测绘地理信息类专业应用型人才培养方案研究——以山东建筑大学为例

史同广，刘晓慧，蔡菲

（山东建筑大学测绘地理信息学院，山东济南250101）

0 引言

随着空间信息、计算机和网络通讯等新技术的发展，测绘领域中以全球定位系统 GPS（Global Positioning System）、遥感 RS（Remote sensing）和地理信息系统 GIS（Geographic Information System）为代表的“3S”技术的发展及应用，使测绘学科的理论、方法和技术体系都发生了很大的变化，同时也在国防、城市规划、城市建设、环境、交通、国土资源等领域有了广泛的应用［1－3］。随着经济社会的发展，测绘产业已经成为国家社会信息化重点支持和优先发展的领域。据中国地理信息产业大会发布的报告可知，2017年中国地理信息产业保持稳定增长、结构优化的发展态势，产业总产值预计达到5180亿元，同比增长18.8%［4］。未来的3～5年，地理信息产业将迎来新的变革和机遇［4］。测绘地理信息作为新兴的信息产业，面临着发展和普及两重任务，所以需要“研究型”和“应用型”两个层次的人才［5］。培养适应地方社会经济发展的应用型人才是地方高校人才培养新的办学定位和使命［6－7］。国家经济社会发展对测绘地理信息的需求迅速增长，应用型人才的培养也随之成为社会的迫切需求。因此，培养大批适应测绘地理信息产业需求、具备较高综合素质与专业技能的应用型人才，是地方本科院校测绘地理信息类学科的主要任务。

在国际上，尤其是经济发达的国家和地区，专门的应用型人才培养早已存在。美国的应用型本科教育由技术教育的大学和技术学院、社区学院、工程教育共同构成［8］；德国有一类和我国本科教育水平相当的高等专科学校，专门用于培养应用型人才［9］。在国内，测绘工程专业的一级学科是测绘科学与技术，地理信息科学专业的一级学科在不同的学科背景下分别是地理学、测绘学及计算机科学。新浪教育对高考院校库的统计数据显示，目前国内开设测绘工程专业的院校有130所，开设地理信息科学专业的院校有128所，开设遥感科学与技术的院校有25所［11］。可以看出，测绘地理信息类本科专业建设和人才培养已形成多元化和规模化发展的格局。如何在规模化的人才培养过程中，培养行业急需、实践能力与知识应用能力强的高技能人才，实现与行业、企业的对接，是测绘地理信息类专业人才培养的主要任务。对测绘地理信息类应用型人才的培养已有很多的研究和探索［5，12－14］，然而，由于各高校背景、层次等方面的差异，对于应用型人才的培养模式依然需要不断探索。以山东建筑大学为例，主要存在以下问题：（1）《地理信息系统本科专业人才培养方案（2010版）》和《测绘工程本科专业人才培养方案（2010版）》（以下统称“2010版培养方案”）对学生实践应用能力的培养要求有所偏差，理论教学与实践教学环节没有建立有效的关联和整合，实践教学内容和学时不足，无法使学生结合实践过程真正掌握理论知识；（2）课程体系设置及教学内容与社会需求不一致。在开办测绘地理信息类专业时，课程体系的构建主要依托其它已有相关专业，如《地理信息系统本科专业人才培养方案（2010版）》专业培养方案中开设了交通工程概论、道路勘测等依托于交通工程学科的课程，不能很好的满足当前测绘地理信息类应用型人才的社会需求。

针对上述问题以及山东建筑大学的特色，文章以培养测绘地理信息类专业应用型人才的创新实践能力为中心，制定符合应用型人才培养需求的专业培养方案，构建理论与实践相平衡的课程教学体系，改革实践教学体系和教学方法，使学生打下扎实的理论基础，引导并发掘学生的创新应用思维，提升学生的专业综合素质和创新实践能力。

1 测绘地理信息类应用型人才专业培养方案

1.1 应用型人才应具备的素质特征

通过对山东建筑大学测绘工程专业与地理信息科学专业毕业生及用人单位的调查发现，测绘地理信息类专业应用型人才应该具备良好的素质特征，即（1）要具备良好的思想道德素质、人文素质以及身心素质，能够做到爱岗敬业、遵纪守法、求真务实、团结合作，有较好的语言文字的组织表达能力，身体和心里素质良好；（2）应该具备满足业务工作需求的专业素质，能够独立的提出问题、分析并应用专业知识解决问题，具备一定的创新应用能力，有较强的团队合作意识。

1.2 测绘地理信息类专业培养方案的构成

根据社会调查与岗位分析，为了制定符合测绘地理信息类应用型人才培养需求的专业培养方案，对2010版培养方案中存在的问题进行探索和修订，制定《地理信息科学本科专业人才培养方案（2015版）》和《测绘工程本科专业人才培养方案（2015版）》（以下统称“2015版培养方案”），构建理论和实践相平衡的课程教学体系，并完善实践教学体系和内容，为培养复合型、创新性应用型人才建立制度保障。如图1所示，测绘工程专业和地理信息科学专业培养方案由通识教育、学科专业基础教育、专业方向教育、实践教学等4部分组成。通识教育的目标是培养学生的思想道德素质、人文素质和身心素质；学科专业基础教育和专业方向教育的目标是使学生掌握扎实的专业基础知识和学科方向知识，具备扎实的专业基本技能，并了解本领域国内外最新技术现状和发展趋势；实践教学的目标是通过实践激发学生的创新应用能力。应用型人才培养的“一个中心”是指培养学生的创新实践能力，因此实践教学在2015版培养方案中占有重要的地位。在一定的学科专业理论知识基础之上，通过课内、外实践，了解测绘地理信息行业实际工作内容，提高对测绘地理信息行业各类工作的认识、理解，学习如何应用理论知识解决工程实际问题，形成理论和实践“两个课堂”的课程教学体系。

图1 培养方案构成图

2 测绘地理信息类应用型人才专业课程教学体系

应用型人才培养的目标是培养面向行业工作一线的技术应用型人才，主要致力于将理论与技术转化为实际生产力，从而解决社会现实问题和生产实践问题。因此要把基础理论和技术应用能力的培养作为主线来构建课程体系［12］，实现培养学生的创新实践能力的中心目标。

2.1 课程体系三层结构

以培养学生的创新实践能力为“一个中心”，构建理论和实践“两个课堂”，形成基本技能、专业技能和综合技能“三个层次”的课程体系结构。其中，基本技能主要培养专业素质所必须的5类基础知识；专业技能培养学生基本的业务技能；综合技能依据专业的不同和学生的差异划分为不同综合技能。山东建筑大学开设的测绘工程和地理信息科学2个专业的层次结构分别如图2、3所示。

图2 测绘工程专业课程体系结构图

图3 地理信息科学专业课程体系结构图

2.2 课程体系优化设置

教学内容、课程体系改革是人才培养模式改革的主要落脚点。紧密结合地方经济建设、行业的人才需求和学生的个人发展需要，以有利于拓宽知识面，增强学习兴趣和创新能力，促进个性发展为目的，注重知识体系的层次与衔接，按照“明确专业技能，抽取关键知识，形成核心课程”的理念进行课程设置，通过“删、减、并、增、留”等措施，进一步优化课程结构。通过研究每门课程在人才培养过程中的作用，合理设置先修课，加强不同课程之间的知识纽带关系，初步构建以专业主干课程和选修课程模块相结合的课程体系。同时注重课程内部的逻辑关系，压缩理论讲授时数，增加实践教学时数，体现应用型人才的实践应用能力培养的中心目标。在由2010版培养方案到2015版培养方案的修订过程中，地理信息科学专业理论教学由2146学时压缩为1924学时，实践教学由350学时增加到416学时；测绘工程专业理论教学由2172学时压缩为1915学时，实践教学由332学时增加到369学时。

在测绘工程专业的课程设置上，充分考虑学校的传统优势学科是土木工程和城市规划，在专业限选课上设置了土建工程概论、工程地质和城市规划原理等，使学生能更好地胜任土建工程、城市建设中的测量工作及相关专业工作。计算机技术已是引领测绘数据处理的关键，因此，增设了网络GIS设计与实现、GIS软件应用和测量程序设计与MATLAB实现等课程。随着测绘新技术在生产实践中的普遍应用，增设了测绘科学与技术进展、激光雷达测量技术与应用、微波遥感、城市三维可视化等测绘新技术相关课程。

在地理信息科学专业的课程设置上，结合学校传统优势学科城市规划与城市建设在当代对GIS应用的现实需求，强化GIS软件应用与开发等内容的教学，使学生在学习专业知识的过程中可以结合具体应用领域进行强化认知，从而能够胜任相关应用领域的工作。随着智慧城市的建设与发展，为了让学生了解实际应用需求，增设了GIS空间分析、三维激光扫描数据处理、遥感科学技术与进展等课程；考虑到目前大数据研究和快速应用开发的需要，增设了Python程序设计和IDL应用开发，同时删掉交通工程概论、道路勘测设计等课程。

2.3 教学内容改进设计

在由2010版培养方案到2015版培养方案的修订过程中，根据社会对专业人才的需求，对各课程计划学时进行整体优化和调整，从教学内容上重视学生的应用型能力的提高。删除过时的内容，不断增加新的前沿的内容，使学生走出校门就能尽可能的适应行业工作的要求。内容设置上与课程后续的专业课建立一定的关联，并与生产实际以及日常生活紧密结合，便于学生深入理解理论知识。

随着摄影测量进入了数字摄影测量阶段，摄影测量学课程的教学重点主要是数字摄影测量部分。由于数字摄影测量与计算机立体视觉紧密联系，从而把数字图像处理、模式识别技术和计算机立体视觉理论大量地引入到摄影测量中。面向对象程序设计、数据结构等计算机类课程是学生以后学习数字测图与GIS软件开发的基础，因此在教学内容设计上增加了一些简单的具有空间信息的例子进行讲解，使学生逐步熟悉专业要求。在数据结构这门课程中，对部分典型数据结构，可以结合其在GIS软件中的应用，讲解数据结构的概念、算法，并以实际生活中的例子作为案例。如数据结构“图”的讲解过程中可结合日常出行中各类地图软件提供的出行路线规划进行，为GIS中路径分析的程序设计打下理论基础。对于地图学、GIS原理、计算机地图制图和GIS软件应用等在内容上衔接性和重叠性比较强的课程，统一规划实践教学内容，每门课程的实验内容针对不同的重点进行设计。

2.4 教学方法改革创新

为了使测绘地理信息类课程的教育顺应时代发展，除了利用现代计算机多媒体技术资源来组织教学，研究改变传统单纯口授的教学方式，同时采用启发式、实例化、探究式教学方法，强化师生间和生生间的交流互动，通过引导学生的活动来提升学生的主体性［15－16］，培养其创造性思维及创新实践的能力，以提高教学效率。如摄影测量、数字地面模型等理论性和实践性都很强的课程，通过成立多个学习小组，教师布置学习专题，学生以小组为单位搜集相关资料，开展课堂专题讨论，增强学生对专业知识的认识与理解。而数据结构等比较抽象且理论性很强的课程，通过生活中的实例进行恰当的比喻，如数据结构“队列”类似于有车辆行驶的道路，同时采用动画的形式进行教学演示，把抽象的概念和理论变为直接、具体和生动的实例说明，静态的文字解说变为形象的动画演示［16］，使学生更容易理解并轻松的输入到自己的知识体系中。对于GIS原理等理论性和实践性强而且贯穿多门专业课程内容的专业基础课，通过与生活中熟悉的场景与主题进行引入，使学生在学习过程中能够不断将理论知识和实际应用场景联系起来，在授课过程中利用实例图片、动画、典型案例等多种形式进行直观的展示，增强学生的理解和认识。

3 测绘地理信息类应用型人才专业实践教学体系

3.1 实践教学体系构建

实践教学与理论教学具有密切的关系，理论教学使学生掌握理论基础，实践教学以理论知识为指导，同时有效提升学生对理论的认知。在山东建筑大学《测绘工程本科专业人才培养方案（2015版）》中，课程总学分为158学分，其中实践教学学分为64学分，占总学分的40.5%；在山东建筑大学《地理信息科学本科专业人才培养方案（2015版）》中，课程总学分为156.5学分，其中实践教学学分为60.5学分，占总学分的38.7%。实践教学环节按组织形式分为课内实践和课外实践，涵盖专业人才培养目标中要求学生必须掌握的学科专业技能。围绕培养学生创新实践能力的“一个中心”，采用课内实验、实习和设计等课内实践教学环节，以及创新实践、社会实践和创业实践等课外实践教学环节来完成，如图4所示。其中，实习环节包括集中实习、生产实习和毕业实习，设计环节包括课程设计和毕业设计，创新实践环节通过学术讲座、创新能力培训促进学生参加开放实验、科技竞赛等实践活动，创业实践包括实验开发项目、学术讲座和创业培训。实践环节注重课内与课外、校内与校外的有机结合，着重培养学生实践技能、科技创新精神和创业就业能力。

图4 实践教学体系图

3.2 实践教学方法改革

3.2.1 健全实验教学内容

课内实验的实验内容要围绕理论课教学内容进行合理的设置，使学生在实验过程中能更好地理解课堂上讲授的理论知识，并掌握一定的基本操作技能，为集中实习和课程设计等集中实践环节的开展奠定基础。在实验内容设计中，及时删除教学内容滞后的实验，减少理论验证型实验，同时增加综合性、设计性的实验内容，使整个实验体系能够与理论教学有效融合并不断更新，使学生从被动得到实验结果变为主动积极地思考实验方法与过程，培养学生综合运用所学知识的能力。

3.2.2 创新实践教学方法

实践教学方法与实践教学内容相呼应，通过实践教学的不同环节与方法从多层次、多方面激发学生的创新意识，培养学生的实践能力。对于一些专业基础课，需要通过示范操作使学生获得基本的操作技能，可将多媒体技术引入到实践教学过程中，提高教师演示的效率，让学生能有充分的时间积极、主动地进行操作实践。对于专业课实践教学，教师可在实践课程前与学生进行充分的沟通和交流，合理布置实践任务，并在实践过程中通过设置一些引导性的问题，激发学生主动思考和动手实践的积极性，实现传统的“教师为主”模式向“学生为主体、教师为主导”模式的发展［13］。

3.2.3 “开放式”实验教学平台

通过构建“开放式”实验教学平台，指导老师把科研课题转化为一些难度适中的开放性实验项目让学生参与［16］，使学生能够从被动完成课堂实验任务发展到主动设计实验内容，激发学生的创新意识和实践积极性，培养学生实践动手能力，从而满足部分学生个性化发展的需要。2012—2016年，共有63项校级开放实验进行立项并已验收。

3.2.4 组织学生积极参加专业竞赛

为了提高学生的专业兴趣和爱好，让学生对专业知识的应用有深入的认识和理解，鼓励学生组队积极参加全国高校GIS技能大赛、全国大学生GIS水平大赛、全国高校大学生测绘技能大赛、山东高校大学生测量技能比赛等各类国家级和省级的专业竞赛，培养学生的创新思维能力与团队合作能力。2012—2016年，在多位老师的积极指导下，学生在省级及以上专业科技技能大赛中获奖49项，2016年获得国家级大赛特等奖3项。

3.2.5 推进“产学研”一体实践教学模式

将行业领域相关企业对人才的技能需求和教师的科研课题与实践教学结合，形成“产学研”一体化的实验教学模式，锻炼学生的业务技能和综合素质。（1）与测绘地理信息类企事业单位建立长期合作关系，建立实习基地，安排学生走出校门参与企业生产，给学生提供更多的接触实际项目的机会；同时请有丰富经验的企事业单位技术工程师来给学生传授测绘地理信息工程和技术的实际操作技巧，培养学生未来职业目标所需的专业技能和综合能力；（2）将教师科研课题的相关内容通过开放实验和毕业设计的形式融入实践教学内容，为学生提供创新实践的途经。

3.3 实验教学资源建设

3.3.1 注重实验指导书的共建

以行业需求为主导，以提高学生创新能力和实践能力为宗旨，对实验课程体系进行优化与整合，保证实验指导书在有一定行业背景的企事业单位参与和指导下制定与编写，学生学习的内容更加贴近行业现状和生产实际。同时，进一步加强科研课题引领的作用，主动淘汰过时的教学内容，及时把学科研究的新成果充实到教学内容中去，并积极编写能反映学校特色和最新科研成果的有创新的实验指导书。

3.3.2 构建信息化和网络化的实验教学平台

不断加强信息化和网络化实验教学平台建设，使学生能够观察实验过程并分析实验原理，提高学生对实验的学习兴趣和效率。如利用远程同步平台实现在线的实验教学演示与讲解，同时针对实验中出现的问题，可以开展在线交流。

4 结语

文章以山东建筑大学为例，通过对测绘地理信息类专业应用型人才培养方案进行研究和探索，以培养学生的创新实践能力为“一个中心”，构建理论和实践“两个课堂”，形成基本技能、专业技能和综合技能“三个层次”的课程体系结构。在理论教学中，注重课程体系设置、教学内容设计以及教学方法改革，从而促进学生主体作用的发挥；在实践教学中，注重完善实践教学体系、改革教学方法以及建设实验教学资源。

随着“智慧城市”、“新型城镇化”的快速发展，以及无人机等测绘新技术的普及，需要不断改革和完善教育教学方法，面向工程实际应用开展具有较强针对性的实践教学，提升测绘地理信息类专业应用型人才的综合素质和创新实践能力。

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