空間信息與數(shù)字技術(shù)專業(yè)復(fù)合創(chuàng)新型人才培養(yǎng)研究

張冬梅 王媛妮

摘要：空間信息與數(shù)字技術(shù)專業(yè)是一個(gè)新興專業(yè)，結(jié)合學(xué)校的優(yōu)勢(shì)學(xué)科，以地質(zhì)信息復(fù)合創(chuàng)新型人才為培養(yǎng)目標(biāo)，按基礎(chǔ)、實(shí)踐、創(chuàng)新“三位一體”的人才培養(yǎng)模式，本文就復(fù)合型人才培養(yǎng)、專業(yè)培養(yǎng)方案制訂、課程體系優(yōu)化、教學(xué)方法改革、一體化實(shí)踐教學(xué)、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式等方面做了相應(yīng)的探討和實(shí)踐。相關(guān)工作將對(duì)復(fù)合型人才培養(yǎng)模式有一定的示范作用。

關(guān)鍵詞：空間信息與數(shù)字技術(shù)；復(fù)合創(chuàng)新型；培養(yǎng)模式

中圖分類號(hào)：G645 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）24-0157-02

2014年中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）計(jì)算機(jī)學(xué)院開(kāi)辦的空間信息與數(shù)字技術(shù)本科專業(yè)成功通過(guò)教育部審批。該專業(yè)作為獨(dú)立的二級(jí)學(xué)科列入教育部新專業(yè)目錄（080908T），隸屬于計(jì)算機(jī)一級(jí)學(xué)科（0812）。目前國(guó)內(nèi)已有武漢大學(xué)、西安電子科技大學(xué)等多所院校開(kāi)設(shè)該專業(yè)，各校依托優(yōu)勢(shì)學(xué)科，分別側(cè)重于測(cè)繪、深空探測(cè)等領(lǐng)域的空間信息機(jī)理研究及應(yīng)用，人才培養(yǎng)各具特色[1，2]。

我校開(kāi)辦的空間信息與數(shù)字技術(shù)專業(yè)依托地質(zhì)資源與地質(zhì)工程、地質(zhì)學(xué)等國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科，以培養(yǎng)地質(zhì)信息技術(shù)復(fù)合創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，近年來(lái)在學(xué)生復(fù)合和創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式、教學(xué)方法改革、課程體系建設(shè)和實(shí)踐體系構(gòu)建等方面進(jìn)行了一系列深入地研究與探討。

一、多學(xué)科復(fù)合的人才培養(yǎng)方案

按照基礎(chǔ)、實(shí)踐、創(chuàng)新“三位一體”的人才培養(yǎng)模式，要求學(xué)科面寬、基礎(chǔ)扎實(shí)、專業(yè)特色鮮明。廣泛調(diào)研各校教學(xué)計(jì)劃并結(jié)合本校地學(xué)特色整體規(guī)劃課程體系和人才培養(yǎng)方案。

我校的空間信息與數(shù)字技術(shù)專業(yè)主要側(cè)重于地礦勘查（察）的空間信息機(jī)理研究及相關(guān)軟件開(kāi)發(fā)應(yīng)用[3，4]。在夯實(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上，構(gòu)建“專業(yè)基礎(chǔ)課”—“專業(yè)主干課”—“專業(yè)核心課”的課程體系，注重計(jì)算機(jī)技術(shù)、空間信息技術(shù)、地質(zhì)學(xué)與資源勘查學(xué)和地質(zhì)信息技術(shù)等學(xué)科知識(shí)的有機(jī)融合。圍繞《地質(zhì)信息系統(tǒng)》和《地學(xué)三維可視化與過(guò)程模擬》兩門核心課程配備專業(yè)主干課程，開(kāi)設(shè)《空間數(shù)據(jù)庫(kù)原理》、《地理信息系統(tǒng)》、《空間建模與數(shù)據(jù)分析》和《遙感地質(zhì)學(xué)》及地質(zhì)類系列課程，從地質(zhì)數(shù)據(jù)采集、管理、處理、建模、可視化及評(píng)價(jià)等不同角度構(gòu)建地質(zhì)信息處理專業(yè)知識(shí)體系。在夯實(shí)地學(xué)基礎(chǔ)的同時(shí)強(qiáng)化計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)能力培養(yǎng)，并突出地質(zhì)信息技術(shù)應(yīng)用特色。

二、優(yōu)化課程體系，改革教學(xué)方法

按復(fù)合人才培養(yǎng)目標(biāo)，要求學(xué)生掌握地質(zhì)、計(jì)算機(jī)、空間信息技術(shù)等方面知識(shí)，存在課程多、課時(shí)少的矛盾，需通過(guò)不斷優(yōu)化課程體系、改革教學(xué)方法提高課堂效率，為此在專業(yè)建設(shè)中采取以下措施。

1.優(yōu)化課程體系。在強(qiáng)調(diào)知識(shí)系統(tǒng)性的同時(shí)，進(jìn)一步明確各主干課在專業(yè)培養(yǎng)方案中的定位、目標(biāo)，梳理課程間的銜接關(guān)系，重新就部分重疊的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行課程歸屬，局部調(diào)整學(xué)時(shí)。比如數(shù)據(jù)庫(kù)方面開(kāi)設(shè)了《空間數(shù)據(jù)庫(kù)原理》以及《Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)》、《數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)》兩門選修課。其中《空間數(shù)據(jù)庫(kù)原理》與《Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)》部分內(nèi)容有重疊，調(diào)整后數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)原理部分放在空間數(shù)據(jù)庫(kù)原理，SQL語(yǔ)言適當(dāng)提前講解。針對(duì)幾門課使用的數(shù)據(jù)庫(kù)工具不統(tǒng)一的問(wèn)題，統(tǒng)一設(shè)定為Oracle，有利于學(xué)生熟練掌握一個(gè)工具。同樣對(duì)于《空間數(shù)據(jù)庫(kù)原理》與《地理信息系統(tǒng)》，空間數(shù)據(jù)模型中三種空間關(guān)系內(nèi)容重點(diǎn)放在《地理信息系統(tǒng)》課程中講解，《空間數(shù)據(jù)庫(kù)原理》只重點(diǎn)講述TIN和DEM的存儲(chǔ)管理，等等類似調(diào)整工作較好實(shí)現(xiàn)了課程間的融會(huì)貫通。

2.教學(xué)方法改革。在優(yōu)化課程內(nèi)容的同時(shí)，引進(jìn)先進(jìn)的教學(xué)方法和手段是提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)能力的關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)知行合一。根據(jù)不同課程的特點(diǎn)，采取了基于PBL問(wèn)題式學(xué)習(xí)、案例教學(xué)、項(xiàng)目教學(xué)等多種教學(xué)方法，通過(guò)慕課、導(dǎo)師制等教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，提高教學(xué)效果。如編譯原理課程學(xué)習(xí)采取“以學(xué)生為主體、以問(wèn)題為中心”的PBL自主學(xué)習(xí)方式[5]。通過(guò)提問(wèn)或給出小項(xiàng)目等方式引導(dǎo)學(xué)生在課前查閱相關(guān)資料，小組討論，集體合作完成；課堂上學(xué)生主講，提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程采取“案例教學(xué)法”，在整理知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)經(jīng)典案例庫(kù)，以例題的形式貫穿各知識(shí)點(diǎn)。這些有針對(duì)性的教學(xué)方法改革，取得了一定的效果。

三、一體化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

在強(qiáng)化課堂教學(xué)，加強(qiáng)課程間融會(huì)貫通的基礎(chǔ)上，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)上，構(gòu)筑由課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、綜合設(shè)計(jì)、專業(yè)實(shí)習(xí)等組成的實(shí)踐教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生工程思維和獨(dú)立解決問(wèn)題能力。

1.課程實(shí)驗(yàn)。通過(guò)前三年專業(yè)及基礎(chǔ)教學(xué)要求學(xué)生能夠獨(dú)立完成綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，如一個(gè)較為完整的地質(zhì)信息系統(tǒng)。根據(jù)該教學(xué)目標(biāo)，統(tǒng)一部署了各門課的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，注意實(shí)踐內(nèi)容的層次，加強(qiáng)課程間的銜接。如計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程加強(qiáng)OpenGL三維圖形編程框架、基本語(yǔ)法以及圖形繪制和變換方法等教學(xué)內(nèi)容的實(shí)踐，為后續(xù)課程《地學(xué)三維可視化與仿真》能夠直接采用OpenGL實(shí)現(xiàn)三維可視化場(chǎng)景服務(wù)。但大量的OpenGL API函數(shù)調(diào)用，要求前導(dǎo)課程《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)》加強(qiáng)Windows程序內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制和繪圖的講解，能夠應(yīng)用Windows API函數(shù)進(jìn)行編程?！兜貙W(xué)三維可視化與仿真》、《地質(zhì)信息系統(tǒng)》等課程則采取項(xiàng)目引導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，統(tǒng)一采取QuantyView二維、三維教學(xué)版實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)實(shí)習(xí)。

2.專業(yè)實(shí)習(xí)。為實(shí)現(xiàn)地質(zhì)與計(jì)算機(jī)技術(shù)復(fù)合型人才培養(yǎng)，專業(yè)實(shí)習(xí)方面采取室內(nèi)教學(xué)與野外地質(zhì)實(shí)習(xí)相結(jié)合的培養(yǎng)方式。其中第5學(xué)期在野外實(shí)習(xí)基地安排4周地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)，第7學(xué)期安排4周的應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)習(xí)，以突出地學(xué)特色，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（1）基于CDIO項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)習(xí)。應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)習(xí)是全部專業(yè)課程結(jié)束后的一次綜合實(shí)習(xí)，基于CDIO的核心理念，采取模擬項(xiàng)目的方式，按軟件工程流程，開(kāi)發(fā)一個(gè)實(shí)際的地學(xué)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，充分融合專業(yè)技術(shù)和實(shí)踐[6]。在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，教師扮演甲方，提供數(shù)據(jù)支持、技術(shù)顧問(wèn)；3～5個(gè)學(xué)生組成項(xiàng)目研發(fā)小組，完成需求分析，設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試等工作；整個(gè)實(shí)習(xí)對(duì)項(xiàng)目組織三次評(píng)審，對(duì)原型設(shè)計(jì)、文檔書寫、匯報(bào)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等環(huán)節(jié)進(jìn)行評(píng)分，綜合評(píng)定學(xué)生的能力。實(shí)習(xí)期間，組織學(xué)生參觀相關(guān)企事業(yè)單位，了解地質(zhì)信息化工作流程。

（2）野外地質(zhì)實(shí)習(xí)。為夯實(shí)學(xué)生的地質(zhì)基礎(chǔ)，專業(yè)學(xué)習(xí)前兩年開(kāi)設(shè)了《普通地質(zhì)學(xué)》、《礦物巖石學(xué)》、《地層學(xué)原理與方法》、《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)》及《測(cè)量學(xué)》等課程。第5學(xué)期在國(guó)家級(jí)秭歸地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)基地安排了4周的地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)，進(jìn)一步將野外觀察到的地質(zhì)體和地質(zhì)現(xiàn)象與課本知識(shí)結(jié)合。要求掌握野外地質(zhì)工作方法，三大巖野外觀察方法，識(shí)別褶皺、斷層等構(gòu)造現(xiàn)象，整理資料、繪制相關(guān)地質(zhì)圖件，獨(dú)立編寫報(bào)告。2014年第一次使用野外數(shù)據(jù)采集儀，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化采集及電子地質(zhì)實(shí)習(xí)報(bào)告的編寫。

四、導(dǎo)師制和產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

在教師指導(dǎo)下參加科研是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維，提高動(dòng)手能力有著重要的作用。為此構(gòu)筑了多層次、多渠道的導(dǎo)師制和產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。

多層次是指針對(duì)不同年級(jí)的學(xué)生開(kāi)展不同類型的項(xiàng)目設(shè)計(jì)。通過(guò)導(dǎo)師與學(xué)生雙向選擇，低年級(jí)參與興趣引導(dǎo)、基本技能訓(xùn)練為主的認(rèn)識(shí)和設(shè)計(jì)型實(shí)踐，高年級(jí)參與項(xiàng)目或競(jìng)賽的綜合型和研究型實(shí)踐。2014年所在專業(yè)學(xué)生參加全國(guó)計(jì)算機(jī)仿真大賽獲特等獎(jiǎng)，2015年中國(guó)“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽湖北賽區(qū)復(fù)賽銀獎(jiǎng)、銅獎(jiǎng)各一項(xiàng)。

多渠道指產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，打破單一的課內(nèi)教學(xué)模式，將課外實(shí)踐納入人才培養(yǎng)體系。通過(guò)與企業(yè)合作建設(shè)實(shí)習(xí)基地，派遣學(xué)生參加實(shí)習(xí)，提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。另外，通過(guò)校企互聘，將業(yè)界新技術(shù)引入課堂，跟蹤最新的技術(shù)前沿。目前已與國(guó)家級(jí)地球空間信息產(chǎn)業(yè)基地武大產(chǎn)業(yè)園地球空間信息產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、北京中交宇科、福建省地調(diào)院、武漢地大坤迪科技有限公司等單位簽訂了產(chǎn)學(xué)研合作協(xié)議。

導(dǎo)師制和產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式有利于理論、科研與實(shí)踐能力的全方位培養(yǎng)。

五、結(jié)語(yǔ)

培養(yǎng)“品德高尚、基礎(chǔ)厚實(shí)、專業(yè)精深、知行合一”的高素質(zhì)本科畢業(yè)生是空間信息與數(shù)字技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)。自專業(yè)創(chuàng)辦以來(lái)，堅(jiān)持以人才培養(yǎng)為核心，教學(xué)改革為驅(qū)動(dòng)，努力探索地質(zhì)信息技術(shù)復(fù)合型創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式。在制訂專業(yè)培養(yǎng)方案、優(yōu)化課程體系、改革教學(xué)方法、構(gòu)筑一體化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、實(shí)施導(dǎo)師制和產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式等方面做了大量有益的探索，相關(guān)工作將對(duì)地質(zhì)科學(xué)與信息技術(shù)相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域復(fù)合創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式有一定的示范和引領(lǐng)作用。

在未來(lái)的人才培養(yǎng)中還將在優(yōu)化實(shí)習(xí)教學(xué)內(nèi)容、研制基于CDIO項(xiàng)目庫(kù)、改革考核方式等方面進(jìn)一步開(kāi)展相關(guān)工作。

致謝：本文的研究受到省教學(xué)研究項(xiàng)目（2014148），校級(jí)教學(xué)項(xiàng)目（2014A52）的支助，在此一并致謝！

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