围绕空间数据为核心培养复合型测绘工程人才——探讨测绘工程专业计算机课程的定位和设置

章欣欣，何原荣，张明华，邓 健

（厦门理工学院 计算机与信息工程学院，福建 厦门 361024）

围绕空间数据为核心培养复合型测绘工程人才
——探讨测绘工程专业计算机课程的定位和设置

章欣欣，何原荣，张明华，邓 健

（厦门理工学院 计算机与信息工程学院，福建 厦门 361024）

本文基于当前测绘信息化发展宏观背景，以地理空间数据处理为核心，以测绘工程复合型人才培养为目标，研究测绘工程专业中计算机相关课程的地位和作用，通过比较分析计算机相关课程在国内高校测绘专业设置的现状和问题，并在课程设置、教材更新、教学方法方面给出一些具体的改进措施，提出以空间处理处理为核心的“5-2-3”的课程设置结构，以期能提升测绘本科生对计算机课程的学习的热情和效率，并以计算机相关技术作为纽带，拓广传统测绘基础知识体系.

测绘工程；计算机课程；教学方法

当前，地理空间信息、生物技术和纳米技术已被认为是当今世界的三大新兴技术.据统计，“十一五”期间，我国地理信息产业增幅超过300%.预计到“十二五”末，我国地理信息产业年产值有望超越2000亿元.作为国家重点支持的科研领域，地理空间信息产业内容涵盖了测绘、地理信息系统（GIS）、卫星导航（GPS）、遥感（RS）、计算机等多个学科专业［1］.各学科专业知识体系相互借鉴交融，逐步形成“专业互补、技术专攻、协同进步”的发展趋势.各学科研究重点围绕着时空数据为核心，以解决地理空间问题为目标，构建时空数据从获取、存储、显示、到处理、分析、输出以及应用的一体化功能框架［2］.不同学科差异体现在针对空间数据处理的侧重点有所不同，例如测绘专业主要偏重于利用人工，借助测量专业仪器采集高精度的空间数据；遥感则主要利用中远距离的航空航天飞机，搭载传感器快速获取大范围的影像数据.《测绘地理信息科技发展“十二五”规划》明确提出“五个能力”的快速提升，形成一批具有国际竞争力的民族品牌软硬件产品的要求.因此，近年来随着信息化测绘技术体系的逐步完善，测绘手段、测绘成果展示以及应用领域等都发生了质的变化.面对测绘学科由数字化向信息化转变和发展所带来的机遇和挑战，作为测绘人才输出摇篮的中高等院校，如何在满足社会市场对传统测绘技能型人才需求的前提下，进一步深化测绘人才的创新教育培养模式、拓广学生的知识纵深体系、实现测绘复合型人才培养目标是当前需要考虑的重要问题.

1 测绘工程专业现状

传统测绘方式主要通过地面观测技术、手工操作等方式进行数据采集和处理，其劳动强度大、时间周期长、测量精度低.随着测绘学科由数字化阶段向信息集成化阶段的转变，现代测绘方式正逐步向自动化、智能化、多样化方向发展.技术的不断革新必然导致行业对于测绘人才的需求结构也随之变化，突出表现在三个方面：（1）劳动密集型向知识密集型转变；（2）单一型人才向复合型人才转变；（3）单一测绘学科向多学科交叉转变［3］.因此，对于高校测绘人才的培养，首先必需结合时势、因地制宜，制定科学合理的课程体系.在课程设置方面，一些研究指出，当前测绘人才培养的首要任务是明确人才培养的指导思想，即改革传统单纯的“知识型”，“技能型”教育模式，向以“实践型”、“创新型”培养模式转变.依据这一指导思想，要求测绘专业培养方案的制定需要在确保数理基础知识掌握的前提下，对众多测绘专业课程、交叉学科课程进行筛选，分清主次关系，突出重点.尤其要注重理清不同专业课程之间的交叉、关联、衔接、耦合等关系，通过合并或归类形成条理化、系统化的课程体系架构［4］.此外，在应用层面上，测绘作为一门应用型专业，宜结合目前一些院校“产学研结合”的教育发展方针［5］，推进高水平的教师队伍建设、构建产学研结合的教学模式、加强校园同行业单位的密切联系.通过联合实验基地培养等方式，充分了解市场需求和科技导向，一方面有助于专业适时、灵活的调整教学内容，另一方面也可让学生尽早接触社会，准确定位自我，进一步提高自我学习的积极性和能动性.

如图1所示，国外高校的测绘工程专业，其教学内容采用以大地测量、工程测量、定位导航、地理信息系统四个主题为主体的专业培养模式.其中，大地测量和工程测量是传统测绘是测绘专业人才必备的知识体系；而定位导航和地理信息系统则是同其它地理空间专业交叉发展的新兴领域，极大的拓宽测绘技术本身的应用层面，也是测绘复合型人才的主要体现［6］.相比国外，国内高校对于测绘工程专业人才的培养在认识上还存在一定的偏差和滞后，主要表现在多数测绘专业院校对学生的培养重心仍旧集中在传统的大地测量和工程测量两个方向，而对后两方向的投入比重则相对较弱且与新兴地理信息技术的衔接不足等缺陷［7］.其原因在于我国传统测绘的定义同现代地理信息技术学科的交叉融合存在脱节.尤其是在同计算机技术相关方面的技术脱节十分严重.导致国内测绘工程专业培养体系普遍过于保守，使测绘工程专业毕业生的知识体系形成“孤岛现象”，无法满足当前测绘信息在环境、城市、国土等跨领域的研究工作［8］.

图1 测绘工程专业培养模式

通过分析国外测绘专业建设体系发现，不管是传统工测、地测，还是新兴导航、地理信息主题，其实质都是围绕空间数据处理这一核心问题.空间数据具有数据量大、时空复杂、多尺度等特征，因此对于空间数据的处理必须借助计算机技术，这也使得对计算机应用的熟练程度成为了衡量现代测绘人才教育培养目标的关键.然而，目前我国对于测绘工程专业计算机课程设置普遍还存在一系列问题，诸如课程设置目标错误、课程时效性差、缺少实用的专业教材、结构不合理等［9］，具体分析见下一小节.

2 存在的主要问题

对测绘行业本科生而言，早期传统测绘学所要求的三大基本功，即“测、绘、算”的内涵在现代测绘行业中有了很大的变化.其中，“测”主要指对测绘仪器操作技能的要求.随着GPS、全站仪、电子水准仪等自动化仪器的出现，“测”变得更简单，对操作技能的要求大幅度降低，因此“测”更多的体现在对仪器开发、工作原理以及性能的理解和掌握.“绘”指地图绘制，目前有关地图绘制工作基本借助于计算机，因此绘图技能更多指的是电子绘图软件的使用以及二次开发；“算”早期主要指测量项目中平差计算或者坐标转换等常见测量计算，而现代测绘的“算”则指的是对空间数据模型的信息化处理.同过去相比，现在的空间数据具有处理量大、方式种类多样、过程复杂等特点，因此，“算”的能力成了衡量学生对本专业知识水平的重要标准.本着高效的目的，对于海量数据的处理通常借助于计算机来完成，因此现代测绘工作者算的能力主要表现在掌握数据处理方法，软件开发能力和软件使用的熟练程度，即测绘应用领域的计算机技术水平.因此无论是从“三基”能力，或者是“五会”等衡量指标对现有测绘专业毕业生进行考量，都可反映出现代测绘行业对学生空间数据处理，尤其是借助于计算机技术处理空间数据的高要求［10］.目前国内高校测绘工程专业所开设计算机相关课程在数量上虽可满足教学需要，但在课程质量、课程衔接方面存在许多缺陷，特别是也缺少相对应的专业课程实践，具体主要体现在以下几点：

2.1 计算机课程设置培养目标错位

对测量专业而言，测绘知识和技能的教育是专业核心，而计算机技术更多的是作为一种工具，在实践环节中起作用［11］.在实际工作中，通常需要能既懂测绘专业知识和基本技能，又能熟练时候用各种测绘专业软件的技术人才.这就要求在教学过程中能够形成以基础知识引导实践内容，以实践方式加深知识理解的螺旋式教育模式.一方面加深学生对于测绘空间数据模型、数据操作等知识的掌握，另一方面也可培养学生的自我学习和动手实践能力.因此计算机技术课程的开设必须基于测绘理论知识进行深化拓展，尤其要注意课程之间的主次衔接和连贯性.目前国内高校对于计算机课程的设置过多的关注客观需要，反而忽视了学生主体的发展需求，片面的强调知识的掌握和技能强化.

2.2 计算机相关课程设置结构不合理

目前，我国测绘工程教育课程体系普遍存在不合理的现象，主要表现在：知识结构搭配不合理，偏重计算机理论课程，轻视了计算机实践课程；侧重基础课程的普适教学，忽视计算机专业课程的深化.导致传统计算机知识同测绘专业的交叉融合内容较薄弱，内在知识体系的衔接不够，无法体现测绘计算机课程的教育特色.

2.3 计算机课程设置时效性不高，教材更新缓慢

我国学校测绘工程计算机课程内容主要借鉴计算机专业的基础知识体系，受限于师资水平或者专业背景，一些课程，如C语言，VB语言的教案设计沿用多年，知识陈旧，更新缓慢，已跟不上计算机技术的高速发展的步伐.究其原因，一方面是因为测绘专业培养体系过于保守，新技术的成果没有及时在计算机课程内容中得到体现和反映；另一方面，借鉴而来的计算机课程缺乏同测绘专业知识体系之间融会贯通，过于强调计算机知识体系的完整性，力求面面俱到.然而在课时固定的前提下，不加筛选，去重的课程设置，一方面加重了学生掌握基础知识的负担，同时也忽视了对学生自我学习、适应能力的深化和培养，甚至会使学生对重复性学习产生抵触情绪，“学而非用”，“学而无用”的现象时有发生.

3 改进措施

基于上述存在问题分析，本文针对性的提出几点有关测绘工程专业计算机课程设置方面的改进措施：

3.1 明确计算机技术在测绘工程专业中辅助工具的定位

依据专业课程总学分提出“5-2-3”的课程设置比例，即传统测绘，包括大地测量和工程测量相关理论及实践课程学分比例占50%，计算机技术相关课程占比20%，而定位导航、地理信息系统相关课程学分比例占30%.三者之间主次关系有所差异，主要表现在：传统测绘课程是本门专业，是培养测绘本科生的立足点，因此占据最多比重；定位导航与地理信息系统是当前信息化测绘框架重点发展的应用技术领域，是传统测绘知识体系的延伸和拓展；计算机技术课程是数字化、信息化测绘发展重要的辅助工具和实现手段，也是实现复合型人才培养的关键.按照课程性质划分，计算机技术课程归于应用工具类，其它两种则属于理论知识类，因此，学生逐渐掌握计算机技术的过程，就是传统测绘和现代测绘知识体系融合的过程.需要说明的是，比重划分并非固定不变，其主要目的是从宏观方面明确计算机相关课程在测绘工程专业课程中应作为应用型的工具，起辅助作用.

图2“5-2-3”测绘课程设置模式

3.2 以空间数据为核心，以数据处理为主线，设置有测绘专业特色的计算机课程

在确定比重的前提下，还需对计算机课程，尤其是编程基础类课程（如C、VB、C#、Java）等内容进行筛选和去重，避免学生陷入对计算机基础知识的重复学习，将原本依编程语言相互独立的计算机课程根据空间数据处理流程融入到测绘本专业的知识体系中，突出测绘工程专业计算机教学的专业特色.例如，在学生首次接触编程语言（C或C++）时，可把重点放和数据处理有关，如变量、函数、数组、指针、文件等基础知识，在教学的过程中穿插讲解结构化程序设计、面向对象程序设计思想，帮助学生养成良好的编程习惯.通过案例教学法从数据结构与算法课程、测量学原理课程中提取公式算法，作为实验环节的有效补充，提高学生的编程能力，加深对专业基础知识的理解和掌握；在随后开设面向对象编程语言（如C#或Java）课程时，就可相对的减少基础知识的课程比重，把课程重点、难点转移到如开发环境、界面设计、网络应用、以及测量平差课程等实际问题的应用层面，如图3所示，通过阶梯式课程设置让学生能够学有所长、学有所用.为实现以上目标，建议测绘专业讲授计算机相关课程的专任教师应尽量选择具有GIS、测绘交叉背景，又能够熟练掌握计算机技术，或搭配有项目开发经验的应用人才组成教学团队.

图3 阶梯式课程设置

3.3 基于项目情境安排课程进度，形成产学研一体化的教学模式

测绘、计算机都是时效性、实践性很强的专业课程，仪器操作和计算机技术更新换代十分迅速.作为高等院校应加强对社会需求、市场经济发展和技术革新的调查和研究，建立学校与测绘生产单位的合作模式，按照科学的理论和方法设置专业课程教学大纲.针对具体课程，可先安排教师深入测绘单位、企业进行市场调研和沟通，基于实际项目或案例，采用项目情景式教学或者开放式实验教学等方法设计课程结构，辅以项目成果建立课程的综合评价机制，结合实践教学等环节形成产学研一体化的教学模式，防止闭门造车、主观臆断的教学现象.

3.4 及时吸纳国内外计算机技术在地理科学领域的最新成果，及时更新迭代教材资料和实践案例

必修课课程设置相对固定，因此建议在开设选修课环节中加以改进，进一步强调对学生的知识面和就业能力的拓展，侧重测绘新技术、新方法和相关行业测绘应用及管理等.对于新型技术的吸纳和通过开设专家讲座或学术报告会、产学合作办学、科研转化教学等手段，让学生更多接触现代测绘前沿技术，对包括GPS（RTK）测量、COR系统、激光三维扫描系统、测绘数据库等现代测绘新技术进行较全面的学习.另一方面，可基于国家关键规划背景，结合如房产测量、地理国情监测、土地确权等实际应用探索如无人机、三维全景等新技术的具体应用，进一步拓宽学生知识面和就业面，使学者能够更好就业.

〔1〕曹俊茹，宋振柏.测绘工程专业教学改革实践［J］.测绘科学，2007（06）：196-198+211.

〔2〕周丽娜，谢树春.测绘工程专业中GIS课程的教学改革探讨［J］.地理空间信息，2007（05）：124-126.

〔3〕张桂蓉，李红，马玉宝.浅谈信息化背景下测绘工程教学改革［J］.科技创新与应用，2012（08）：225.

〔4〕汪志明，郭际明，花向红.优化课程体系培养测绘工程专业创新人才［J］.测绘通报，2009（06）：74-77.

〔5〕郭树东.培养高等应用型测绘人才的有效途径——产学研结合［J］.测绘工程，2004（02）：57-60.

〔6〕花向红，邹进贵，王泽民.构建复合型人才培养的测绘工程实践教学新体系［J］.测绘工程，2003（01）：58-60.

〔7〕于斌.地理测绘人才建设与人力资源发展［J］.科技创新导报，2011（15）：216.

〔8〕杨英法，苗方朔.综合职业能力模式课程体系构建［J］.中国教育学刊，2012（06）：68-69.

〔9〕李俊锋，张应虎.对中等专业学校测绘工程专业计算机课程设置的探讨［J］.北京测绘，2010（04）：91-92+87.

〔10〕戴吾蛟，刘庆元，李光强，赵玲.测绘工程专业计算机课程设置与教学探讨［J］.矿山测量，2008（02）：75-78+74.

〔11〕史富贵.测绘工程专业课程设置和教学计划的探讨［J］.矿山测量，2004（01）：56-57+54.

G642

A

1673-260X（2015）05-0230-03

厦门理工学院高层次人才项目（YKJ13022R）；厦门理工学院教育教学改革与建设项目（JGY201417）