新工科視角下GIS專業(yè)課程和產(chǎn)教融合協(xié)同育人模式探索與實(shí)踐

關(guān)鍵詞：新工科；GIS；產(chǎn)教融合；協(xié)同育人；教改方案

中圖分類號(hào)：G640" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2096-000X（2025）18-0173-04

Abstract： With the rise of new engineering education， higher education has put forward higher requirements for GIS professional courses. This paper analyzes the characteristics and teaching status of GIS curriculum， and discusses the importance of production-teaching integration and collaborative education model in cultivating high-quality GIS talents from the perspective of new engineering. Combining theoretical and practical teaching cases， the reform path and safeguard measures are proposed， and the application effect of deep integration of industry， university and research is demonstrated. Finally， taking Wuhan Tianyao Hongtu Technology Co.， Ltd. and School of Geography and Information Engineering as an example， this paper summarizes the practical achievements of industry-university-research and university-enterprise cooperation， and looks forward to the future development trend and challenge of GIS professional curriculum and production-education integration collaborative education model. This paper provides reference for GIS education reform under the background of new engineering.

Keywords： new engineering; GIS; integration of production and education; collaborative education; educational reform program

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，地理信息系統(tǒng)作為空間信息技術(shù)的重要組成部分，已廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、資源管理和災(zāi)害預(yù)警等多個(gè)領(lǐng)域。然而，隨著地理信息技術(shù)的快速發(fā)展和新工科建設(shè)的推進(jìn)，GIS專業(yè)的傳統(tǒng)教學(xué)模式面臨諸多挑戰(zhàn)。課程設(shè)置與產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié)、實(shí)踐教學(xué)資源匱乏、師資團(tuán)隊(duì)工程背景薄弱等問(wèn)題，直接影響了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新素養(yǎng)。這些問(wèn)題導(dǎo)致高校培養(yǎng)的學(xué)生難以迅速適應(yīng)實(shí)際工作環(huán)境，人才培養(yǎng)的供需矛盾日益顯現(xiàn)。

在人工智能和大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)迅猛發(fā)展的背景下，傳統(tǒng)的工程教育模式難以滿足社會(huì)對(duì)新型人才的迫切需求。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，2017年，教育部首次提出“新工科”建設(shè)，強(qiáng)調(diào)推動(dòng)工科教育改革以適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)形態(tài)，提出了面向新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的復(fù)合型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)[1-2]。GIS專業(yè)需要主動(dòng)適應(yīng)這一轉(zhuǎn)變，將課程內(nèi)容與人工智能、大數(shù)據(jù)、衛(wèi)星導(dǎo)航等前沿技術(shù)深度結(jié)合，同時(shí)推動(dòng)跨學(xué)科融合，培養(yǎng)能夠勝任復(fù)雜技術(shù)需求的復(fù)合型人才。這不僅是提升教育質(zhì)量的關(guān)鍵，也是高校服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的使命所在。

產(chǎn)教融合模式為解決上述問(wèn)題提供了思路。產(chǎn)教融合既是彌合高校人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)需求之間“供需矛盾”的重要手段，也為GIS專業(yè)教學(xué)改革提供了可行路徑[3-4]。通過(guò)校企合作，企業(yè)能夠深度參與教學(xué)設(shè)計(jì)、課程開(kāi)發(fā)和實(shí)踐指導(dǎo)，高校則充分依托企業(yè)資源搭建真實(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景，將理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，幫助學(xué)生將課堂所學(xué)融入實(shí)際問(wèn)題的解決之中。這種模式不僅提升了學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)、實(shí)踐能力和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，還促進(jìn)了學(xué)校教學(xué)內(nèi)容的更新和企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的加速。通過(guò)雙向賦能，校企雙方實(shí)現(xiàn)了資源共享、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)升級(jí)和教育質(zhì)量的提升，形成教育與產(chǎn)業(yè)共同發(fā)展的雙贏局面。

一" 新工科視角下GIS專業(yè)課程教學(xué)改革特點(diǎn)及難點(diǎn)

（一）" GIS專業(yè)課程教學(xué)改革特點(diǎn)

在新工科視角下，GIS專業(yè)課程教學(xué)迎來(lái)了深刻的變革。這種變革不僅促使教育內(nèi)容與產(chǎn)業(yè)需求更加緊密對(duì)接，也推動(dòng)了教育理念和教學(xué)方法的全面創(chuàng)新。具體而言，GIS專業(yè)課程與產(chǎn)教融合協(xié)同育人模式呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)。

1" 跨學(xué)科融合，拓展課程邊界

新工科背景下，GIS專業(yè)課程注重與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、北斗導(dǎo)航等新興技術(shù)的深度融合，構(gòu)建跨學(xué)科知識(shí)體系。這種融合不僅拓展了課程內(nèi)容的廣度和深度，還推動(dòng)了地理信息科學(xué)與其他學(xué)科的協(xié)同發(fā)展，使學(xué)生能夠應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。如“DEM建立與應(yīng)用”與“三維可視化分析”實(shí)驗(yàn)，涉及三維激光雷達(dá)、無(wú)人機(jī)遙感、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等新技術(shù)[5]。

2" 以實(shí)踐為導(dǎo)向，強(qiáng)化技能培養(yǎng)

改革注重實(shí)踐能力的提升，圍繞真實(shí)項(xiàng)目設(shè)計(jì)課程內(nèi)容，將理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。通過(guò)產(chǎn)教融合、校企合作、案例教學(xué)和實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，學(xué)生可以參與到行業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)中，在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中鍛煉動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。例如，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地理與信息工程學(xué)院舉行的產(chǎn)學(xué)研科研活動(dòng)，通過(guò)學(xué)術(shù)自主創(chuàng)新、自主實(shí)踐等環(huán)節(jié)，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維、實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的全面提升；中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）在秭歸實(shí)習(xí)基地舉行的本科生秭歸地學(xué)認(rèn)知野外實(shí)習(xí)，包括數(shù)據(jù)采集、GIS開(kāi)發(fā)等內(nèi)容，將課堂理論與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合。學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中不僅熟悉了先進(jìn)的測(cè)繪與地理信息技術(shù)，還積累了項(xiàng)目開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步提升了實(shí)踐動(dòng)手能力和技術(shù)創(chuàng)新能力。

3" 學(xué)生為本，構(gòu)建多元化學(xué)習(xí)路徑

以學(xué)生為中心的新工科理念強(qiáng)調(diào)個(gè)性化和靈活性。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和職業(yè)發(fā)展需求選擇模塊化課程內(nèi)容，同時(shí)通過(guò)參與學(xué)科競(jìng)賽、科研項(xiàng)目和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)，培養(yǎng)批判性思維和創(chuàng)新能力。這樣的模式不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，還為他們提供了更多實(shí)踐和展示的平臺(tái)，使其在畢業(yè)后具備更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力和適應(yīng)力。

（二）" GIS專業(yè)課程教學(xué)改革難點(diǎn)

在新工科視角下推進(jìn)GIS專業(yè)課程教學(xué)改革也面臨重重難點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1" 教學(xué)方法創(chuàng)新難

傳統(tǒng)的教學(xué)方法往往注重理論知識(shí)的傳授，而新工科教育則強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的結(jié)合。因此，如何創(chuàng)新教學(xué)方法，如引入項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂等，以提升學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，是GIS專業(yè)課程教學(xué)改革的重要方向。如何在教學(xué)中有效地融合實(shí)際項(xiàng)目與理論內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和解決問(wèn)題的能力，成為改革中的一大難點(diǎn)。

2" 課程體系設(shè)計(jì)的復(fù)雜性

新工科下GIS專業(yè)課程體系需要涵蓋多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域并緊跟技術(shù)發(fā)展，這就要求課程設(shè)計(jì)要靈活且具有前瞻性。如何有效地將地理信息技術(shù)與人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)融合，如何確保課程內(nèi)容既有理論深度又具備實(shí)踐性，都是設(shè)計(jì)課程體系時(shí)必須解決的問(wèn)題[6]。此外，跨學(xué)科融合帶來(lái)了課程內(nèi)容的重構(gòu)與優(yōu)化，而不同學(xué)科的交叉點(diǎn)往往難以統(tǒng)一定位，給課程設(shè)計(jì)帶來(lái)了較大的復(fù)雜性。

3" 校企合作與資源整合的困難

雖然產(chǎn)教融合能夠促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力的提升，但在實(shí)際操作中，校企合作面臨多方面的難題[7]。一方面，企業(yè)的參與度不高，部分企業(yè)僅僅提供簡(jiǎn)單的實(shí)習(xí)場(chǎng)所，而未能深度參與到課程設(shè)計(jì)與教學(xué)過(guò)程中；另一方面，高校與企業(yè)在資源、目標(biāo)和合作機(jī)制上的不對(duì)接，使得合作模式存在一定的局限性[8-9]。此外，校外實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)與維護(hù)需要大量的資金投入和資源整合，而這對(duì)于部分高校來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)巨大的負(fù)擔(dān)。

二" 新工科視角下GIS專業(yè)課程與產(chǎn)教融合協(xié)同育人模式探索

（一）" GIS專業(yè)課程與產(chǎn)教融合協(xié)同育人模式設(shè)計(jì)

在新工科視角下，GIS專業(yè)課程與產(chǎn)教融合協(xié)同育人模式的探索旨在通過(guò)創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容和方式，推動(dòng)學(xué)科交叉與實(shí)踐能力的提升，培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代地理信息產(chǎn)業(yè)需求的復(fù)合型人才[10-11]。這一模式不僅著眼于課程體系的優(yōu)化與創(chuàng)新，還強(qiáng)調(diào)產(chǎn)教深度融合，通過(guò)企業(yè)參與課程設(shè)計(jì)、實(shí)踐教學(xué)和科研項(xiàng)目，確保學(xué)生能夠在真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景中提升實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力[12-13]。本文構(gòu)建的GIS專業(yè)課程與產(chǎn)教融合協(xié)同育人模式設(shè)計(jì)框架如圖1所示。

GIS專業(yè)課程與產(chǎn)教融合協(xié)同育人模式的核心理念是以新工科理念為指導(dǎo)，通過(guò)校企合作、課程體系優(yōu)化、實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新，培養(yǎng)具有扎實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)、實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)和跨學(xué)科視野的高素質(zhì)復(fù)合型人才。該模式由三個(gè)核心模塊和兩個(gè)支撐模塊組成，核心模塊分別是課程體系模塊、實(shí)踐教學(xué)模塊和科研與創(chuàng)新模塊；兩個(gè)支撐模塊分別是師資隊(duì)伍支撐和校企合作支撐。

課程體系模塊的目標(biāo)是構(gòu)建與行業(yè)需求對(duì)接的動(dòng)態(tài)課程體系，提升學(xué)生的理論基礎(chǔ)與實(shí)踐能力。該模塊要增加與行業(yè)緊密相關(guān)的課程，如大數(shù)據(jù)地理分析、人工智能在GIS中的應(yīng)用、城市規(guī)劃與管理等；增強(qiáng)學(xué)科交叉，如引入智能交通、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、智慧城市等領(lǐng)域的課程；以及邀請(qǐng)企業(yè)參與課程設(shè)計(jì)，確保教學(xué)內(nèi)容與行業(yè)需求同步。

實(shí)踐教學(xué)模塊的目標(biāo)是通過(guò)真實(shí)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。該模塊包括：課程實(shí)踐、企業(yè)實(shí)訓(xùn)、開(kāi)設(shè)產(chǎn)教融合實(shí)驗(yàn)室和開(kāi)展綜合實(shí)踐項(xiàng)目等。具體來(lái)說(shuō)，在課程中設(shè)計(jì)項(xiàng)目化實(shí)踐環(huán)節(jié)、在企業(yè)提供的真實(shí)場(chǎng)景中開(kāi)展實(shí)訓(xùn)（如交通數(shù)據(jù)采集與分析、三維GIS建模）、建設(shè)校企實(shí)驗(yàn)室讓學(xué)生在企業(yè)平臺(tái)上完成實(shí)驗(yàn)與課題研究、結(jié)合行業(yè)熱點(diǎn)問(wèn)題，開(kāi)展跨學(xué)科綜合實(shí)踐項(xiàng)目（如智慧城市系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)）等。

科研與創(chuàng)新模塊的目標(biāo)是將科研與教學(xué)相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與科研能力。該模塊的具體操作有：學(xué)生參與校企聯(lián)合科研項(xiàng)目，如智慧城市建設(shè)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估等；組織學(xué)生參加創(chuàng)新競(jìng)賽——“全國(guó)高校GIS技能大賽”“易智瑞杯中國(guó)大學(xué)生GIS軟件開(kāi)發(fā)競(jìng)賽”等，鍛煉團(tuán)隊(duì)協(xié)作和創(chuàng)新能力；鼓勵(lì)學(xué)生將研究成果應(yīng)用于企業(yè)實(shí)際需求，如開(kāi)發(fā)GIS應(yīng)用工具或優(yōu)化企業(yè)業(yè)務(wù)流程。

師資隊(duì)伍支撐是為了打造一支兼具理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的師資隊(duì)伍。通過(guò)選派教師到企業(yè)掛職鍛煉，提升實(shí)踐能力；聘請(qǐng)企業(yè)工程師擔(dān)任兼職教師，聯(lián)合開(kāi)展教學(xué)；定期舉辦行業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，更新教師知識(shí)結(jié)構(gòu)等逐步提高高校的師資力量。校企合作支撐是為了通過(guò)深度合作，構(gòu)建長(zhǎng)期穩(wěn)定的產(chǎn)教融合機(jī)制。校企需要做到以下三點(diǎn)：高校與GIS龍頭企業(yè)共建課程、實(shí)驗(yàn)室和研究中心；企業(yè)提供數(shù)據(jù)、平臺(tái)、設(shè)備，學(xué)校輸出科研成果和人才；共同建立校企合作效果評(píng)價(jià)體系，定期優(yōu)化合作內(nèi)容。

（二）" GIS專業(yè)課程與產(chǎn)教融合協(xié)同育人模式實(shí)踐成果

在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地理與信息工程學(xué)院，GIS專業(yè)課程與產(chǎn)教融合協(xié)同育人模式的實(shí)施取得了顯著成果，特別是在與交通安全管理技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的合作中。學(xué)院與多家在智能交通、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等領(lǐng)域具有領(lǐng)先地位的企業(yè)建立了深度合作關(guān)系。以地信學(xué)院與武漢天耀宏圖科技有限公司的合作為例，共同研發(fā)了針對(duì)超視距及小目標(biāo)交通特征融合識(shí)別與軌跡刻畫的技術(shù)。

在研究過(guò)程中，學(xué)院與企業(yè)共同收集并分析了大量的交通數(shù)據(jù)，包括攝像頭數(shù)據(jù)、激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)以及智能網(wǎng)聯(lián)汽車車載數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)為超視距及小目標(biāo)交通安全要素的分析和圖譜構(gòu)建提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[14]。同時(shí)，學(xué)院還借助企業(yè)的先進(jìn)技術(shù)平臺(tái)和算法支持，對(duì)超視距及小目標(biāo)的交通特征進(jìn)行了深入提取和融合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)位置及姿態(tài)的精準(zhǔn)映射（圖2）。在此基礎(chǔ)上，雙方合作開(kāi)發(fā)了針對(duì)極端天氣條件下感知數(shù)據(jù)質(zhì)量提升的處理方法，有效增強(qiáng)了智能網(wǎng)聯(lián)車、公交車等重點(diǎn)車輛的感知、定位和識(shí)別精度，為軌跡刻畫提供了更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

該項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在對(duì)超視距、小目標(biāo)和極端天氣條件下重點(diǎn)車輛的識(shí)別與軌跡刻畫。我們通過(guò)結(jié)合多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)了突破傳統(tǒng)視覺(jué)和感知限制的算法模型，尤其在超視距目標(biāo)、小尺寸目標(biāo)以及極端天氣條件下的重點(diǎn)車輛識(shí)別方面實(shí)現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新。這些技術(shù)突破將顯著提高復(fù)雜交通場(chǎng)景中的目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤效率，尤其在小目標(biāo)識(shí)別上，將提升檢測(cè)精度，并將有效減少未及時(shí)識(shí)別小目標(biāo)所帶來(lái)的潛在交通安全風(fēng)險(xiǎn)。項(xiàng)目的技術(shù)創(chuàng)新將帶來(lái)更安全的駕駛環(huán)境、更智能的交通管理，并有效降低了事故發(fā)生的可能性，為整個(gè)交通系統(tǒng)的安全性和可靠性提供了堅(jiān)實(shí)保障。

通過(guò)這一系列的合作，學(xué)院不僅獲得了多項(xiàng)發(fā)明專利的授權(quán)和多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的突破，還培養(yǎng)了一批具備扎實(shí)專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐能力的復(fù)合型人才。這些學(xué)生在參與項(xiàng)目的過(guò)程中，不僅掌握了先進(jìn)的交通安全管理技術(shù)，還學(xué)會(huì)了如何在真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景中解決問(wèn)題和創(chuàng)新思考。他們的綜合素質(zhì)和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力得到了大幅提升，為未來(lái)的職業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，學(xué)院與企業(yè)的合作也為雙方帶來(lái)了更多的發(fā)展機(jī)遇和合作空間，共同推動(dòng)了交通安全管理技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步與創(chuàng)新。

三" 結(jié)束語(yǔ)

在新工科視角下，GIS專業(yè)課程與產(chǎn)教融合協(xié)同育人模式的探索與實(shí)踐為地理信息科學(xué)領(lǐng)域的教育改革提供了新的思路和方向。通過(guò)對(duì)新工科視角下GIS專業(yè)課程與產(chǎn)教融合協(xié)同育人模式的探索與實(shí)踐，我們?nèi)〉昧孙@著的成果。本文以中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地理與信息工程學(xué)院與武漢天耀宏圖科技有限公司的合作項(xiàng)目為例，展示了在新工科視角下，GIS專業(yè)產(chǎn)教融合協(xié)同育人模式的實(shí)踐取得的成果。該模式的實(shí)踐不僅有效促進(jìn)了GIS專業(yè)教育內(nèi)容與產(chǎn)業(yè)需求的緊密對(duì)接，還通過(guò)校企合作和創(chuàng)新教學(xué)方法，培養(yǎng)了具備實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維的高素質(zhì)人才，為地理信息行業(yè)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的人才保障。

然而，改革的過(guò)程中仍面臨諸如師資建設(shè)、資源整合和課程體系設(shè)計(jì)等難點(diǎn)，需要高校、企業(yè)和政府等多方共同努力，通過(guò)持續(xù)的實(shí)踐與探索，推動(dòng)模式的不斷完善與優(yōu)化。未來(lái)，隨著新工科教育理念的進(jìn)一步深化與產(chǎn)教融合機(jī)制的不斷創(chuàng)新，GIS專業(yè)的教育將能夠更好地適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的需求，培養(yǎng)出更多符合社會(huì)需求的高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才。

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