)代測繪工作者算的能力主要表現(xiàn)在掌握數(shù)據(jù)處理方法，軟件開發(fā)能力和軟件使用的熟練程度，即測繪應(yīng)用領(lǐng)域的計算機技術(shù)水平.因此無論是從“三基”能力，或者是“五會”等衡量指標對現(xiàn)有測繪專業(yè)畢業(yè)生進行考量，都可反映出現(xiàn)代測繪行業(yè)對學(xué)生空間數(shù)據(jù)處理，尤其是借助于計算機技術(shù)處理空間數(shù)據(jù)的高要求［10］.目前國內(nèi)高校測繪工程專業(yè)所開設(shè)計算機相關(guān)課程在數(shù)量上雖可滿足教學(xué)需要，但在課程質(zhì)量、課程銜接方面存在許多缺陷，特別是也缺少相對應(yīng)的專業(yè)課程實踐，具體主要體現(xiàn)在以下幾點：

2.1 計算機課程設(shè)置培養(yǎng)目標錯位

對測量專業(yè)而言，測繪知識和技能的教育是專業(yè)核心，而計算機技術(shù)更多的是作為一種工具，在實踐環(huán)節(jié)中起作用［11］.在實際工作中，通常需要能既懂測繪專業(yè)知識和基本技能，又能熟練時候用各種測繪專業(yè)軟件的技術(shù)人才.這就要求在教學(xué)過程中能夠形成以基礎(chǔ)知識引導(dǎo)實踐內(nèi)容，以實踐方式加深知識理解的螺旋式教育模式.一方面加深學(xué)生對于測繪空間數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)操作等知識的掌握，另一方面也可培養(yǎng)學(xué)生的自我學(xué)習(xí)和動手實踐能力.因此計算機技術(shù)課程的開設(shè)必須基于測繪理論知識進行深化拓展，尤其要注意課程之間的主次銜接和連貫性.目前國內(nèi)高校對于計算機課程的設(shè)置過多的關(guān)注客觀需要，反而忽視了學(xué)生主體的發(fā)展需求，片面的強調(diào)知識的掌握和技能強化.

2.2 計算機相關(guān)課程設(shè)置結(jié)構(gòu)不合理

目前，我國測繪工程教育課程體系普遍存在不合理的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在：知識結(jié)構(gòu)搭配不合理，偏重計算機理論課程，輕視了計算機實踐課程；側(cè)重基礎(chǔ)課程的普適教學(xué)，忽視計算機專業(yè)課程的深化.導(dǎo)致傳統(tǒng)計算機知識同測繪專業(yè)的交叉融合內(nèi)容較薄弱，內(nèi)在知識體系的銜接不夠，無法體現(xiàn)測繪計算機課程的教育特色.

2.3 計算機課程設(shè)置時效性不高，教材更新緩慢

我國學(xué)校測繪工程計算機課程內(nèi)容主要借鑒計算機專業(yè)的基礎(chǔ)知識體系，受限于師資水平或者專業(yè)背景，一些課程，如C語言，VB語言的教案設(shè)計沿用多年，知識陳舊，更新緩慢，已跟不上計算機技術(shù)的高速發(fā)展的步伐.究其原因，一方面是因為測繪專業(yè)培養(yǎng)體系過于保守，新技術(shù)的成果沒有及時在計算機課程內(nèi)容中得到體現(xiàn)和反映；另一方面，借鑒而來的計算機課程缺乏同測繪專業(yè)知識體系之間融會貫通，過于強調(diào)計算機知識體系的完整性，力求面面俱到.然而在課時固定的前提下，不加篩選，去重的課程設(shè)置，一方面加重了學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識的負擔，同時也忽視了對學(xué)生自我學(xué)習(xí)、適應(yīng)能力的深化和培養(yǎng)，甚至?xí)箤W(xué)生對重復(fù)性學(xué)習(xí)產(chǎn)生抵觸情緒，“學(xué)而非用”，“學(xué)而無用”的現(xiàn)象時有發(fā)生.

3 改進措施

基于上述存在問題分析，本文針對性的提出幾點有關(guān)測繪工程專業(yè)計算機課程設(shè)置方面的改進措施：

3.1 明確計算機技術(shù)在測繪工程專業(yè)中輔助工具的定位

依據(jù)專業(yè)課程總學(xué)分提出“5-2-3”的課程設(shè)置比例，即傳統(tǒng)測繪，包括大地測量和工程測量相關(guān)理論及實踐課程學(xué)分比例占50%，計算機技術(shù)相關(guān)課程占比20%，而定位導(dǎo)航、地理信息系統(tǒng)相關(guān)課程學(xué)分比例占30%.三者之間主次關(guān)系有所差異，主要表現(xiàn)在：傳統(tǒng)測繪課程是本門專業(yè)，是培養(yǎng)測繪本科生的立足點，因此占據(jù)最多比重；定位導(dǎo)航與地理信息系統(tǒng)是當前信息化測繪框架重點發(fā)展的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，是傳統(tǒng)測繪知識體系的延伸和拓展；計算機技術(shù)課程是數(shù)字化、信息化測繪發(fā)展重要的輔助工具和實現(xiàn)手段，也是實現(xiàn)復(fù)合型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵.按照課程性質(zhì)劃分，計算機技術(shù)課程歸于應(yīng)用工具類，其它兩種則屬于理論知識類，因此，學(xué)生逐漸掌握計算機技術(shù)的過程，就是傳統(tǒng)測繪和現(xiàn)代測繪知識體系融合的過程.需要說明的是，比重劃分并非固定不變，其主要目的是從宏觀方面明確計算機相關(guān)課程在測繪工程專業(yè)課程中應(yīng)作為應(yīng)用型的工具，起輔助作用.

圖2“5-2-3”測繪課程設(shè)置模式

3.2 以空間數(shù)據(jù)為核心，以數(shù)據(jù)處理為主線，設(shè)置有測繪專業(yè)特色的計算機課程

在確定比重的前提下，還需對計算機課程，尤其是編程基礎(chǔ)類課程（如C、VB、C#、Java）等內(nèi)容進行篩選和去重，避免學(xué)生陷入對計算機基礎(chǔ)知識的重復(fù)學(xué)習(xí)，將原本依編程語言相互獨立的計算機課程根據(jù)空間數(shù)據(jù)處理流程融入到測繪本專業(yè)的知識體系中，突出測繪工程專業(yè)計算機教學(xué)的專業(yè)特色.例如，在學(xué)生首次接觸編程語言（C或C++）時，可把重點放和數(shù)據(jù)處理有關(guān)，如變量、函數(shù)、數(shù)組、指針、文件等基礎(chǔ)知識，在教學(xué)的過程中穿插講解結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計思想，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣.通過案例教學(xué)法從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程、測量學(xué)原理課程中提取公式算法，作為實驗環(huán)節(jié)的有效補充，提高學(xué)生的編程能力，加深對專業(yè)基礎(chǔ)知識的理解和掌握；在隨后開設(shè)面向?qū)ο缶幊陶Z言（如C#或Java）課程時，就可相對的減少基礎(chǔ)知識的課程比重，把課程重點、難點轉(zhuǎn)移到如開發(fā)環(huán)境、界面設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、以及測量平差課程等實際問題的應(yīng)用層面，如圖3所示，通過階梯式課程設(shè)置讓學(xué)生能夠?qū)W有所長、學(xué)有所用.為實現(xiàn)以上目標，建議測繪專業(yè)講授計算機相關(guān)課程的專任教師應(yīng)盡量選擇具有GIS、測繪交叉背景，又能夠熟練掌握計算機技術(shù)，或搭配有項目開發(fā)經(jīng)驗的應(yīng)用人才組成教學(xué)團隊.

圖3 階梯式課程設(shè)置

3.3 基于項目情境安排課程進度，形成產(chǎn)學(xué)研一體化的教學(xué)模式

測繪、計算機都是時效性、實踐性很強的專業(yè)課程，儀器操作和計算機技術(shù)更新?lián)Q代十分迅速.作為高等院校應(yīng)加強對社會需求、市場經(jīng)濟發(fā)展和技術(shù)革新的調(diào)查和研究，建立學(xué)校與測繪生產(chǎn)單位的合作模式，按照科學(xué)的理論和方法設(shè)置專業(yè)課程教學(xué)大綱.針對具體課程，可先安排教師深入測繪單位、企業(yè)進行市場調(diào)研和溝通，基于實際項目或案例，采用項目情景式教學(xué)或者開放式實驗教學(xué)等方法設(shè)計課程結(jié)構(gòu)，輔以項目成果建立課程的綜合評價機制，結(jié)合實踐教學(xué)等環(huán)節(jié)形成產(chǎn)學(xué)研一體化的教學(xué)模式，防止閉門造車、主觀臆斷的教學(xué)現(xiàn)象.

3.4 及時吸納國內(nèi)外計算機技術(shù)在地理科學(xué)領(lǐng)域的最新成果，及時更新迭代教材資料和實踐案例

必修課課程設(shè)置相對固定，因此建議在開設(shè)選修課環(huán)節(jié)中加以改進，進一步強調(diào)對學(xué)生的知識面和就業(yè)能力的拓展，側(cè)重測繪新技術(shù)、新方法和相關(guān)行業(yè)測繪應(yīng)用及管理等.對于新型技術(shù)的吸納和通過開設(shè)專家講座或?qū)W術(shù)報告會、產(chǎn)學(xué)合作辦學(xué)、科研轉(zhuǎn)化教學(xué)等手段，讓學(xué)生更多接觸現(xiàn)代測繪前沿技術(shù)，對包括GPS（RTK）測量、COR系統(tǒng)、激光三維掃描系統(tǒng)、測繪數(shù)據(jù)庫等現(xiàn)代測繪新技術(shù)進行較全面的學(xué)習(xí).另一方面，可基于國家關(guān)鍵規(guī)劃背景，結(jié)合如房產(chǎn)測量、地理國情監(jiān)測、土地確權(quán)等實際應(yīng)用探索如無人機、三維全景等新技術(shù)的具體應(yīng)用，進一步拓寬學(xué)生知識面和就業(yè)面，使學(xué)者能夠更好就業(yè).

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G642

A

1673-260X（2015）05-0230-03

廈門理工學(xué)院高層次人才項目（YKJ13022R）；廈門理工學(xué)院教育教學(xué)改革與建設(shè)項目（JGY201417）