卓越GIS工程師能力培養(yǎng)體系探索

艾明耀，胡慶武，潘　勵

(武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430079)

Approaches to Talent-cultivation System of Excellent GIS Engineers’ Ability

AI Mingyao,HU Qingwu,PAN Li

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卓越GIS工程師能力培養(yǎng)體系探索

艾明耀，胡慶武，潘勵

(武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430079)

Approaches to Talent-cultivation System of Excellent GIS Engineers’ Ability

AI Mingyao,HU Qingwu,PAN Li

摘要：目前，本科工程教育的內(nèi)容主要包括理論教學(xué)和工程實踐兩大部分。本文以武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院GIS人才培養(yǎng)體系為例,介紹了理論教學(xué)與實踐教學(xué)并重的“知識—思維—能力”三位一體的培養(yǎng)模式，以及校內(nèi)培養(yǎng)和企業(yè)培訓(xùn)相結(jié)合的培養(yǎng)方式，以期對高等學(xué)校GIS教育和卓越GIS人才培養(yǎng)產(chǎn)生一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：GIS人才培養(yǎng)；卓越工程師；實踐教學(xué)；校企聯(lián)合

中國地理信息產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大，發(fā)展迅速，前景廣闊。“十二五”以來，中國地理信息產(chǎn)業(yè)服務(wù)總值年增長率為30%左右。截至2013年底，中國地理信息行業(yè)企業(yè)達(dá)2萬多家，從業(yè)人員超過40萬人，年產(chǎn)值近2600億元。社會公眾在日常生產(chǎn)生活中對地理信息的應(yīng)用需求不斷增長，為地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展開辟了巨大的市場空間。

地理信息行業(yè)的迅速發(fā)展對人才的培養(yǎng)提出了更高的要求?！秶鴦?wù)院辦公廳關(guān)于促進地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見(國辦發(fā)〔2014〕2號)》要求人才培養(yǎng)“堅持產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，緊密結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，進一步優(yōu)化高校專業(yè)和課程設(shè)置，努力培養(yǎng)國際化、復(fù)合型、實用型人才?！薄秶业乩硇畔a(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2014—2020年)》提出“適當(dāng)調(diào)整高等院校的地理信息學(xué)科布局和人才培養(yǎng)方向。鼓勵有條件的企業(yè)聯(lián)合高等院校對管理人才、科技人才進行系統(tǒng)的再教育和培訓(xùn)。支持企業(yè)聯(lián)合高等院校、科研機構(gòu)共建大學(xué)生實習(xí)基地?！?010年6月教育部啟動的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”旨在培養(yǎng)造就一大批面向工業(yè)界、面向世界、面向未來的、創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要和高質(zhì)量的各類型工程技術(shù)人才。

目前已有超過170所高校開設(shè)GIS專業(yè)，每年培養(yǎng)GIS畢業(yè)生近萬人[1]。在GIS專業(yè)迅猛發(fā)展的同時，GIS教育培養(yǎng)質(zhì)量和水平遠(yuǎn)未達(dá)到行業(yè)期望和卓越工程師的要求。由于各高校辦學(xué)背景和學(xué)緣結(jié)構(gòu)不盡相同，其GIS專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、課程設(shè)置、學(xué)時分配等培養(yǎng)方案的細(xì)節(jié)存在較大差異，專業(yè)發(fā)展和學(xué)生能力優(yōu)勢有所偏差[2]。在當(dāng)前時代和技術(shù)高度發(fā)展的背景下，學(xué)生應(yīng)具備的GIS能力應(yīng)為多層次的能力，包括GIS數(shù)據(jù)獲取、處理、分析和應(yīng)用的基礎(chǔ)能力，GIS的綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新設(shè)計能力和工程實踐能力[3-4]。部分高校存在教學(xué)資源投入不足、師資力量不匹配、教材滯后、重理論輕實踐、創(chuàng)新能力不夠等問題[5-7]，因而對培養(yǎng)體系的改革至關(guān)重要。

武漢大學(xué)的“測繪工程”“遙感科學(xué)與技術(shù)”及“地理信息系統(tǒng)”均是國家特色專業(yè)，3個專業(yè)在卓越GIS人才培養(yǎng)方面形成了獨特的培養(yǎng)體系，在人才培養(yǎng)的導(dǎo)向上各具優(yōu)勢。地理信息工程是遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一個方向，在動手實踐能力方面?zhèn)涫軜I(yè)內(nèi)認(rèn)可[2]。經(jīng)過多年的建設(shè)和改革，實現(xiàn)了多源天空地一體的地理信息獲取、管理、處理、分析和應(yīng)用的專業(yè)培養(yǎng)方案，建立了理論教學(xué)與實踐教學(xué)并重的“知識—思維—能力”三位一體的培養(yǎng)模式，校內(nèi)培養(yǎng)和企業(yè)培訓(xùn)相結(jié)合的培養(yǎng)方式，形成了面向國家戰(zhàn)略和行業(yè)發(fā)展的工科型的卓越GIS人才培養(yǎng)體系。本文結(jié)合武漢大學(xué)遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)(地理信息工程方向)的培養(yǎng)目標(biāo)和課程設(shè)置，依據(jù)具體的培養(yǎng)過程介紹對卓越GIS工程師培養(yǎng)體系進行探討。

一、卓越GIS工程師培養(yǎng)模式概述

武漢大學(xué)遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)“卓越工程師計劃”的培養(yǎng)目標(biāo)是：面向國家空間信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需要，培養(yǎng)掌握遙感科學(xué)基本理論、方法和技術(shù)，具備良好的人文素養(yǎng)，具有空間信息獲取、處理、分析和應(yīng)用專業(yè)知識，擁有較強的工程實踐能力、知識更新與自我完善能力、良好溝通與組織管理能力和國際視野的遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)高素質(zhì)工程技術(shù)人才。遙感學(xué)院培養(yǎng)的卓越GIS工程師則是在此要求之內(nèi)的工程師，其目標(biāo)是：面向地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，以解決地理空間信息處理、加工、管理、分發(fā)、服務(wù)和技術(shù)應(yīng)用開發(fā)過程中的工程技術(shù)問題為目的，培養(yǎng)創(chuàng)新型工程技術(shù)人才。

卓越GIS工程師教育培養(yǎng)計劃的實施過程分為兩個部分，采用校內(nèi)培養(yǎng)和企業(yè)培訓(xùn)相結(jié)合的培養(yǎng)模式(簡稱“3+1”模式)。通過調(diào)整培養(yǎng)方案和課程安排，學(xué)生除了在校內(nèi)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)以外，還將參與累計1年的企業(yè)實踐鍛煉。

該實施方案通過合理安排校內(nèi)的系統(tǒng)性理論學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和多層次實踐教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的GIS理論知識、GIS思維和GIS能力，并利用與業(yè)內(nèi)知名企事業(yè)單位和公司聯(lián)合建立的地理信息工程實踐基地充分培養(yǎng)學(xué)生的卓越GIS能力，將學(xué)生在校內(nèi)習(xí)得的GIS知識、GIS思維和GIS能力提升為行業(yè)所需的GIS能力。

該培養(yǎng)方案充分展現(xiàn)了知識、思維和能力的相互關(guān)系。大學(xué)階段的學(xué)習(xí)是將信息轉(zhuǎn)換知識的過程，同時也是培養(yǎng)思維和習(xí)得技能的過程。思維是一個創(chuàng)造過程并能將其轉(zhuǎn)化為知識、技能、態(tài)度、價值觀、情感、信念和意識的過程。能力是固有的知識、思維和個性特質(zhì)共同構(gòu)成的個人素質(zhì)，是應(yīng)用知識的實踐動手能力，是結(jié)合了知識與思維的一個系統(tǒng)運用的能力[8]。因此卓越GIS工程師的培養(yǎng)過程不僅僅是傳授GIS方面的專業(yè)內(nèi)容，而且是影響學(xué)生的思考和行為方式，即思維方式，更為重要的是培養(yǎng)學(xué)生的相應(yīng)GIS能力。圖1的課程設(shè)置體系展現(xiàn)了這一模式，圖中左側(cè)為地理信息工程方向核心專業(yè)理論課程，右側(cè)為核心實踐課程，上部為企業(yè)實踐鍛煉平臺；左側(cè)的理論課程一般安排了對應(yīng)的實踐課程，如沒有則該理論課程本身安排有課程實踐，驗證或拓展理論課程的內(nèi)容。從基礎(chǔ)到綜合再到設(shè)計創(chuàng)新，從知識、思維到實踐，從理論到實踐的多層次課程培養(yǎng)體系極大地豐富了學(xué)生的知識，塑造了學(xué)生的GIS思維，鍛煉了學(xué)生卓越的GIS能力，這種能力囊括了GIS數(shù)據(jù)獲取、處理、存儲、管理、分發(fā)和應(yīng)用的技能，為學(xué)生勝任GIS工程領(lǐng)域的難題夯實了基礎(chǔ)。

二、理論課程體系

理論課程是學(xué)生習(xí)得知識、鍛煉思維的途徑。GIS理論教學(xué)是卓越GIS工程師培養(yǎng)中必不可少的一步。學(xué)生在學(xué)校系統(tǒng)地進行地理空間信息的基礎(chǔ)理論、專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，習(xí)得扎實的數(shù)學(xué)、物理、地理等自然科學(xué)基礎(chǔ)知識與理論，并具有良好的人文素養(yǎng)和管理科學(xué)基礎(chǔ)；掌握GIS專業(yè)所必需的工程基礎(chǔ)，包括空間科學(xué)、地球地理科學(xué)和計算機應(yīng)用的基本知識、思維及素養(yǎng)，初步具備分析GIS工程實際問題的能力，鍛煉一定的項目組織、管理與執(zhí)行能力和語言表達(dá)及溝通能力，具有較強的團隊合作意識，培養(yǎng)與時俱進的學(xué)習(xí)能力。

武大遙感專業(yè)(GIS方向)的理論課程體系既注重知識獲取的自然規(guī)律和思維培養(yǎng)的過程，又考慮了知識和思維向能力過渡的要求。多層次的理論課程體系根據(jù)地理信息學(xué)科理工結(jié)合的特點和社會對GIS人才的需求，結(jié)合學(xué)科的理論和技術(shù)發(fā)展，順應(yīng)卓越GIS工程師的培養(yǎng)模式和方案，從卓越GIS必備的人才的知識結(jié)構(gòu)、能力和思維來設(shè)計課程內(nèi)在的邏輯關(guān)系和外在的課程內(nèi)容及安排，突出培養(yǎng)卓越GIS工程師的GIS基礎(chǔ)理論知識和水平，并注重塑造卓越GIS工程師的GIS思維，即將現(xiàn)實世界中遇到的問題抽象為GIS的問題，具備利用GIS的理論和知識去分析問題的思考能力。

圖1簡略展示了這一理論體系結(jié)構(gòu)：專業(yè)基礎(chǔ)課程如地理學(xué)、地圖學(xué)、測量學(xué)、GPS原理、圖像處理、圖形學(xué)和數(shù)據(jù)庫原理將整個近地空間納入到學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)體系內(nèi)，并初步了解利用知識結(jié)構(gòu)通過計算機來模擬地球空間的各種現(xiàn)象；專業(yè)主干課如攝影測量、遙感原理、GIS原理、空間數(shù)據(jù)庫則進一步拓展了學(xué)生對于地球空間科學(xué)的理論知識結(jié)構(gòu)，了解了更多便捷的地理空間數(shù)據(jù)獲取、處理、存儲的方法；專業(yè)核心課程如GIS工程技術(shù)、GIS程序開發(fā)和地理信息服務(wù)技術(shù)則綜合地傳授給學(xué)生地理信息處理和表現(xiàn)的知識，以及培養(yǎng)學(xué)生空間信息系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)的思維；專業(yè)核心課程如GIS空間分析則在前述課程的基礎(chǔ)上不僅傳授了如何利用GIS將現(xiàn)實世界的問題抽象為GIS問題的知識，并且講述了如何分析并解決這一問題的理論知識，這些核心課程對于學(xué)生的GIS空間思維的鍛煉具有極大的促進作用。

三、實踐課程體系

實踐課程是知識和思維向能力轉(zhuǎn)換的過程和方式。學(xué)生在實踐中精煉知識和提升思維，并轉(zhuǎn)化為實踐動手能力；與此同時，學(xué)生在實踐過程中能夠自主探索新的知識，在摸索的過程中逐步形成創(chuàng)造和創(chuàng)新的思維，并進一步轉(zhuǎn)成個人能力。如此循環(huán)往復(fù)，構(gòu)成“知識—思維—能力”三者結(jié)合并轉(zhuǎn)化的螺旋式上升的良性循環(huán)。

武大遙感專業(yè)(GIS方向)的實踐課程體系的構(gòu)建目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生多層次的卓越GIS能力。其實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)在基礎(chǔ)、綜合、創(chuàng)新開拓和實戰(zhàn)訓(xùn)練4個層級實踐平臺上，結(jié)合校內(nèi)集中實驗教學(xué)課程、校外基地工程實踐教學(xué)課程和課外自主創(chuàng)新實踐項目，培養(yǎng)地理空間數(shù)據(jù)獲取與處理、地理信息工程設(shè)計、軟件開發(fā)、工程項目管理、市場開拓等方面的能力。

基礎(chǔ)實踐平臺培養(yǎng)學(xué)生理解工程技術(shù)原理的能力，掌握數(shù)據(jù)獲取工具、數(shù)據(jù)處理軟件、地理信息工程開發(fā)軟件等的使用操作技能；主要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括：測量學(xué)課程實習(xí)、全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)課程實習(xí)、空間數(shù)據(jù)庫課程實習(xí)、計算機圖形學(xué)課程實習(xí)、遙感影像處理課程實習(xí)等。

綜合實踐平臺通過簡化的綜合性的工程項目，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識獲取處理地理數(shù)據(jù)、地理信息工程設(shè)計開發(fā)等方面的能力；主要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括：4D產(chǎn)品生產(chǎn)綜合實習(xí)、地理信息軟件開發(fā)技術(shù)課程設(shè)計、地理信息服務(wù)技術(shù)實習(xí)等。

拓展創(chuàng)新平臺通過校內(nèi)外實習(xí)實訓(xùn)基地的專項培訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生靈活運用本專業(yè)的基礎(chǔ)理論知識，解決地理信息工程設(shè)計、軟件開發(fā)等工程問題的能力；主要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括地理信息工程設(shè)計與開發(fā)綜合實習(xí)等。

實戰(zhàn)訓(xùn)練平臺采用校企聯(lián)合培養(yǎng)模式，為學(xué)生提供真實GIS工程中的項目組織、質(zhì)量與進度管理、市場營銷、軟件開發(fā)等實際工作，培養(yǎng)學(xué)生工程項目組織、管理與實施的能力；主要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括校外實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計。

GIS專業(yè)具有很強的實踐性，大部分能力的習(xí)得來自于實踐。遙感專業(yè)(地理信息工程方向)的課程內(nèi)容不僅考慮了專業(yè)要求和行業(yè)需求，而且注重將學(xué)生所學(xué)的GIS專業(yè)范圍知識縱向與橫向聯(lián)系起來，建立有機的專業(yè)知識結(jié)構(gòu)，構(gòu)建利用專業(yè)知識思考和分析問題的專業(yè)思維，全面地培養(yǎng)學(xué)生將相關(guān)專業(yè)之間的內(nèi)在聯(lián)系與整體專業(yè)知識的應(yīng)用能力。GIS原理課程設(shè)計的實踐內(nèi)容和考核方案將地理信息獲取、處理、編輯、建庫、地圖制圖、空間分析和三維可視化等過程通過GIS數(shù)據(jù)流的方式連成一體。課程設(shè)計中，學(xué)生的中間成果數(shù)據(jù)作為考核的數(shù)據(jù)，考核要求中數(shù)據(jù)處理過程層層遞進，學(xué)生在實踐中體會到數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)化，體驗到自身GIS能力的全面展示；將所學(xué)習(xí)的理論知識和實踐操作技能完整地結(jié)合起來，將GIS的構(gòu)成角色全部串聯(lián)，全面考察了理論課程的內(nèi)容，給予學(xué)生充分發(fā)揮自身優(yōu)勢、展示自身能力的空間[8]。此外，學(xué)生在GIS原理課程設(shè)計中獲得的結(jié)果數(shù)據(jù)還可用于GIS設(shè)計開發(fā)綜合實習(xí)和WebGIS實習(xí)中。GIS設(shè)計開發(fā)綜合屬于創(chuàng)新性自主實踐類型，鼓勵學(xué)生自由組隊，自主選擇選題和實現(xiàn)方法，鼓勵學(xué)生勇于探索和創(chuàng)新。GIS設(shè)計開發(fā)綜合實習(xí)要求學(xué)生綜合使用以往課程中培養(yǎng)的能力，完成選題需求分析和設(shè)計，完成GIS數(shù)據(jù)獲取、處理、制圖等數(shù)據(jù)整理的基礎(chǔ)工作，并要求面向選題的編程實現(xiàn)空間分析和及其應(yīng)用。這些實踐課程不僅幫助學(xué)生鞏固、擴展和融匯專業(yè)課程內(nèi)容，更為重要的是學(xué)生在完成一個復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)任務(wù)的過程中，培養(yǎng)了綜合運用多學(xué)科知識解決實際問題的綜合實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

四、企業(yè)實踐

企業(yè)學(xué)習(xí)階段是卓越GIS工程師培養(yǎng)過程中最重要的培養(yǎng)環(huán)節(jié)之一，是對學(xué)生能力培養(yǎng)的一次躍升。武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院通過調(diào)整培養(yǎng)方案及課程安排，讓學(xué)生擁有近一年的時間參與到企業(yè)實踐中，充分鍛煉和培養(yǎng)自身的GIS能力和專業(yè)素質(zhì)。企業(yè)實踐為實踐教學(xué)體系中的實踐教學(xué)平臺提供了實實在在的培養(yǎng)過程，企業(yè)實踐與校內(nèi)理論課程體系和實踐課程體系的關(guān)系如圖2所示。

圖2　企業(yè)實踐的作用

學(xué)生去企業(yè)前已經(jīng)具備了初步的GIS數(shù)據(jù)獲取、處理、分析和應(yīng)用的能力，以及GIS開發(fā)能力，但沒經(jīng)過真實GIS項目的鍛煉。在企業(yè)實踐階段，學(xué)生通過熟悉所在企業(yè)，了解學(xué)科應(yīng)用情況，培養(yǎng)學(xué)生愛崗敬業(yè)的基本素質(zhì)；通過全方位參與企業(yè)的各種項目的實踐活動，將理論學(xué)習(xí)與實踐要求緊密結(jié)合，在實踐中培養(yǎng)學(xué)生利用GIS分析問題和解決GIS工程問題的能力。實際的工作現(xiàn)場的實踐與學(xué)習(xí)讓學(xué)生能夠靈活運用GIS基礎(chǔ)理論知識，利用GIS空間思維引導(dǎo)自己思考問題的思維，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生較強的創(chuàng)新意識，將學(xué)生培養(yǎng)為能夠解決GIS數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、信息獲取及行業(yè)應(yīng)用等工程實際問題的卓越高級工程技術(shù)人才。此外，學(xué)生在企業(yè)實踐中可以深入探察GIS軟件、數(shù)據(jù)及服務(wù)產(chǎn)品在市場的切實需求，可以深入?yún)⑴c項目從申請、淺談、合同訂立，再到項目實施及維護的整個GIS工程生命周期，了解GIS項目的全過程。這些完整的鍛煉過程對于卓越GIS工程師的培養(yǎng)至關(guān)重要。

在企業(yè)學(xué)習(xí)期間，采用“分小組”和“雙導(dǎo)師制”，即學(xué)生按照項目需求分成小組，每個小組在企業(yè)和學(xué)校各選一名指導(dǎo)教師。畢業(yè)設(shè)計(論文)選題依據(jù)學(xué)生在企業(yè)的實踐活動和研究興趣，與兩名指導(dǎo)教師協(xié)商確定；學(xué)生在企業(yè)完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)后回學(xué)校進行畢業(yè)設(shè)計論文答辯，答辯小組由校企專家組成。

目前，武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院已與業(yè)內(nèi)7家知名企事業(yè)單位共同建立了實習(xí)實訓(xùn)基地。這些單位或公司在卓越GIS工程師的企業(yè)培養(yǎng)環(huán)節(jié)提供了相應(yīng)的人力、財力、場地及其他實踐條件，保障學(xué)生在行業(yè)第一線得到全面而扎實的鍛煉。

五、結(jié)束語

地理信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展和變革及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)演進，對GIS人才的需求也在不斷變化。國務(wù)院、教育部和國家測繪地理信息局分別提出了人才培養(yǎng)的目標(biāo)和要求。在這一背景下，卓越GIS工程師的培養(yǎng)目的的提出和培養(yǎng)實踐的示例對于GIS人才的培養(yǎng)具有借鑒和示范作用。本文介紹了武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院的卓越GIS人才培養(yǎng)體系，敘述了理論教學(xué)與實踐教學(xué)并重的“知識—思維—能力”三位一體的教學(xué)培養(yǎng)方案，結(jié)合理論教學(xué)和實踐教學(xué)的實例說明了這一方案的優(yōu)勢；結(jié)合與企事業(yè)單位共建卓越工程師教育培養(yǎng)計劃實踐基地的情況介紹了企業(yè)實踐在卓越GIS工程師培養(yǎng)過程中的重要作用。本文介紹的能力培養(yǎng)體系對高等學(xué)校GIS教育和人才培養(yǎng)具有一定的借鑒作用。

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引文格式： 艾明耀，胡慶武，潘勵. 卓越GIS工程師能力培養(yǎng)體系探索[J].測繪通報，2016(1)：142-145.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0036.

通信作者：胡慶武

作者簡介：艾明耀(1988—)，男，碩士，主要工作為實踐教學(xué)。E-mail: aimingyao@whu.edu.cn

基金項目：國家教育部2012年度“本科教學(xué)工程”項目

收稿日期：2014-10-24

中圖分類號：G64

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：0494-0911(2016)01-0142-04