专业认证背景下的“计算机地图制图”课程教学改革

2013-12-06 09:00王延亮司海燕
测绘工程 2013年6期
关键词:制图测绘计算机

王延亮,刘 妍,司海燕

(黑龙江工程学院 测绘工程学院,黑龙江 哈尔滨 150050)

为全面落实教育部、财政部实施“高等学校本科教学质量与教学改革工程”决定,规范我国高等学校工程专业教育,构建我国高等工程教育质量监控体系,全面提高工程专业教学质量,教育部决定在全国开始实施工程教育专业认证,此举得到各高校的积极响应,一时专业认证工作在中华大地上风起云涌。

通过专业认证,可以促进学科建设和发展,推进工程教育改革,加强工程实践教育,提高教育质量。构建我国工程教育质量监控体系,建设更合理的教育体系,提高专业在全国高等学校同类专业中的竞争优势,更好地保障及拓宽生源质量及毕业生就业渠道;建立与注册工程师制度相衔接的工程教育专业认证体系;吸引工业界的广泛参与,进一步密切工程教育与工业界和社会的联系,提高工程教育人才培养对工业产业的适应性;促进我国工程教育参与国际交流,实现国际互认。今年我校在教育部高等学校测绘类专业教学指导委员会的指导下,测绘类专业认证工作蓬勃开展。面对专业认证的新要求、新形势、新起点,作为专业课的“计算机地图制图”教学也必须相应改革。

1 “计算机地图制图”和专业认证的不适应性

专业认证对毕业生的10条标准中,对专业教学的要求是:掌握工程基础知识和本专业的基本理论知识,具有系统的工程实践学习经历;了解本专业的前沿发展现状和趋势;具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力,设计过程中能够综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素。可见,专业认证充分体现“以学生为中心”,重视实践,直接面向企业,着重考核创新意识和创新能力的培养,重点是考查学生在专业学时中“学生真正收获了什么”。

“计算机地图制图”是基于地图学与地理信息系统,旨在解决地理数据在媒介上的可视化问题。“计算机地图制图”研究的是将各种数据源传入专业制图软件平台,经数据处理、图形编辑、符号化和图形输出,最终生成电子地图或其他地图产品[1]。目前,“计算机地图制图”呈现了3大发展趋势,即二三维一体化、大数据化和移动互联化。随着移动互联网和大数据时代的到来,“计算机地图制图”面临前所未有机遇。

传统的“计算机地图制图”教学内容陈旧,主要包括基本原理和概念、硬件和驱动程序、矢量数据结构、地图符号和程序、数字化与数据管理、普通地图编制、专题地图编制、4D产品的生产等。上述内容与时代明显脱节,且与其他专业课的教学内容有重叠之处(见表1)。如地图投影、普通地图编制中的地图分幅编号、地形图符号、地图数字化等内容,与“地图学”、“数字测图原理与方法”中的内容有重合;矢量数据结构、数据管理等内容,与“地理信息系统原理”有重合。而上述专业基础课开课时间多早于作为专业限选课的“计算机地图制图”,因此,在课时简约的情况下,导致传统“计算机地图制图”教学内容对其他课程具有较大的依赖性[2-3]。从表1可以看出,与“计算机地图制图”直接相关(或有重叠)的其他专业课总学时已占到专业基础课总学时的40%。可见,改革“计算机地图制图”教学的课程内容和教材迫在眉睫。

表1 与计算机地图制图相关(或有重叠)的课程

另外,传统的“计算机地图制图”还偏重原理和面向出版的平面电子地图工艺技术的现状,知识体系的整体连贯性不够强,学生学习后收获不明显。

2 基于专业认证需求的“计算机地图制图”教学改革

2.1 理论教学内容改革

受大数据和移动互联网的影响,“计算机地图制图”理论教学内容将摒弃以往传统教学理论,而重点教授三维地图和动态地图制图内容。

1)三维地图。三维地图是按照一定比例对现实世界或其中一部分的一个或多个方面的三维、抽象的描述(或综合),其形象性、功能性远强于二维地图。三维地图是利用虚拟现实技术建立的地面三维模型,它运用多媒体技术和三维可视化技术将图形、图像、文字、数据、声音等纳入统一的窗口系统下管理,使其具有虚拟、动态、交互和网络特征。

三维地图制图选用3DMAX为教学软件,3DMAX是一款具有富导入导出功能的三维建模主流软件,它可以将野外测量数据*.dwg文件直接导入,进行地图符号化,生成逼真的三维立体地图。同时,3DMAX还具有良好的二次开发环境,可以编写脚本代码,设计独立的三维电子地图集。在利用3DMAX教学的过程中重点内容是三维地图符号的设计与制作,包括三维点状符号的设计与制作、三维线状符号的设计与制作、三维面状符号的设计与制作。

2)动态地图。精彩的移动互联时代不乏动态地图的身影。动态地图是实现移动互联地图显示、分析、查询等功能应用的基础。如2013年黑龙江同江段的洪水缓冲区的动态分析与汛情的动态演示,鼠标在整幅地图上滑动,所指的位置就会显示出这一地方的地名;如果点击鼠标则这个地方的显示比例将会放大,可以看到更为详尽的信息;如果设置水位可以模拟显示洪水淹没区和泄洪区的情况等。总之,利用动态地图制作地图更为形象、逼真,易于地图使用者获取地图信息。Flash软件因其具有体积小、精度高、安全性强、动态性好等特点成为动态地图教学的不二选择。利用Flash设计制作动态地图大致包括两大部分:一是主界面的设计与制作,包括如鼠标滑过会显示地名文字的效果;二是演示动画的设计与制作,如鼠标点击一块区域之后,这块地方将由小变大,显示出详细的内容信息。在使用Flash制作电子地图时,清楚的条理是制作优秀动态地图的前提,教学过程中需要重点培养。

2.2 教材改革

近些年,与传统的“计算机地图制图”教学相配套的多部高校教材,如艾自兴的《计算机地图制图》、何宗宜的《计算机地图制图》、闫浩文的《计算机地图制图原理与算法基础》、孙以义的《计算机地图制图》等[4-6]。上述教材是多年来各高校的“计算机地图制图”课程的授课基础,但是它们或偏重制图原理、算法,或介绍某一二维制图软件程序(ACAD、CorelDraw、MapInfo、Delphi等)[7],已 不能适应新时期专业认证的现实需要。“计算机地图制图”课程的教材必须与时俱进。教材需要围绕三维地图的设计与制作、动态地图的设计与制作、网络地图的设计与制作三部分展开,每部分以一款软件为例讲授制作地图的原理与方法,重视学生动手实践能力和创新能力的培养,确保理论贯穿始终,工程意识潜在培养。

2.3 教学方式与手段的改革

传统的“计算机地图制图”教学方法紧密围绕传统教学内容展开,以理论教学为主,采用“1∶1”模式授课,即一次理论课、一次上机的模式。理论课堂教学主要靠老师“启发式”教学和“演示法”教学,学生需要认真听、认真看、认真记笔记,教学形式单一;上机课上学生按照上机指导书上面的要求和任务完成相应练习,教师一对一指导,教师指导任务繁重,学生练习时间不足,学习成果不突出。

专业认证体系对学生能力培养提出了全新的要求,教学方法和手段必须与之对应。理论课教学在保持“1:1”授课模式的前提下,除采用“启发式”教学和“演示法”教学外,还可以采用“同步式互动”教学方法,可直接设在实验室,允许有条件的同学携带手提电脑,学生随同老师的讲解操作软件。“同步式”互动教学方法可以提高学生的学习兴趣及动手能力,促进师生互动,提高学习效率,丰富授课内容,调节课堂气氛。“同步式”互动教学方法已在各高校得到广泛应用。

2.4 实践课教学方法变革

专业认证把对实践教学环节的考查放在突出位置,对培养学生的工程应用能力要求高。实践性教学改革一定要与此相适应,与上述的“同步式”互动教学方法相对应的是“异步式”互动教学方法。这种教学方法有人称之为“基于项目(任务)的学习法”[8],即在开课初,下达本课的全部实习任务,仅附有简单概略的说明和要求(包括基于3DMAX设计与制作三维地图的完整训练内容和基于Flash设计与制作动态地图的完整训练内容)。学生可根据学习兴趣和能力自主安排上机练习和实践进度,每节课老师负责答疑解惑,每节课督促检查实验报告,课程中期提交基于3DMAX设计与制作的三维地图实验成果,课程末期上交基于Flash设计与制作的动态地图实验成果。

基于项目(任务)的互动教学方法能够实现分层教学,动手能力强的同学可以自主安排学习进度,不必浪费他们的时间;动手能力不足的同学可以有充足的的时间钻研某个难题,提高解决问题和分析问题的能力。最终确保每一位同学都能够学有所获、学有所成,且都能够提交两份完整的个性鲜明的地图作品。

2.5 师资队伍建设

《国家中长期教育改革和发展规划纲要2010-2020年》指出:“教育大计,教师为本。有好的教师,才有好的教育”。专业认证更加强调教师在人才培养中的关键作用,要求有一支高素质的师资队伍,要求教师具有足够的教学能力、实践能力、专业水平、工程经验、沟通能力、职业发展能力,并且能够开展工程实践问题研究,参与学术交流,教师的工程背景应能满足专业教学的需要。但目前,计算机地图制图课程青年教师比重偏大,教师队伍中具有高学历、高职称和实践经验的教师比例较低,现实和需求矛盾比较严重。应建立一套开放型师资管理模式,引进企业高端人才,或在高校与知名企业间建立一条绿色通道,使学校教育更加紧密联系企业,充分利用企业的人才和资源,建立和培养一支既懂教育、科研,又懂生产的教师队伍。或从企业聘请优秀工程技术人员到校任教、选派青年教师到企业顶岗锻炼,建立高校和企业人才交流的动态机制[9]。

3 结 论

专业认证是国际工程教育改革与创新的潮流,是提高工程教育质量的重要举措,促进了被认证专业的建设与教学改革。专业认证倡导的“以学生为中心”,“重视实践”,“注重学生能力培养”,“着重考查学生学到了什么?”,与当前教育部推进的“卓越工程师计划”、“CDIO”工程教育理念相辅相成,各得其所。在各个范围、各个层面全面推进了工程教育理念的创新和质量的提高,我校作为首批“卓越计划”的试点专业[10],“计算机地图制图”的教学改革和创新只有放在专业认证的背景下思考,才能绽放出奇光异彩,才能结出坚实的硕果。只有抓住专业认证的契机,秉承CDIO工程教育理念,一个环节、一门课地逐个攻坚,才能实现整体专业建设的升华与完善,将“卓越计划”落到实处,并全面提高其市场竞争力和社会影响,达到预期的效果。

[1]杜培军.计算机地图制图原理与方法[M].北京:中国矿业大学出版社,2005.

[2]苗蕾.“数字地图制图”课程教学实践与思考[J].测绘通报,2009(7):75-77.

[3]曹先革,杨金玲,马俊海,等.基于CDIO理念的“数字测图原理与方法”课程教学改革探索[J].测绘工程,2013,22(2):94-96.

[4]闫浩文,褚衍东,杨树文.计算机地图制图原理与算法基础[M].北京:科学出版社,2008.2

[5]何宗宜.计算机地图制图[M].北京:测绘出版社,2008.

[6]孙以义.计算机地图制图[M].北京:科学出版社,2002.

[7]刘妍,司海燕.应用型高校新模式下测绘CAD课程体系变革[J].测绘工程,2012,21(6):92-96.

[8]王丽英,王崇倡.项目教学法在“土地利用动态监测”中的探索与实践[J].测绘工程,2013,22(1):94-96.

[9]柯福阳,赵显富,孙景领,等.测绘工程专业校企合作工程实践教育中心建设[J].测绘工程,2012,21(5):93-96.

[10]王文福.基于卓越工程师培养诉求的教学改革的理性思考[J].测绘科学,2011,36(3):247-249.

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