測繪工程專業新工科課程體系改革實踐

楊容浩　李少達　秦巖賓　曾濤　李陽騰龍　譚駿祥

摘? 要：為適應新工科背景下測繪工程專業人才培養體系改造、升級的發展需求，在分析新工科的新要求、測繪行業發展的新需求和本專業的人才培養現狀的基礎上，結合測繪類專業教學質量國家標準、工程教育專業認證標準和學校要求，探索測繪工程專業課程體系的改革與重構。新的課程體系體現本專業“厚基礎、寬口徑、大類培養”“實踐育人”的人才培養理念和地質行業背景特色，融入系統的人工智能、大數據課程模塊。

關鍵詞：新工科；課程體系；智能化測繪；測繪工程；人才培養

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）12-0124-05

Abstract： In order to meet the development needs of the transformation and upgrading of the talent training system of surveying and mapping engineering programs under the background of new engineering disciplines， based on the analysis of the new requirements of new engineering disciplines， the new needs of the development of surveying and mapping industry and the current situation of talent training of this program， combined with the National Standard for Education Quality of Surveying and Mapping Specialty， the Criteria for Engineering Education Accreditation and the requirements of the university， the reform and reconstruction of the curriculum system of surveying and mapping engineering programs are explored. The new curriculum system embodies the talent training concept of "thick foundation， wide caliber， large category training" and "practical education" and the background characteristics of the geological industry， and integrates the systematic artificial intelligence and big data curriculum module.

Keywords： new engineering disciplines; curriculum system; smart surveying and mapping; surveying and mapping engineering; personnel training

隨著世界范圍內新一輪科技革命和產業變革的加速進行，我國先后實施了“創新驅動發展”“一帶一路”“中國制造2025”“互聯網+”等一系列國家重大戰略，以適應國際形勢變化并推動國內產業轉型升級[1-2]。為了主動應對變革，滿足新一輪國家戰略對工程人才提出的挑戰和需求，提升國家硬實力和國際競爭力，教育部于2017年2月開始，通過一系列政策和措施積極推進新工科建設[3]。新工科建設已經成為中國高等教育一道最為亮麗的風景線[4]。

根據《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》的文件精神，新工科建設主要圍繞“新理念、新結構、新模式、新質量、新體系”五個方面展開，其核心目的是引領高校改革工程教育體系，構建工程教育的“中國范式”，培養德才兼備的一流工程科技人才[5]。這里，新工科的“新”，既包括新的工科專業，又包括工科的新要求。前者意在構建全新的專業領域；后者側重對傳統工科專業的系統改造[3]。因此，對于具有悠久歷史，且歷久彌新的測繪工程專業，如何面向當前和未來的產業發展需求，實施系統的改造和升級，以順應新工科發展潮流，是測繪工程專業當前面臨的迫切命題[6]。

課程體系是專業人才培養的主要載體，是貫通教育理念與教學實踐之間的橋梁，在專業人才培養中具有承上啟下的關鍵作用；課程體系的重構是專業教育改革的首要任務[7]。基于新工科建設的大背景，本專業結合新工科的新要求、行業發展的新需求和本專業的人才培養現狀開展課程體系的重構，為本專業課程內容、教學形式、教學手段和課程評價等內容的改革奠定基礎。

一? 問題分析

（一）? 新工科的新要求

按照教育部的官方意見，新工科要體現五個“新”。對于“五新”，有不少解讀，其中有許多真知灼見，也有少許解讀不得要領[8]。但歸納起來，其實質就是要求高校面向創新型國家建設的重大戰略和制約社會發展的緊迫需求，抓住新一輪科技革命和產業變革的戰略機遇，創新工程教育體系，培養新興工程科技人才[6]。因此，對于新工科的新要求，可以歸納為以下三點。第一，必須面向“服務國家戰略”。不管是從專業的設置布局和升級改造，還是從專業人才培養的知識、能力和素質要求，都應該以“服務國家戰略”為目標；而且，從長遠來看，隨著國家戰略的調整和變化，這種“面向”必須是一個實時動態的過程，要求新工科專業在建設過程中，應該密切關注國家戰略需求和行業、產業發展狀況，找準自身定位，通過持續改進實時調整專業人才培養體系。第二，要立足于“新”。新工科建設要緊跟新一輪科技革命和產業變革的步伐，借力人工智能、大數據、云計算和物聯網等新技術，培養引領新技術、創新新技術和應用新技術的創新型人才，服務以新技術、新產業、新業態和新模式為特點的新經濟發展。第三，要敢于突破。新工科建設要緊緊圍繞“服務國家戰略”的根本目標，立足長遠、面向未來，突破思維定勢，突破現有學科、專業體系，突破傳統人才培養模式，通過不同學科、專業之間的交叉融合構建新專業、改造舊專業；通過融合不同教學理念、各種技術手段和各種社會資源創新工程人才培養模式。

（二）? 行業發展的新需求

測繪的基本任務是測定和表達各類自然要素、人文現象和人工設施的多維空間分布、多重屬性及其隨時間的動態變化[9]。作為一個技術密集型行業，相關技術的進步和發展促進了測繪行業的歷次變革。當前，在大數據、云計算、物聯網和人工智能等新興技術的驅動下，測繪數據獲取手段越來越多樣化、智能化和簡單化，測繪地理信息服務走向大眾化、網絡化和智能化，測繪行業正朝著智能化測繪的方向邁進[10]。

智能化測繪的核心要素包括知識和算法，其研究與應用涉及多學科的交叉與融合，是一項復雜的系統工程[9]。因此，智能化測繪階段不僅要求測繪高端人才掌握深厚的數理基礎和扎實的測繪專業能力，而且需要掌握大數據、人工智能的基本知識，以及熟練的計算機開發能力、多學科交叉能力、創新創業意識和國際視野[10-12]。

根據本專業近年來面向行業專家開展的人才培養目標和課程體系咨詢情況來看，測繪行業對測繪工程專業人才培養重點關注以下幾個方面的要求：①結合學校辦學優勢和特色，設置具有行業背景的特色課程，加強學科交叉能力的培養；②聯合企業結合實際工程項目開展教學，加強實踐能力培養；③關注學科發展前沿和相關高新技術，及時更新課程體系和教學內容；④加強管理、溝通、協調能力和寫作能力培養；⑤加強程序設計能力、數據處理能力的培養。

（三）? 本專業的人才培養現狀

成都理工大學測繪領域的科學研究和人才培養始于1956年建校之初設立的測量教研室，1992年開始試辦工程測量本科專業，1997年正式面向全國招生。本專業已經通過工程教育專業認證，現為“國家級一流本科專業建設點”“四川省特色專業”“四川省卓越工程師培養計劃試點專業”和“四川省測繪與地理信息工程本科人才培養基地”。

本專業依托“地球科學”國家一流學科和地質災害與地質環境保護國家重點實驗室，培養具有明顯地學背景、具備較強工程實踐能力、服務地方和行業發展需求的高素質工程應用型人才。辦學20余年，培養本科畢業生2 000余人，歷年就業、升學率位居學校各專業前列。本專業2017—2019年畢業生就業情況統計見表1。

表1數據表明，學生整體上直接就業率較高，但隨著升學率的升高，直接就業率逐年下降；學生就業主要面向省內工程單位，而且比例逐年升高；由于受自然資源行業形勢的影響，在自然資源行業內就業比率呈明顯下降趨勢。

二? 課程體系設計

（一）? 總體設計思路

本專業課程體系設計以適應國家新工科和一流本科專業建設新形勢，滿足《工程教育專業認證標準》和《測繪類專業教學質量國家標準》要求，以構建具有中國特色的測繪工程專業一流本科人才培養體系為總目標；以學校“三提一塑”人才培養理念為導向[13]，以“依托地學背景、服務地方經濟”為主線，以培養具有明顯地學背景、具備較強工程實踐能力、服務地方和行業發展需求的高素質工程應用型人才為目標。在課程體系設計中，遵循以下4點基本原則：①著重培養學生的實踐動手能力、創新意識、科學思維和主動獲取知識、分析解決問題的能力；②強調課程設置與教學設計，將科學素養與人文精神（特別是思想政治教育）貫穿人才培養的始終；③以綜合實踐促進設計、實踐和創新能力的培養，特別突出工程分析、設計、實踐和歸納總結能力培養；④面向地方和行業需求，通過加強與企業的溝通與合作，及時更新教學內容，緊跟市場步伐。

（二）? 課程體系設計

按照成都理工大學對人才培養方案修訂的總體指導意見，本專業課程體系按課程模塊和課程組進行設計和建設，分為通識教育、學科基礎教育、專業教育、實踐教育和個性化教育五個課程模塊，課程體系結構如圖1所示，具體學分安排見表2。

1）通識教育模塊。通識教育模塊由“必修”和“選修”兩部分構成。其中，“必修”包括思想政治理論、軍事、創新創業教育、大學體育、外語、網絡與信息技術基礎、大學生心理健康教育、專業導論和勞動教育課程；而“選修”包含人文藝術與中華文化傳承、社會科學與公共責任、科學探索與生命教育、工程技術與可持續發展、國際事務與全球視野五大課程群和文獻檢索與科技論文寫作網絡平臺在線通識課程。“必修”為全校通修課程；“選修”由專業確定，作為“必修”的補充，以滿足《工程教育專業認證標準》中“畢業要求”的非技術性指標達成培養需求，并特別加強了文獻檢索與科技論文寫作能力的培養。

2）學科基礎教育模塊。“學科基礎教育”模塊包括高等數學、線性代數、概率論與數理統計和大學物理（實驗）課程，按“厚基礎”的思路設置。

3）專業教育模塊。專業教育模塊包含“專業基礎”“專業核心”“開放選修”三個部分。其中，“專業基礎”和“專業核心”課程是專業教育的核心，覆蓋了《工程教育專業認證標準》（測繪地理信息類補充標準）和《測繪類專業教學質量國家標準》要求的知識體系。通過對這兩部分課程的學習，學生能夠掌握本專業系統的基礎理論、基本方法和技術，覆蓋空間數據獲取、處理、管理與應用的各個方面，體現了本專業“寬口徑”“大類培養”的人才培養理念。

“開放選修”即專業選修課程，按照“工程測量”“地理信息工程”“遙感科學與技術”三個專業方向進行組織。每個方向設置4門課程，8個學分，見表3。另有2個學分的“實踐訓練計劃”為必選環節。設置本課程模塊，是為學生根據個人喜好拓展和加深某一專業方向的知識創造條件。設置的三個方向，一方面，考慮了本專業傳統的辦學特色和優勢（服務地學領域的工程測量、遙感技術），另一方面，考慮了現階段本行業對人才能力的強烈需求（地理空間數據的分析與應用能力）。另外，在課程設置上，也注重體現地學特色和優勢。

4）實踐教育模塊。本專業實踐教學體系設計遵循認知規律和能力培養的循序漸進性，按照從初級認識到綜合應用、由驗證性實驗到設計性實踐的思路，主要分為依附于課程的“課間實驗”和“集中性實踐環節”兩部分。“課間實驗”以驗證性、認知性實踐活動為主，培養學生的認知能力和動手操作能力，并加深對課程理論知識的理解；“集中性實踐環節”（實踐教育模塊），旨在培養學生靈活運用課程相關知識進行工程設計和技術研究，以及綜合運用專業知識創造性解決復雜工程問題的能力，包括課程設計（實習）和綜合性實踐。本專業“集中性實踐環節”按照“單元-模塊-系統”的“分層次、模塊化”思路設計（如圖2所示）。

5）個性化教育模塊。本模塊包含三個可選子模塊，即“本碩銜接”“跨專業交叉”“就業創業能力提升”。本專業學生需從中選擇其一進行修讀，至少4學分，為畢業后進一步深造或者就業、創業奠定基礎。“本碩銜接”課程模塊以介紹本專業前沿理論、方法為目標，設雷達干涉測量原理與方法、空間大地測量學和專業前沿講座課程。“跨專業交叉”課程模塊面向人工智能和大數據方向，開設機器學習、模式識別與計算機視覺和時空大數據分析課程。“就業創業能力提升”課程模塊面向行業發展前沿和重大需求，開設測繪工程案例分析、測繪新技術專題和行業認識與職業規劃課程。

三? 結束語

本專業在學校總體框架要求下，對照《工程教育專業認證標準》（含補充標準）和《測繪類專業教學質量國家標準》，結合本專業人才培養定位、專業現狀和行業發展需求，瞄準新工科發展新需求，經過六年三輪的反復調研、討論和修改完善，形成了新版的人才培養方案和課程體系。本課程體系具有以下特點。

1）體現了“厚基礎、寬口徑、大類培養”的人才培養理念。通過必修課程全面覆蓋測繪類專業的核心知識體系，并確保重點課程的學時；采用模塊化的形式設計專業方向課，實現寬口徑分流。

2）體現了地學特色。依托我校“國家級地質學實驗教學示范中心”等優勢平臺開設普通地質學和地質認識實習（2周）課程，夯實地學基礎；并開設與地質災害應急、監測和地學分析相關的系列課程，體現地學特色。

3）融入了系統的人工智能、大數據課程。在專業必修課中開設人工智能基礎課程，再結合測繪數據處理的特點，面向“時空大數據分析”和“圖像處理與分析”兩個關鍵點，通過選修模塊開設系列課程，將人工智能、大數據處理的理論和方法引入測繪工程專業人才培養課程體系。

4）采用系統的實踐教學體系培養綜合素質和能力。采用循序漸進的方式，按照“單元-模塊-系統”的思路設計實踐教學體系，通過實踐教學落實學生綜合素質和能力的培養。

參考文獻：

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基金項目：四川省2018—2020年高等教育人才培養質量和教學改革重點項目“面向‘新工科建設的多路徑創新型人才培養體系構建與實踐”（JG2018-462）；成都理工大學2021—2023年高等教育人才培養質量和教學改革項目“以學生為中心的課程教學模式改革與實踐——《以數字地形測量學》為例”（JG2130005）

第一作者簡介：楊容浩（1978-），男，漢族，湖北天門人，工學博士，副教授。研究方向為測繪領域的教學、科研。