圍繞空間數據為核心培養復合型測繪工程人才
——探討測繪工程專業計算機課程的定位和設置

章欣欣，何原榮，張明華，鄧 健

（廈門理工學院 計算機與信息工程學院，福建 廈門 361024）

圍繞空間數據為核心培養復合型測繪工程人才
——探討測繪工程專業計算機課程的定位和設置

章欣欣，何原榮，張明華，鄧 健

（廈門理工學院 計算機與信息工程學院，福建 廈門 361024）

本文基于當前測繪信息化發展宏觀背景，以地理空間數據處理為核心，以測繪工程復合型人才培養為目標，研究測繪工程專業中計算機相關課程的地位和作用，通過比較分析計算機相關課程在國內高校測繪專業設置的現狀和問題，并在課程設置、教材更新、教學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”的課程設置結構，以期能提升測繪本科生對計算機課程的學習的熱情和效率，并以計算機相關技術作為紐帶，拓廣傳統測繪基礎知識體系.

測繪工程；計算機課程；教學方法

當前，地理空間信息、生物技術和納米技術已被認為是當今世界的三大新興技術.據統計，“十一五”期間，我國地理信息產業增幅超過300%.預計到“十二五”末，我國地理信息產業年產值有望超越2000億元.作為國家重點支持的科研領域，地理空間信息產業內容涵蓋了測繪、地理信息系統（GIS）、衛星導航（GPS）、遙感（RS）、計算機等多個學科專業［1］.各學科專業知識體系相互借鑒交融，逐步形成“專業互補、技術專攻、協同進步”的發展趨勢.各學科研究重點圍繞著時空數據為核心，以解決地理空間問題為目標，構建時空數據從獲取、存儲、顯示、到處理、分析、輸出以及應用的一體化功能框架［2］.不同學科差異體現在針對空間數據處理的側重點有所不同，例如測繪專業主要偏重于利用人工，借助測量專業儀器采集高精度的空間數據；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據.《測繪地理信息科技發展“十二五”規劃》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品的要求.因此，近年來隨著信息化測繪技術體系的逐步完善，測繪手段、測繪成果展示以及應用領域等都發生了質的變化.面對測繪學科由數字化向信息化轉變和發展所帶來的機遇和挑戰，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測繪技能型人才需求的前提下，進一步深化測繪人才的創新教育培養模式、拓廣學生的知識縱深體系、實現測繪復合型人才培養目標是當前需要考慮的重要問題.

1 測繪工程專業現狀

傳統測繪方式主要通過地面觀測技術、手工操作等方式進行數據采集和處理，其勞動強度大、時間周期長、測量精度低.隨著測繪學科由數字化階段向信息集成化階段的轉變，現代測繪方式正逐步向自動化、智能化、多樣化方向發展.技術的不斷革新必然導致行業對于測繪人才的需求結構也隨之變化，突出表現在三個方面：（1）勞動密集型向知識密集型轉變；（2）單一型人才向復合型人才轉變；（3）單一測繪學科向多學科交叉轉變［3］.因此，對于高校測繪人才的培養，首先必需結合時勢、因地制宜，制定科學合理的課程體系.在課程設置方面，一些研究指出，當前測繪人才培養的首要任務是明確人才培養的指導思想，即改革傳統單純的“知識型”，“技能型”教育模式，向以“實踐型”、“創新型”培養模式轉變.依據這一指導思想，要求測繪專業培養方案的制定需要在確保數理基礎知識掌握的前提下，對眾多測繪專業課程、交叉學科課程進行篩選，分清主次關系，突出重點.尤其要注重理清不同專業課程之間的交叉、關聯、銜接、耦合等關系，通過合并或歸類形成條理化、系統化的課程體系架構［4］.此外，在應用層面上，測繪作為一門應用型專業，宜結合目前一些院校“產學研結合”的教育發展方針［5］，推進高水平的教師隊伍建設、構建產學研結合的教學模式、加強校園同行業單位的密切聯系.通過聯合實驗基地培養等方式，充分了解市場需求和科技導向，一方面有助于專業適時、靈活的調整教學內容，另一方面也可讓學生盡早接觸社會，準確定位自我，進一步提高自我學習的積極性和能動性.

如圖1所示，國外高校的測繪工程專業，其教學內容采用以大地測量、工程測量、定位導航、地理信息系統四個主題為主體的專業培養模式.其中，大地測量和工程測量是傳統測繪是測繪專業人才必備的知識體系；而定位導航和地理信息系統則是同其它地理空間專業交叉發展的新興領域，極大的拓寬測繪技術本身的應用層面，也是測繪復合型人才的主要體現［6］.相比國外，國內高校對于測繪工程專業人才的培養在認識上還存在一定的偏差和滯后，主要表現在多數測繪專業院校對學生的培養重心仍舊集中在傳統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的銜接不足等缺陷［7］.其原因在于我國傳統測繪的定義同現代地理信息技術學科的交叉融合存在脫節.尤其是在同計算機技術相關方面的技術脫節十分嚴重.導致國內測繪工程專業培養體系普遍過于保守，使測繪工程專業畢業生的知識體系形成“孤島現象”，無法滿足當前測繪信息在環境、城市、國土等跨領域的研究工作［8］.

圖1 測繪工程專業培養模式

通過分析國外測繪專業建設體系發現，不管是傳統工測、地測，還是新興導航、地理信息主題，其實質都是圍繞空間數據處理這一核心問題.空間數據具有數據量大、時空復雜、多尺度等特征，因此對于空間數據的處理必須借助計算機技術，這也使得對計算機應用的熟練程度成為了衡量現代測繪人才教育培養目標的關鍵.然而，目前我國對于測繪工程專業計算機課程設置普遍還存在一系列問題，諸如課程設置目標錯誤、課程時效性差、缺少實用的專業教材、結構不合理等［9］，具體分析見下一小節.

2 存在的主要問題

對測繪行業本科生而言，早期傳統測繪學所要求的三大基本功，即“測、繪、算”的內涵在現代測繪行業中有了很大的變化.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，“測”變得更簡單，對操作技能的要求大幅度降低，因此“測”更多的體現在對儀器開發、工作原理以及性能的理解和掌握.“繪”指地圖繪制，目前有關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；“算”早期主要指測量項目中平差計算或者坐標轉換等常見測量計算，而現代測繪的“算”則指的是對空間數據模型的信息化處理.同過去相比，現在的空間數據具有處理量大、方式種類多樣、過程復雜等特點，因此，“算”的能力成了衡量學生對本專業知識水平的重要標準.本著高效的目的，對于海量數據的處理通常借助于計算機來完成，因此現代測繪工作者算的能力主要表現在掌握數據處理方法，軟件開發能力和軟件使用的熟練程度，即測繪應用領域的計算機技術水平.因此無論是從“三基”能力，或者是“五會”等衡量指標對現有測繪專業畢業生進行考量，都可反映出現代測繪行業對學生空間數據處理，尤其是借助于計算機技術處理空間數據的高要求［10］.目前國內高校測繪工程專業所開設計算機相關課程在數量上雖可滿足教學需要，但在課程質量、課程銜接方面存在許多缺陷，特別是也缺少相對應的專業課程實踐，具體主要體現在以下幾點：

2.1 計算機課程設置培養目標錯位

對測量專業而言，測繪知識和技能的教育是專業核心，而計算機技術更多的是作為一種工具，在實踐環節中起作用［11］.在實際工作中，通常需要能既懂測繪專業知識和基本技能，又能熟練時候用各種測繪專業軟件的技術人才.這就要求在教學過程中能夠形成以基礎知識引導實踐內容，以實踐方式加深知識理解的螺旋式教育模式.一方面加深學生對于測繪空間數據模型、數據操作等知識的掌握，另一方面也可培養學生的自我學習和動手實踐能力.因此計算機技術課程的開設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.目前國內高校對于計算機課程的設置過多的關注客觀需要，反而忽視了學生主體的發展需求，片面的強調知識的掌握和技能強化.

2.2 計算機相關課程設置結構不合理

目前，我國測繪工程教育課程體系普遍存在不合理的現象，主要表現在：知識結構搭配不合理，偏重計算機理論課程，輕視了計算機實踐課程；側重基礎課程的普適教學，忽視計算機專業課程的深化.導致傳統計算機知識同測繪專業的交叉融合內容較薄弱，內在知識體系的銜接不夠，無法體現測繪計算機課程的教育特色.

2.3 計算機課程設置時效性不高，教材更新緩慢

我國學校測繪工程計算機課程內容主要借鑒計算機專業的基礎知識體系，受限于師資水平或者專業背景，一些課程，如C語言，VB語言的教案設計沿用多年，知識陳舊，更新緩慢，已跟不上計算機技術的高速發展的步伐.究其原因，一方面是因為測繪專業培養體系過于保守，新技術的成果沒有及時在計算機課程內容中得到體現和反映；另一方面，借鑒而來的計算機課程缺乏同測繪專業知識體系之間融會貫通，過于強調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，去重的課程設置，一方面加重了學生掌握基礎知識的負擔，同時也忽視了對學生自我學習、適應能力的深化和培養，甚至會使學生對重復性學習產生抵觸情緒，“學而非用”，“學而無用”的現象時有發生.

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測繪工程專業計算機課程設置方面的改進措施：

3.1 明確計算機技術在測繪工程專業中輔助工具的定位

依據專業課程總學分提出“5-2-3”的課程設置比例，即傳統測繪，包括大地測量和工程測量相關理論及實踐課程學分比例占50%，計算機技術相關課程占比20%，而定位導航、地理信息系統相關課程學分比例占30%.三者之間主次關系有所差異，主要表現在：傳統測繪課程是本門專業，是培養測繪本科生的立足點，因此占據最多比重；定位導航與地理信息系統是當前信息化測繪框架重點發展的應用技術領域，是傳統測繪知識體系的延伸和拓展；計算機技術課程是數字化、信息化測繪發展重要的輔助工具和實現手段，也是實現復合型人才培養的關鍵.按照課程性質劃分，計算機技術課程歸于應用工具類，其它兩種則屬于理論知識類，因此，學生逐漸掌握計算機技術的過程，就是傳統測繪和現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課程在測繪工程專業課程中應作為應用型的工具，起輔助作用.

圖2“5-2-3”測繪課程設置模式

3.2 以空間數據為核心，以數據處理為主線，設置有測繪專業特色的計算機課程

在確定比重的前提下，還需對計算機課程，尤其是編程基礎類課程（如C、VB、C#、Java）等內容進行篩選和去重，避免學生陷入對計算機基礎知識的重復學習，將原本依編程語言相互獨立的計算機課程根據空間數據處理流程融入到測繪本專業的知識體系中，突出測繪工程專業計算機教學的專業特色.例如，在學生首次接觸編程語言（C或C++）時，可把重點放和數據處理有關，如變量、函數、數組、指針、文件等基礎知識，在教學的過程中穿插講解結構化程序設計、面向對象程序設計思想，幫助學生養成良好的編程習慣.通過案例教學法從數據結構與算法課程、測量學原理課程中提取公式算法，作為實驗環節的有效補充，提高學生的編程能力，加深對專業基礎知識的理解和掌握；在隨后開設面向對象編程語言（如C#或Java）課程時，就可相對的減少基礎知識的課程比重，把課程重點、難點轉移到如開發環境、界面設計、網絡應用、以及測量平差課程等實際問題的應用層面，如圖3所示，通過階梯式課程設置讓學生能夠學有所長、學有所用.為實現以上目標，建議測繪專業講授計算機相關課程的專任教師應盡量選擇具有GIS、測繪交叉背景，又能夠熟練掌握計算機技術，或搭配有項目開發經驗的應用人才組成教學團隊.

圖3 階梯式課程設置

3.3 基于項目情境安排課程進度，形成產學研一體化的教學模式

測繪、計算機都是時效性、實踐性很強的專業課程，儀器操作和計算機技術更新換代十分迅速.作為高等院校應加強對社會需求、市場經濟發展和技術革新的調查和研究，建立學校與測繪生產單位的合作模式，按照科學的理論和方法設置專業課程教學大綱.針對具體課程，可先安排教師深入測繪單位、企業進行市場調研和溝通，基于實際項目或案例，采用項目情景式教學或者開放式實驗教學等方法設計課程結構，輔以項目成果建立課程的綜合評價機制，結合實踐教學等環節形成產學研一體化的教學模式，防止閉門造車、主觀臆斷的教學現象.

3.4 及時吸納國內外計算機技術在地理科學領域的最新成果，及時更新迭代教材資料和實踐案例

必修課課程設置相對固定，因此建議在開設選修課環節中加以改進，進一步強調對學生的知識面和就業能力的拓展，側重測繪新技術、新方法和相關行業測繪應用及管理等.對于新型技術的吸納和通過開設專家講座或學術報告會、產學合作辦學、科研轉化教學等手段，讓學生更多接觸現代測繪前沿技術，對包括GPS（RTK）測量、COR系統、激光三維掃描系統、測繪數據庫等現代測繪新技術進行較全面的學習.另一方面，可基于國家關鍵規劃背景，結合如房產測量、地理國情監測、土地確權等實際應用探索如無人機、三維全景等新技術的具體應用，進一步拓寬學生知識面和就業面，使學者能夠更好就業.

〔1〕曹俊茹，宋振柏.測繪工程專業教學改革實踐［J］.測繪科學，2007（06）：196-198+211.

〔2〕周麗娜，謝樹春.測繪工程專業中GIS課程的教學改革探討［J］.地理空間信息，2007（05）：124-126.

〔3〕張桂蓉，李紅，馬玉寶.淺談信息化背景下測繪工程教學改革［J］.科技創新與應用，2012（08）：225.

〔4〕汪志明，郭際明，花向紅.優化課程體系培養測繪工程專業創新人才［J］.測繪通報，2009（06）：74-77.

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〔6〕花向紅，鄒進貴，王澤民.構建復合型人才培養的測繪工程實踐教學新體系［J］.測繪工程，2003（01）：58-60.

〔7〕于斌.地理測繪人才建設與人力資源發展［J］.科技創新導報，2011（15）：216.

〔8〕楊英法，苗方朔.綜合職業能力模式課程體系構建［J］.中國教育學刊，2012（06）：68-69.

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〔11〕史富貴.測繪工程專業課程設置和教學計劃的探討［J］.礦山測量，2004（01）：56-57+54.

G642

A

1673-260X（2015）05-0230-03

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