IT背景下地圖制圖專業(yè)本科教學改革探討

黃麗娜，艾廷華

（武漢大學資源與環(huán)境科學學院，湖北武漢430079）

IT背景下地圖制圖專業(yè)本科教學改革探討

黃麗娜，艾廷華

（武漢大學資源與環(huán)境科學學院，湖北武漢430079）

IT技術在地理空間數(shù)據(jù)處理和可視化表達領域的滲透對高素質(zhì)地圖制圖人才培養(yǎng)提出了迫切需要。本文圍繞地圖制圖專業(yè)本科教育的學科定位、培養(yǎng)目標、教學內(nèi)容建設、人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新等方面進行了探討，提出了與IT背景作深度融合，深化學科優(yōu)勢，發(fā)揚學科特色，培養(yǎng)創(chuàng)新型、創(chuàng)業(yè)型和創(chuàng)造型地圖制圖人才的教學改革建議。

地圖學專業(yè)；教學改革；人才培養(yǎng)；IT背景

地圖制圖學是研究以地圖圖形反映與解釋各種自然和社會現(xiàn)象的空間分布、相互聯(lián)系及動態(tài)變化的科學、技術與藝術相結(jié)合的科學［1］，與測繪工程、遙感科學與技術并列為測繪學領域的三大學科方向［2］。隨著數(shù)字技術，特別是IT在地理空間數(shù)據(jù)處理和可視化表達領域的滲透，新的數(shù)字地圖產(chǎn)品形式和生產(chǎn)技術層出不窮，地圖制圖的內(nèi)涵從傳統(tǒng)地圖的圖形化表達擴展到對多源地理空間數(shù)據(jù)的綜合處理和多維可視化［3］，這對高素質(zhì)地圖制圖人才提出了迫切的需求［4］。因此，需要審視地圖學科發(fā)展的歷史傳承及所面臨的機遇與挑戰(zhàn)，圍繞學科定位和培養(yǎng)目標、教學內(nèi)容建設、人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新等方面進行深入探討，思考和完善地圖制圖專業(yè)的教學理念和教學實踐，為深化高等教育改革、培養(yǎng)高素質(zhì)地圖制圖專門人才進行有益的探索。

一、新環(huán)境下的專業(yè)培養(yǎng)目標和學科定位

1.地圖制圖專業(yè)人才培養(yǎng)目標

隨著地圖與空間信息成為個人、社會公眾、政府機構(gòu)不可缺少的信息資源，地圖學專業(yè)的服務領域已滲透到多個部門與行業(yè)。地圖制圖專門人才在國家、社會和行業(yè)各層次的需求日益廣泛:一方面，民用測繪部門、地理信息中心、地圖出版機構(gòu)等事業(yè)單位的傳統(tǒng)就業(yè)市場逐漸深化；另一方面，大量地理信息產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)，特別是微軟、谷歌、百度、阿里巴巴等IT企業(yè)涉足地理信息產(chǎn)業(yè)，也開辟了新的地圖制圖人才就業(yè)市場。圍繞新型地圖服務，地圖制圖專業(yè)已經(jīng)跨越國家兩大戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)領域，即IT信息產(chǎn)業(yè)和文化（創(chuàng)意）產(chǎn)業(yè)［5］，高素質(zhì)地圖制圖人才的社會需求將更加旺盛。

地圖制圖專業(yè)是從屬于測繪類的二級學科，與研究生專業(yè)“地圖制圖學與地理信息工程”相銜接［1］。本科階段的培養(yǎng)目標為:培養(yǎng)具備地理空間信息獲取、管理、分析、表達和地理信息工程設計、開發(fā)、應用等方面的知識，能在基礎測繪建設、城市規(guī)劃建設、國土資源調(diào)查與管理、環(huán)境保護等事業(yè)單位與生產(chǎn)部門，或地理空間信息工程及IT相關企業(yè)從事數(shù)字地圖與空間信息工程設計、開發(fā)、管理等工作的高級技術人才。

2.“地圖化”學科定位

在現(xiàn)代測繪類學科體系中，地圖制圖專業(yè)與傳統(tǒng)地圖制圖和數(shù)字地圖制圖一脈相承［6］，強調(diào)“地圖化”特征［7］。地圖制圖以信息服務的視角在測繪、地學和信息科學等眾多學科領域的支持下形成了利用數(shù)字技術進行從地理信息到地圖模型映射的數(shù)字地圖與空間信息工程特色［8］。

值得注意的是，地圖學科雖然有獨立的碩士和博士研究生專業(yè)，但由于歷史原因，長期缺少相應的本科專業(yè)，僅作為 GIS專業(yè)的一個培養(yǎng)方向而存在［9］。這使得地圖制圖專業(yè)定位往往與GIS專業(yè)混淆。地圖制圖專業(yè)與GIS專業(yè)具有明顯的區(qū)別。前者屬于測繪學范疇，側(cè)重于空間數(shù)據(jù)的表達，強調(diào)技術性、工程化和藝術創(chuàng)意；后者是地理學下的一個分支，側(cè)重地理規(guī)律的分析與發(fā)現(xiàn)，強調(diào)地理現(xiàn)象的科學理論、原理的方法。因此，要切實推進地圖制圖專業(yè)的學科發(fā)展，亟待開設獨立的地圖制圖本科專業(yè)，明確該學科的“地圖化”特色與定位，通過完成與“地圖制圖學與地理信息工程”研究生專業(yè)的銜接，完善地圖制圖專業(yè)的學科體系。

二、與IT背景作深度結(jié)合，深化學科優(yōu)勢

IT技術為地圖制圖專業(yè)的發(fā)展提供了雙重驅(qū)動力。一方面，以互聯(lián)網(wǎng)、云計算、位置服務等為核心的泛在技術，為地理/地圖數(shù)據(jù)在云端的加工、處理、分析和可視化提供了良好的技術支撐；另一方面，隨著大數(shù)據(jù)和VGI的出現(xiàn)，地理空間信息資源得到極大豐富［10］，地圖制圖學面臨著前所未有的發(fā)展機遇，對地圖制圖專業(yè)的教學內(nèi)容和教學實踐也將產(chǎn)生深刻的影響。

1.拓展“互聯(lián)網(wǎng)+”的專業(yè)外延

2015年國務院明確提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃，推動移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)與各行業(yè)結(jié)合的戰(zhàn)略部署［11］。網(wǎng)絡虛擬空間中，空間信息的模擬與可視化表達的內(nèi)涵和外延都將發(fā)生變化，這為地圖制圖學提供了難得的發(fā)展契機。如社交語義網(wǎng)的空間不再是歐氏空間，利用傳統(tǒng)方法難以對社交網(wǎng)的空間信息進行處理、度量和圖形化表達。如何選取可理解的內(nèi)容并用可視化方法呈現(xiàn)出來，使得網(wǎng)絡空間信息更易于洞察，需要突破傳統(tǒng)的“地理”表達思維局限。并且，各行業(yè)的“互聯(lián)網(wǎng)+”擴展將促進各部門的多空間和多目標動態(tài)結(jié)合。而對海量、多源、異質(zhì)的數(shù)據(jù)和多維、動態(tài)空間進行建模，將會極大地擴展數(shù)字地圖制圖理論與技術。

2.引入新媒體地圖技術

經(jīng)過長期的積累和發(fā)展，藝術創(chuàng)作和美學加工已成為地圖制圖過程不可分割的環(huán)節(jié)，地圖制圖專業(yè)具有藝術化的特征［12］。許多高等院校的地圖類人才培養(yǎng)方案相應開設了地圖設計與編制、地圖藝術設計、色彩構(gòu)成等特色課程［13-15］。IT環(huán)境下，網(wǎng)絡技術、移動通信技術等新媒體技術深刻改變了人們對地圖的理解和實踐，地圖服務由單一、靜態(tài)表達的推式服務轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑S、動態(tài)、眾包的拉式服務［10］。地圖制圖專業(yè)的教學內(nèi)容需要進行相應的調(diào)整與擴展:

1）及時總結(jié)新技術和新方法，提煉成理論體系并與經(jīng)典知識融合。如講授地圖符號的設計與制作時，既要注意保持可視化理論基礎的穩(wěn)定性，也要對機助制圖技術、網(wǎng)絡在線制圖工具、眾源設計平臺等技術和方法進行補充和總結(jié)。

2）將制圖技術與藝術設計融合到課程內(nèi)容中，加強復合型課程教學。數(shù)字條件下，地圖藝術的設計決定了制圖技術的選擇，地圖可視化技術反過來又會直接影響地圖呈現(xiàn)的效果，如利用移動技術和魚眼特效、三維效果實現(xiàn)導航電子地圖。教學實踐中應該注意兩者的配合。

3）注重培養(yǎng)學生的思維方法，將大量個例化知識點、不同時代的特色技術、不同領域的實踐方法轉(zhuǎn)化成范式化、理論體系強的知識內(nèi)容。IT內(nèi)容豐富且發(fā)展迅速，專業(yè)課程教學不可能面面俱到，應通過實踐性教學，使學生加深對空間數(shù)據(jù)可視化方法和技術的理解，幫助學生不斷豐富對地圖制圖特點和規(guī)律的認知。

3.強化“數(shù)/圖”定量分析特色

對地圖數(shù)據(jù)進行定量分析是地圖制圖專業(yè)區(qū)別于其他圖像藝術類專業(yè)的特征之一。目前，武漢大學等高校的地圖學相關專業(yè)本科培養(yǎng)方案中，均設置了地圖信息數(shù)值處理和分析方面的課程，如空間分析與地學統(tǒng)計、地圖制圖數(shù)學模型等［13］。然而，圖形分析和應用方面的課程內(nèi)容較少，僅在地圖制圖綜合、DEM分析與可視化等課程中有所涉及。因此，需要補充地圖的數(shù)/圖分析內(nèi)容，繼承和強化定量分析專業(yè)特色。

在具體教學實踐中，如地圖制圖數(shù)學模型課程的講授，除介紹地圖制圖數(shù)理統(tǒng)計分析模型外，還可結(jié)合社交網(wǎng)絡可視化技術引入語義要素圖形化關聯(lián)分析；又如地圖制圖綜合課程，講解地圖符號關系處理方法時，可擴展幾何圖形測算方法、地理目標拓撲關系評價算法、地理現(xiàn)象空間布局的邏輯推理模型等內(nèi)容；在地圖色彩設計等藝術類特色課程的教學中，需面向數(shù)字地圖的可視化表達，在符號樣式、色彩搭配等方面引入定量分析的理論、技術與方法。

三、發(fā)揚地圖學科特色，培養(yǎng)“三創(chuàng)”型地圖制圖人才

1.探索“三創(chuàng)”型專業(yè)人才培養(yǎng)機制

創(chuàng)造教育重在實施創(chuàng)造型教學和培養(yǎng)創(chuàng)造性思維；創(chuàng)新教育重在培養(yǎng)創(chuàng)新理論和傳授創(chuàng)新技術與方法，養(yǎng)成創(chuàng)新品格；創(chuàng)業(yè)教育重在培養(yǎng)學生的創(chuàng)業(yè)精神、創(chuàng)業(yè)技能和創(chuàng)業(yè)人格。地圖制圖專業(yè)“三創(chuàng)”型人才培養(yǎng)的基本思路是:融合傳授地圖學相關知識技術、培育學生創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、提高專業(yè)科學素養(yǎng)為一體，以素質(zhì)教育為中心，通過建立以探究為特征的研究型教學、探索式學習、個性化培養(yǎng)的教學模式，培養(yǎng)口徑寬泛、基礎扎實、專業(yè)突出的創(chuàng)造、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)人才。

結(jié)合專業(yè)特色和教學實踐經(jīng)驗，武漢大學資源與環(huán)境科學學院為培養(yǎng)“三創(chuàng)”型地圖制圖人才的工作具有一定借鑒意義:

1）建立寬口徑、厚基礎的課程結(jié)構(gòu)。將作為測繪類二級學科的地圖制圖專業(yè)與地理學的地理信息科學專業(yè)打通招生，并將測繪學概論、數(shù)字測圖與GPS等跨院系課程納入專業(yè)必修課范疇，積極促進多學科融合，為交叉型人才培養(yǎng)奠定基礎。

2）形成科教協(xié)同的育人模式。通過指導大學生科研課題，及時發(fā)現(xiàn)新技術思想，培養(yǎng)學生創(chuàng)造創(chuàng)新思維；將地圖學領域的創(chuàng)新性學術成果，如自然科學基金等課題的前沿成果及時充實到課程教學中，使學生對學科前沿有所了解；吸收本科生積極參與科研課題，在地理信息工程研發(fā)、網(wǎng)絡地圖設計實踐中積累經(jīng)驗，為未來創(chuàng)業(yè)打下基礎。

3）探索校企合作與國際合作培養(yǎng)機制。建立了教育部和國家測繪地理信息局重點實驗室，以及“數(shù)字地圖設計與出版”產(chǎn)學研基地，并與荷蘭、德國、瑞典、美國等多所世界知名高校建立地圖學專業(yè)人才聯(lián)合培養(yǎng)合作項目。

4）加強創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)。在本科專業(yè)培養(yǎng)方案中，增加實踐教學環(huán)節(jié)比重至總學時的28.6%［13］，并設立大學生科研創(chuàng)新專項基金，與地圖學與GIS相關軟件公司聯(lián)合開辦地圖設計競賽，并鼓勵學生參與各類國家級、校級的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐項目。

2.建立創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學體系

根據(jù)地圖學專業(yè)人才培養(yǎng)定位和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育目標，可形成由通識課程、主干課程、實踐課程構(gòu)成的三級課程體系。其中，通識選修課涉及人文科學、社會科學、數(shù)學與自然科學等領域；主干課程包含計算機地圖制圖、地圖投影與變換、地圖設計、普通/專題地圖編制等；實踐課程包括普通/專題地圖編制課程設計、數(shù)字地圖制圖課程設計、地理學綜合實習等。這些課程依次遞進、有機銜接，形成地圖制圖專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程群。

建設“科研教學并重型”師資隊伍。鼓勵教師結(jié)合科研課題，把前沿學術發(fā)展、最新研究成果和實踐經(jīng)驗融入課堂教學中，培養(yǎng)學生的批判性和創(chuàng)造性思維，激發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)靈感。教師角色定義為:幫助學生建立地圖制圖學的知識基礎，啟發(fā)學生求知興趣，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維，引導學生在掌握基本課程內(nèi)容基礎上完成高階知識的自主學習。學生角色不再以單純學習為目的，而是注重掌握專業(yè)基本技能和學習方法。

3.打造交叉性新技術創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺

良好的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺是有效開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐活動的切實保障:可充分利用地理學科和測繪學科的教育設施共享平臺和實踐基地，推進學科間的交叉融合；還可通過加強與相關事業(yè)部門、生產(chǎn)應用單位和大中型現(xiàn)代化IT企業(yè)的密切聯(lián)系與多樣化合作，爭取社會各界的支持。結(jié)合學科發(fā)展規(guī)劃制定多層次合作創(chuàng)新平臺，吸收一部分優(yōu)秀學生參與開放實驗課題，將啟發(fā)式、引導式、開放式、研究式人才培養(yǎng)融入學科建設中。與此同時，有選擇地將一部分課題研究和實驗教學內(nèi)容遷移到與企事業(yè)單位的合作平臺上，建立實踐基地，深化產(chǎn)學研合作成果。

四、結(jié)束語

IT環(huán)境下，地圖制圖專業(yè)的發(fā)展既迎來了巨大的機遇，又面臨著挑戰(zhàn)，具體體現(xiàn)在學科建設和人才培養(yǎng)兩個方面。因此需要明確學科定位，利用IT技術深化專業(yè)優(yōu)勢，發(fā)揚學科特色，培養(yǎng)“三創(chuàng)”型高素質(zhì)地圖專業(yè)人才，讓地圖制圖專業(yè)在IT背景下煥發(fā)生機，充滿活力。

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Discussion on Reform for Cartography Undergraduate Teaching on IT Background

HUANG Lina，AI Tinghua

10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0242.

G64

B

0494-0911（2016）07-0133-03

2015-07-06

國家基礎科學人才培養(yǎng)基金（J1103409）；國家自然科學基金（41101448）

黃麗娜（1982—），女，博士，講師，主要從事地圖制圖、地理信息可視化等方面的教學與研究工作。E-mail:linahuang@whu.edu.cn

引文格式：黃麗娜，艾廷華.IT背景下地圖制圖專業(yè)本科教學改革探討［J］.測繪通報，2016（7）:133-135.