新工科背景下测绘工程专业实践教学改革探索

陈俊林

摘要文章以大数据、人工智能、新工科等国家重大战略建设为背景，阐述了我国高等院校工科专业实践教学面临的机遇与挑战。以华南农业大学测绘工程专业为例，提出了在新工科背景下测绘工程专业实践教学从课程优化、内容改革、理念转变、成绩评价体系等方面进行改革，阐述了具体改革措施和方法。

关键词 新工科 测绘工程 实践教学 改革探索

中图分类号：G642文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.21.009

Exploration on the Reform of Practical Teaching of Surveying and Mapping Engineering under the Background of New Engineering

CHEN Junlin

（College of Natural Resources and Environment， South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong 510642）

AbstractBased on the background of major national strategies such as big data， artificial intelligence， and new engineering， the article expounds theopportunities andchallenges faced by the practicalteachingofengineeringmajors in my country’s colleges and universities.Taking the surveying and mapping engineering major of South China Agricultural University as an example， it is proposed that the practical teaching of surveying and mapping engineering under the background of new engineering disciplines should be reformed in terms of course optimization， content reform， conceptual change， and performance evaluation system， and elaborated specific reform measures andmethods.

Keywordsnew engineering； surveying engineering； practical teaching； reform exploration

0前言

工業是立国之本，新工科建设是国家经济转型升级的重要举措。[1]以人工智能、大数据为代表的新一轮科技革命和产业变革浪潮奔腾而至，高等教育教学改革面临前所未有的机遇和挑战。[2，3]测绘工程专业是一门专业性、实践性很强的综合学科，主要研究空间位置、电子信息、激光探测、惯性导航等科学的基本理论与应用技术，具有创新性和实践性两大鲜明的特色。[4]主要培养掌握测绘前沿技术，富有创新意识和实践能力；能运用所掌握的测绘、地理信息工程、资源开发与管理等专业知识和技能，从事测绘工程技术及相关领域的生产、设计、开发、研究、教学及管理等方面的应用型人才。[5]在新工科背景下，传统的测绘工程专业人才培养不仅要面对产业转型、产业升级导致的就业压力，也要面对新技术、新方法、新理念等方面的挑战。本文以华南农业大学测绘工程专业为研究对象，就新工科背景下测绘工程专业实践教学改革中出现的问题进行分析探讨，提出几点建议与思考。

1实践教学的现状与存在的问题

目前，测绘工程专业的课程设置主要由专业基础课以及特定方向的专业课组成，其课程类型包括理论课程和实践课程，其中实践课程是基于理论课程开设的，理论教学比重远高于实践教学，在传统实践教学中，老师已提前将实验仪器、实验材料以及实验方法步骤等准备好，学生的任务主要按照实验操作步骤流程完成一系列验证性实验，即只需要根据实验相关的原理、操作步骤来验证某些技术方案或性能指标，往往其实验结果已经是确定的。针对一些设计性实践项目，由于设计命题单一，经常出现同组、同班进行数据、方案复制粘贴，雷同严重。学生在这种实践教学模式下进行学习，仅仅是训练了学生的动手操作能力，对其发散思维和创新性想法造成了很大的限制，不利于培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，由此导致培育出来的绝大部分学生缺乏有效解决实际问题的能力和创新能力。

1.1新工科发展对实践教学的挑战

适应快速变化的外部环境是当前我国工程高等教育改革发展的特点，以“人工智能”“5G应用”“大数据”等新兴技术对传统工科教育提出更高的要求。[6]测绘工程专业教学环节中的课堂验证性实验和课程的设计性试验及综合性实践的教学内容和方法相对于新兴技术新工科的迅速发展则显得滞后。例如，在学生进行使用全站仪或RTK进行数字化测图的时候，通常会采用野外草图法进行现场绘制地形草图，指导老师一般会根据实习指导书的内容来重点讲解如何在一张白图纸上绘制地形地物的大致位置和记录仪器所测的地形地物位置的点号和名称，这属于常规的教学方法，而容易忽视了当今的大数据和智能手机的使用。在实际应用过程中，随着高分辨率遥感卫星的使用越来越多，高分辨的影像图使用越来越广泛，许多同学可以通过互联网直接把高分辨率的影像下载作为地形图草图，省去了现场绘制的烦恼；有点同学通过开发插件直接在手机的地图标记草图位置，这些技术的出现大大提高了外业测量的速度。

1.2人才培养与社会需求的变化

测绘工程专业主要培养掌握测绘前沿技术，富有创新意识和实践能力；能运用所掌握的测绘、地理信息工程、资源开发与管理等专业知识和技能，从事测绘工程技术及相关领域的生产、设计、开发、研究、教学及管理等方面的应用型人才。[5]测绘人才涉及的行业多，建筑、交通、水利、农业、林业、城市规划、国防建设等，为我国的工业发展、基础建设培养了大批高素质人才。近年来，随着无人机、三维激光扫描仪、激光雷达等在测绘行业中的使用，测绘行业发生了颠覆性的变化，传统测绘中大量的外业工作被机器替代了。用人单位的人员需求由原先需要大量的外业人员变成需要大量的内业数据处理人员和行业技术应用开发人员，复合型人才是社会需求的共性。

1.3创新实践教学理念的变化

“产业的发展需求需要专业的配套建设”这种理念构建在高等教育改革中的不断渗透，“应技术发展改革教学内容”的新工程人才知识体系更新势在必行。实践教学环节作为连接理论与应用的桥梁纽带，是培养创新工程能力人才的切入点。[6，7]只有将测绘工程、测绘地理信息产业和技术的最新发展、最新技术以及测绘行业对人才培养的最新需求引入测绘工程实践教学的过程中，不断更新教学内容和教学方法，才能真正打通实践教学的“最后一公里”。

2实践教学课程的改革与探索

2.1构建多元化培养方向，优化课程体系

传统的实践教学多以验证性实验为主，要实现培养多元化人才的方向，实践教学必须以开发性设计和综合性实践为主，可参照学生团队或实验小组讨论为主、老师指导为辅的形式拓展、充分调动学生学习的主观能动性。重视实践教学创新性的要求，實验报告成绩的评定标准不再是只注重实验结果，而是更多地以实验设计思路的新颖性以及实验方法的创新性作为成绩评定的主要标准，引导学生查阅大量文献，了解最新的资讯技术，设计实验方案和技术线路，让学生自主申请所需实验项目，利用实验室仪器设备，完成实验方案内容。在此过程中，学生有更多独立思考的时间，有利于提高学生发现问题、分析问题以及解决问题的能力；有助于培养学生团队合作的能力，从而加深对所学理论知识的理解和掌握，有效加强其创新能力的培养。近年来为了完善实践教学的体系，已多次修改了测绘工程专业人才培养计划，新编了一些新技术领域的实习指导书，如倾斜摄影测量、三维立体测图、无人机影像三维建模等；针对这些实践教学内容，建立相应的实践训练场地，如华南农业大学GNSS连续运行参考站实训场、建筑物沉降模拟实训场、低空无人机航测实训场等。另外，加强与校外企业合作，实现数据共享，如通过网络平台实现共享广州市地铁6号线某区段全站仪机器人自动化监测数据。这些举措既优化了课程内容，又提高了学生的学习兴趣和拓宽了学生的视野。

2.2结合行业需求，调整实践教学内容

实践教学改革应充分研究行业发展的最新技术动态和发展趋势，把人才培养的需求和特点作为考虑的依据和前提。[8]针对实践教学课时大多数存在于理论课时中，且其学时远少于理论课程学时的现状，可通过单独开设多种形式的综合性实践类教学课程，适当增加实践教学的学时数，保证学生能有充足的工程实践学习时间，如“计算机辅助设计”“3S技术应用实习”“测量程序设计”这些课程都安排为实践课程。实践教学内容与生产实践及社会需求紧密结合起来，增加开发性设计实验项目的创新性，将其作为评价学生学科成绩的重要指标。一方面可以拓展学生的自主性、创新性，另一方面可改善实验内容陈旧，与现代企业生产严重脱节的问题，也有助于改变学生传统的实验课程学习习惯，让学生由被动学习变为主动学习，调动其学习的积极性，锻炼学生利用创新思维解决实际问题的能力，对学校实践指导教师而言，同样具有挑战性。

2.3教学实验设备的改革

实践教学内容的完成依附于实验仪器设备，其在实验教学过程中起关键性作用，也是培养应用型人才所需的必要条件。在“新工科”背景下，新技术、新设备的不断出现，使得实践教学的设备也必须不断更新，才能适应新时代高等教育建设的要求，目前，许多高校面临实验设备老旧，缺少定期维护、检校等问题，直接影响实践教学的顺利开展，因此有必要为设备更换和调试维护提供经费支持，改善实验设备条件，为“新工科”应用型人才培养提供保障。

2.4构建实践教学成绩评价体系

在新技术条件下，实践教学方法、实践教学内容、教学模式都发生变化，那么实践教学课程的评价体系也需要作出相应的变化，成绩评价由原先笼统分优秀、良好、合格、不合格的四个等级，变成针对课程中的每个项目进行细分，每个项目都按100分制计算。为了更全面掌握学生的学习动态和实习成果，充分调动学生实习的自主性和创新性，提高实践教学的效果，有目的地引导学生进行多课程交叉融合。以大地测量学实习为例，对该门课程设立了5个评价指标：（1）实习期间的表现，主要包括出勤率、项目的参与度、协助态度、是否遵守学校及实习所规定的各项纪律、爱护仪器工具的情况等内容；（2）仪器操作技能，主要包括对理论知识的掌握程度，使用仪器的规范性和熟练程度，作业程序是否符合规范要求。通过制定详细标准，对精密水准仪、全站仪的操作进行考核。精密水准仪操作可根据1 km测段时间，各测站上仪器安置位置和线路选择是否合理、观测顺序是否规范等方面进行考核。全站仪的考核主要根据学生在导线测量过程中的操作时间、测距和测角的规范性和指标差等方面进行评价；（3）外业记录手簿、计算成果质量，主要包括：记录手簿和各种计算表格是否完整无损，书写是否工整清晰、规范，数据计算是否准确，各项较差、闭合差是否在规定范围内等；（4）实习报告，主要包括：实习报告的编写格式和内容是否符合要求，编写水平，分析问题、解决问题的能力及有无独特见解；（5）创新能力，主要包括是否采用新技术、新方案，尤其鼓励自主编写程序解决平差计算及成果输出的问题。这5个方面占生产实习成绩的百分比见表1。

从表1的考核指标中可以看出，课程成绩评价的标准已经从传统的重仪器操作技能，逐渐向培养学生分析问题、解决问题、拓展技能方向偏移，这也是符合新工科背景下培养复合型人才的需求。

3结束语

国家层次的战略“中国智造”“一带一路”“5G”等为高等教育改革提出明确要求，这种大时代背景为高等教育工科教学发展带来了新的机遇，也给予一定的冲击和挑战，建设新工科成为当前教学改革的重中之重。促进教学理念的更新升级，培养具备创新素养的人才，符合新时代的发展需求。高校是“授人以渔”的重要场所，是教学的最高境界，结合在对测绘工程专业实践教学改革实施过程中存在的问题，提出几点建议和思考：

（1）新工科的技术发展一定程度上反映了未来工业发展的方向，华南农业大学测绘工程专业这种依托在农科院校的工科专业，在进行新工科教学改革时应突出行业的优势和学科的特色，及时把握测绘地理信息行业发展动态与人才需求的新变化，充分把握国家大力发展“三维中国”“智慧农业”的大机遇，积极引进新技术、新方法与新理念，才能引领行业大发展，保持人才培养的特色与优势。

（2）加强学科之间的协同共享，鼓励学科之间的课程共享、数据共享、设备共享、实现跨学科之间交叉融合，破除院系、甚至院校之间的学科壁垒，持续增进工学类专业群之间协同创新改革，构建多学科跨院校共享实践教学平台。

（3）新工科背景下的实践教学改革主体是教师，作为新技术新理念的传导者，不但要积极参与新技术的研究与学习，在教学过程中更应积极提高自主能动性。教学管理部门应制定相关政策激励教师在新工科背景下利用新技术、新方法对教学方法、教学内容、教学模式等进行创新和改革，在实践教学过程中充分发挥教师与学生的独创性和探索力。

基金项目：华南农业大学2020年校级教改项目（项目编号JG200885，项目名称：新工科背景下测绘工程实践教学改革）

参考文献

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