“卓越计划”背景下测绘工程专业实践能力培养改革

匡翠林 蔡昌盛 戴吾蛟 张云生 邱斌

[关键词]测绘工程专业;实践培养体系;卓越工程计划

中南大学测绘工程专业面向国家建设和社会需求，坚持先进教育理念，2011年率先启动测绘类卓越工程师培养计划（以下简称“卓越计划”），制订国内首个测绘卓越工程师培养方案[1]。本专业2012～2014年各建立试点班一个，2015年起推广至测绘工程专业所有班级，逐步形成“重实践、敢担当、勇创新”的测绘类卓越工程师培养模式。实践教学是卓越工程师培养的核心，同时测绘科学技术是一门实践性很强的学科，大部分主干课程实践性很强，因此实践教学贯穿于高等学校测绘类专业教学的始终，是测绘类专业教学的重要组成部分。基于“卓越计划”这个大背景，我校测绘工程专业通过专业综合改革，充分利用学校、校外基地、合作企业的环境和资源，以工程意识、工程素质培养为基础，以工程实践能力和创新精神培养为主线，构建了满足测绘卓越工程师知识、能力和素质要求的多维度实践教学体系。与此同时，本专业还提出从师资队伍实践教学能力、先进仪器装备、实践考核方法、持续改正机制等方面进行实践教学质量提升。本研究旨在与同行教学改革者一起探讨测绘工程专业在“卓越计划”[2]“新工科”[3]“工程教育专业认证”[4]背景下的实践能力培养体系构建及质量提升策略。

一、构建全方位的实践能力培养体系

中南大学测绘工程专业自2011年在国内率先启动测绘类“卓越计划”以来，就一直坚持进行实践教学方面的改革和创新。目前已从验证、综合、创新三个功能层面全方位地构建了包含第一课堂和第二课堂的多维实践教学体系，如图1所示。其中第一课堂主要包括依托校内标准实验场地的课堂实验、依托校外综合实习基地的课程实习、依托校企联合实习基地的课程实践;第二课堂主要包括依托虚拟仿真实验平台的综合实践，依托国赛、省赛、校赛的创新实践，依托创新创业、开放实验室等的创新实践。工程教育认证通用标准对本科生毕业要求规定了12大指标[5]，其中包括5大技术指标：工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具，以及7大非技术指标：工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理、终身学习。构建的整个实践体系完整地覆盖了这12大指标要求，且对7大非技术指标形成了良好的强支撑。

（一）标准化校内实验场地

课程实验的一个最直接的功能就是使学生通过有限课时验证课堂所学的理论与方法，熟悉各种仪器操作，以及掌握各种测量过程，为专业综合实习打下坚实的基础。课程的实验教学在校内完成，我们结合校园环境，标准化建设了实验场地，规范了实验要求，如在校园内建立了永久测量点位，在办公楼顶设置了GNSS CORS站和变形观测试验场（如图2所示），同时已知数据也表达在一致的独立平面坐标系统和高程系统，可以很好地满足测绘相关教学活动所需的实践活动要求，如全站仪的使用、水准仪的操作、施工放样、变形监测等。而且，在体育馆周围按照测绘比赛的要求设置了导线路线、水准路线、RTK测量试驗场，面向全校开展实践训练和测绘技能比赛，通过学生组队训练锻炼学生的交流沟通能力、团队协作能力、领导能力。

（二）建立校外综合实习基地

数字测图实习与控制测量实习是测绘工程专业最基础、最重要的两个实践环节，也是学生必须掌握的两项专业实践技能。实际生产中，数字测图和控制测量一般是综合性项目的一部分。但由于实际工程项目完成时间和任务内容一般很难与实习时间、大纲要求相匹配，也很难保证每届学生的数字测图实习和控制测量实习能到实际工程项目中去完成。为此，2012年我校在湖南浏阳市北盛镇建立了一个校外综合实习基地，该基地通过学校、学院的持续投入，以及与企业联合共建，已经在软硬件条件方面相当完善，可一次性接纳120名学生。目前，我们每年在基地开展5周的数字测图实习和4周的控制测量实习，并由合作企业单位“湖南省测绘产品质量监督检验授权站”派工程师至实习基地进行实习指导和实习成果质检，由此形成了基地系统训练及企业质检考核的“集中式”校企联合培养模式[6]。该模式以产品质检为牵引，一方面将质检结果反馈给学生进行返工训练，完善测绘成果，另一方面也作为实习考核依据之一，从而充分调动了学生的积极性，使学生的基础测绘技能得到了强化、系统的训练，同时也让学生深刻认识到测绘生产规范性和成果质量的重要性，极大地培养了学生的职业素养。

（三）签订校企联合实习基地

企业是高校的最大“客户”，在以学生为中心、以产出为导向的教育理念下，企业无疑成为高校产品（即学生）质量或价值标准最为重要的评判者。校企合作既是理论与实践的最佳组合，又是学校与企业“磨合”的有效途径，也是体现企业社会责任的有效方式，更是学校、企业、学生的共赢模式。此外，市场的竞争倒逼企业必须注重创新，事实上企业已经成为创新的主体。企业还往往拥有前沿的设施、设备，这是市场竞争使然，也为校企合作提供了很好的基础。为了更好地锻炼学生的职业规范、个人和团队、沟通、项目管理等非技术能力，我校测绘工程专业设置了近3个月的企业综合实习，并提出了“分散式”实习模式[6]。企业实习基地的选择须具备育人环境三要素： 一是工程环境，二是教学环境，三是素质教育环境[7]，除此之外，还要兼顾企业领导对学校人才培养是否具有情怀等。在综合以上因素的基础上，中南大学测绘工程专业自2014年以来分别与37家企业建立了“中南大学卓越测绘工程师实践教育中心”，它们基本都是以中南大学为中心进行辐射的。除了甄选实习基地，我们还加强了企业导师队伍建设，目前已在联合企业中聘请了69位兼职导师。这些聘请导师都具备高级专业技术职称，同时具有丰富的工程实践和项目管理经验。企业导师的主要职责就是参加实习学生的培养计划制订，对学生进行指导和考核。

企业综合实习课程安排在第7个学期。首先，让所有的企业实习基地发布实习需求，学生按照就业意愿、职业规划等选择实习基地;然后，实习基地联合校内企业指导老师制订个性化培养计划;接着，在实习过程中，校内指导老师每周检查学生的实习周志，借助互联网社交平台软件（微信和QQ）与学生保持良好的沟通，分批前往实践中心座谈、巡查，对于不符合培养要求的安排，要求企业及时调整;最后，实习成绩由企业实习指导导师和校内指导教师联合评判。同时每年对没有按照培养计划指导学生的基地，实行动态退出机制，严格保证学生产出。目前我校测绘工程专业已实施了6年的企业综合实习，学生普遍认为在企业实践中得到了锻炼，接触到了社会，真正了解了测绘工作，认识到自身的不足，对今后的职业规划有更充足的准备。

（四）开发复杂实验虚拟仿真教学平台

依托虚拟仿真技术构建多场景综合性实践教学平台，可拓展实践教学内容的广度和深度、延伸实践学的时间和空间、提升实践教学的质量和水平。在虚拟仿真实验教学创新联盟的推动下，我国建立了国家虚拟仿真实验教学项目共享服务平台（http：//www.ilab-x.com），该平台依据学科分类已发布了一批优秀的虚拟仿真实验，目前可直接用于测绘工程专业实践教学的包括“矿井联系测量虚拟仿真实验”“矿区地表变形监测虚拟仿真实验”“无人机数字测图虚拟仿真实验”“无人机倾斜摄影测量虚拟仿真实验教学项目”，等等。同时我校测绘工程专业也正在加快虚拟仿真实验开发，比如“变形监测仿真系统”“高铁精密工程测量仿真实验”等。目前，本专业已实现了“虚实结合、优势互补”的实践教学模式。

（五）举办测绘实践技能创新大赛

中南大学大学生测绘实践创新能力大赛是为了更好地发挥测绘学科特色与优势，推进测绘学科教学改革，提高学生的工程实践能力，健全和完善卓越工程师培养机制而举办的一场大学生实践创新能力竞赛活动。本大赛已经连续举办了11届，每次测绘专业和非测绘专业学生都踊跃组队参与，累计参赛人数超过3000人。该大赛极大地激发了学生学习兴趣和创新潜能，同时为两年一次的全国高等学校大学生测绘技能大赛和每年一次的湖南省大学生测绘综合技能竞赛选拔了参赛队伍。在2018年全国高等学校大学生测绘技能大赛上，我校的参赛队伍获得了团体特等奖、数字测图特等奖、二等水准测量特等奖和测量程序设计一等奖的好成绩。在2018和2019年的湖南省大学生测绘综合技能竞赛上，我校的参赛队伍都获得了团体最高奖。通过参加国赛、省赛、校赛，我校测绘工程专业已形成赛教结合的实践教学模式。

（六）丰富创新创业、开放实验室等第二课堂的实践

通过“学业导师制”，有意识地引导学生参与国家大型工程项目、科研项目、创新计划项目和创新论文大赛，为学生提供平台，锻炼他们自己提出问题、分析问题和解决问题的能力。高校实验室是进行人才培养和科学研究的基础与保证，也是学校办学水平的重要标志。近年来，中南大学改革实验室管理运行模式，以平台建设促资源整合共享，以学科资源促实验教学发展，积极推进实验室向本科生开放，打通本科生早期接受科研训练的通道，为培养拔尖创新人才奠定了坚实基础。目前教学类实验室全部向本科生开放，科研类实验室分层次逐步向本科生开放。本专业鼓励学生参加大学生创新创业，不断加大宣传与推广力度，加强项目过程管理，在创新创业方面取得了较为突出的成果。2018和2019年我校各推荐10篇论文参加了全国大学生测绘科技论文竞赛，20篇论文全部获奖，获奖比例和特等奖比例在所有參赛高校中位居榜首。据分析，我校获奖论文大部分是各级创新训练项目支持或本科生早期进入科研完成的成果，指导教师大部分是学业导师，这从一个侧面反映出我校这些教育教学改革举措在测绘类专业高素质人才培养中已初显成效。

二、提升实践能力培养质量的有力举措

（一）强化师资队伍的实践教学能力

卓越测绘工程师培养需要“双师型”教师[8]。近几年，我校测绘工程专业引进年轻教师比较多，在高校现有的重科研评价体系下，他们科研能力都很出色，但是工程实践能力相当缺乏，导致他们在专业课的实践教学中相当吃力。为了打造一支能胜任“卓越计划”工作的师资队伍，本专业十分重视青年教师工程实践能力的培养，并建立了一系列长效机制：（1）每一门核心专业课都组建教学团队，年轻教师进校后进入某一教学团队，并跟着主授课教师做助课工作，且把助课工作作为接手新课和晋升职称的必备条件之一。（2）测量学是测绘专业的一门核心基础课，注重测量的基本原理和仪器操作，因此规定新进年轻教师原则上要教一个学期的测量学课程，以驱动其自我提升。（3）每年依托校外综合实习基地开展数字测图实习和控制测量实习期间，要求新进青年教师不论文凭和职称如何，都要组队去基地同实习学生一起进行系统性的实践训练，接受实习指导教师的全方位指导，形成“老带新”和“传帮带”的优良实践教学传统。（4）为了强化青年教师的工程教育背景，我们有针对性地安排一些教师到所建立的校企合作基地去学习，或挂职锻炼，熟悉工程项目实施流程、实施方法、技术要求等，深入参与生产实践，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。同时鼓励教师参与企业重大工程项目的技术研发，以实战带动实践教学。（5）聘请企业中具有丰富工程经验的专家来校交流或同台授课，校内教师则可从他们身上学习和掌握前沿工程实践知识。

（二）升级现代测绘仪器新装备

我国测绘技术的发展经历了模拟测绘、数字测绘和信息测绘3个阶段，现已逐步转入智能测绘阶段，所以在实践教学改革中，应该及时捕捉最新科技成果，引入高、精、尖的仪器设备，充实和更新实践教学内容，使之跟上学科的发展要求。我校十分重视测绘工程专业实验室建设与管理工作，通过国家、学校、学科多层次经费的支持，积极改善实践教学软硬件条件。近几年，本专业采购的主要先进仪器设备就有多频多模GNSS接收机、数字水准仪、测量机器人、防爆全站仪、陀螺全站仪、管线探测仪、激光垂直仪、综合测斜仪、无人测量船、无人机、无人机激光雷达、地面三维激光扫描仪、地基SAR，等等。先进实验仪器设备的更新不仅增加了学生动手实践的机会，也确保了学校人才培养与企业用人的无缝对接。

（三）构建多元的实践教学考核方法

多维的实践教学培养体系需要建立多元的实践教学考核方法。对于专业课的课堂实践考核，主要通过平时成绩来体现，同时加大课程平时成绩的占比（40%）。对于在校外综合实习基地开展的课程实习，提出了科学严谨的考核方式，即个人考核成绩由四部分组成：平时表现S平（占20 分）、个人成果资料S人（占25 分）、操作考试S考（占15 分）、小组成果资料S小组（占40 分），其中小组成果资料成绩按照下式折算给小组成员：

对于校企联合实习的考核，实行以企业为主、学校为辅的校企双方考核制度，企业兼职导师评定成绩占70%，校内专业指导教师评定成绩占30%。由于企业兼职导师和校内专业教师都由多人组成，为了避免评定成绩的标准因人而异，在对应的课程大綱中还特地制订了评分的基本参考依据。对于第二课堂实践的考核就更具有弹性，主要执行激励考核方法，与学生各种奖学金评选挂钩，对创新创业项目和校外级别竞赛还直接与保研加分相联系。

（四）建立实践教学质量持续改正机制

在由信息测绘向智能测绘转变的今天，实践教学的内容、方法、手段都在不断地变化着。只有建立持续改正机制，坚持不断地改革，才能保证实践教学适应“卓越计划”“新工科”“工程专业认证”“双一流”建设等背景下的时代要求。持续改正是专业认证的核心理念之一[9]。中南大学测绘工程专业自2013年来已开展了三次“国家工程教育专业认证”，初步形成了校内、校外人才评价体系，建立了评价结果用于教学质量持续改正的机制。除此之外，我们针对实践教学还建立了如下机制：（1）针对校内课程实践，我们广泛调研，综合借鉴兄弟院校做法，不断优化校内实践场地，持续升级实验仪器设备，同时与时俱进地调整实践内容，改革实践教学方法。（2）针对校外基地的综合实习，每年系主任、教学副院长、校院教学督导组成员都会在实习期间到基地进行现场检查，并与老师和学生开展座谈，通过发放匿名问卷，准确掌握实习效果，持续对基地的软硬条件建设给予大力支持。（3）针对校企联合实习，除了要求指导教师走访检查、做问卷调查，还在每年毕业生双选会期间，特邀校企合作单位的兼职导师及人事管理人员参加我校测绘与遥感科学系举办的“校企联合培养及工程实践教育体系建设研讨会”，就校企协同育人相关话题做主题研讨，对值得推广的经验进行总结提炼，对存在的不足出谋划策。（4）针对第二课堂的实践教学，我们结合国家、学校的教学改革导向，不断丰富其内容，健全激励措施，充分调动学生的积极性，持续加大学生的参与度。

三、结语

中南大学测绘工程专业自2011年在国内率先启动测绘类“卓越计划”以来，就一直重视深化实践教学改革。我们先后通过建设标准化校内实践场地、建立校外综合实践基地、签订校企联合实习基地，构建多场景虚拟仿真实践平台、举办测绘实践创新能力大赛、丰富创新创业实践训练等教学措施，系统地构建了多维实践教学体系。与此同时，还通过强化师资队伍的实践教学能力、升级现代化测绘仪器新装备、构建多元实践教学考核方法、建立实践教学质量持续改正机制等强有力举措，极大地提升与保障了我校测绘工程专业实践教学质量。本文系统地对以上工作进行梳理与总结，以供同行教学改革借鉴与探讨。