测绘工程专业新工科课程体系改革实践

杨容浩　李少达　秦岩宾　曾涛　李阳腾龙　谭骏祥

摘  要：为适应新工科背景下测绘工程专业人才培养体系改造、升级的发展需求，在分析新工科的新要求、测绘行业发展的新需求和本专业的人才培养现状的基础上，结合测绘类专业教学质量国家标准、工程教育专业认证标准和学校要求，探索测绘工程专业课程体系的改革与重构。新的课程体系体现本专业“厚基础、宽口径、大类培养”“实践育人”的人才培养理念和地质行业背景特色，融入系统的人工智能、大数据课程模块。

关键词：新工科；课程体系；智能化测绘；测绘工程；人才培养

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）12-0124-05

Abstract： In order to meet the development needs of the transformation and upgrading of the talent training system of surveying and mapping engineering programs under the background of new engineering disciplines， based on the analysis of the new requirements of new engineering disciplines， the new needs of the development of surveying and mapping industry and the current situation of talent training of this program， combined with the National Standard for Education Quality of Surveying and Mapping Specialty， the Criteria for Engineering Education Accreditation and the requirements of the university， the reform and reconstruction of the curriculum system of surveying and mapping engineering programs are explored. The new curriculum system embodies the talent training concept of "thick foundation， wide caliber， large category training" and "practical education" and the background characteristics of the geological industry， and integrates the systematic artificial intelligence and big data curriculum module.

Keywords： new engineering disciplines; curriculum system; smart surveying and mapping; surveying and mapping engineering; personnel training

随着世界范围内新一轮科技革命和产业变革的加速进行，我国先后实施了“创新驱动发展”“一带一路”“中国制造2025”“互联网+”等一系列国家重大战略，以适应国际形势变化并推动国内产业转型升级[1-2]。为了主动应对变革，满足新一轮国家战略对工程人才提出的挑战和需求，提升国家硬实力和国际竞争力，教育部于2017年2月开始，通过一系列政策和措施积极推进新工科建设[3]。新工科建设已经成为中国高等教育一道最为亮丽的风景线[4]。

根据《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》的文件精神，新工科建设主要围绕“新理念、新结构、新模式、新质量、新体系”五个方面展开，其核心目的是引领高校改革工程教育体系，构建工程教育的“中国范式”，培养德才兼备的一流工程科技人才[5]。这里，新工科的“新”，既包括新的工科专业，又包括工科的新要求。前者意在构建全新的专业领域；后者侧重对传统工科专业的系统改造[3]。因此，对于具有悠久历史，且历久弥新的测绘工程专业，如何面向当前和未来的产业发展需求，实施系统的改造和升级，以顺应新工科发展潮流，是测绘工程专业当前面临的迫切命题[6]。

课程体系是专业人才培养的主要载体，是贯通教育理念与教学实践之间的桥梁，在专业人才培养中具有承上启下的关键作用；课程体系的重构是专业教育改革的首要任务[7]。基于新工科建設的大背景，本专业结合新工科的新要求、行业发展的新需求和本专业的人才培养现状开展课程体系的重构，为本专业课程内容、教学形式、教学手段和课程评价等内容的改革奠定基础。

一  问题分析

（一）  新工科的新要求

按照教育部的官方意见，新工科要体现五个“新”。对于“五新”，有不少解读，其中有许多真知灼见，也有少许解读不得要领[8]。但归纳起来，其实质就是要求高校面向创新型国家建设的重大战略和制约社会发展的紧迫需求，抓住新一轮科技革命和产业变革的战略机遇，创新工程教育体系，培养新兴工程科技人才[6]。因此，对于新工科的新要求，可以归纳为以下三点。第一，必须面向“服务国家战略”。不管是从专业的设置布局和升级改造，还是从专业人才培养的知识、能力和素质要求，都应该以“服务国家战略”为目标；而且，从长远来看，随着国家战略的调整和变化，这种“面向”必须是一个实时动态的过程，要求新工科专业在建设过程中，应该密切关注国家战略需求和行业、产业发展状况，找准自身定位，通过持续改进实时调整专业人才培养体系。第二，要立足于“新”。新工科建设要紧跟新一轮科技革命和产业变革的步伐，借力人工智能、大数据、云计算和物联网等新技术，培养引领新技术、创新新技术和应用新技术的创新型人才，服务以新技术、新产业、新业态和新模式为特点的新经济发展。第三，要敢于突破。新工科建设要紧紧围绕“服务国家战略”的根本目标，立足长远、面向未来，突破思维定势，突破现有学科、专业体系，突破传统人才培养模式，通过不同学科、专业之间的交叉融合构建新专业、改造旧专业；通过融合不同教学理念、各种技术手段和各种社会资源创新工程人才培养模式。

（二）  行业发展的新需求

测绘的基本任务是测定和表达各类自然要素、人文现象和人工设施的多维空间分布、多重属性及其随时间的动态变化[9]。作为一个技术密集型行业，相关技术的进步和发展促进了测绘行业的历次变革。当前，在大数据、云计算、物联网和人工智能等新兴技术的驱动下，测绘数据获取手段越来越多样化、智能化和简单化，测绘地理信息服务走向大众化、网络化和智能化，测绘行业正朝着智能化测绘的方向迈进[10]。

智能化测绘的核心要素包括知识和算法，其研究与应用涉及多学科的交叉与融合，是一项复杂的系统工程[9]。因此，智能化测绘阶段不仅要求测绘高端人才掌握深厚的数理基础和扎实的测绘专业能力，而且需要掌握大数据、人工智能的基本知识，以及熟练的计算机开发能力、多学科交叉能力、创新创业意识和国际视野[10-12]。

根据本专业近年来面向行业专家开展的人才培养目标和课程体系咨询情况来看，测绘行业对测绘工程专业人才培养重点关注以下几个方面的要求：①结合学校办学优势和特色，设置具有行业背景的特色课程，加强学科交叉能力的培养；②联合企业结合实际工程项目开展教学，加强实践能力培养；③关注学科发展前沿和相关高新技术，及时更新课程体系和教学内容；④加强管理、沟通、协调能力和写作能力培养；⑤加强程序设计能力、数据处理能力的培养。

（三）  本专业的人才培养现状

成都理工大学测绘领域的科学研究和人才培养始于1956年建校之初设立的测量教研室，1992年开始试办工程测量本科专业，1997年正式面向全国招生。本专业已经通过工程教育专业认证，现为“国家级一流本科专业建设点”“四川省特色专业”“四川省卓越工程师培养计划试点专业”和“四川省测绘与地理信息工程本科人才培养基地”。

本专业依托“地球科学”国家一流学科和地质灾害与地质环境保护国家重点实验室，培养具有明显地学背景、具备较强工程实践能力、服务地方和行业发展需求的高素质工程应用型人才。办学20余年，培养本科毕业生2 000余人，历年就业、升学率位居学校各专业前列。本专业2017—2019年毕业生就业情况统计见表1。

表1数据表明，学生整体上直接就业率较高，但随着升学率的升高，直接就业率逐年下降；学生就业主要面向省内工程单位，而且比例逐年升高；由于受自然资源行业形势的影响，在自然资源行业内就业比率呈明显下降趋势。

二  课程体系设计

（一）  总体设计思路

本专业课程体系设计以适应国家新工科和一流本科专业建设新形势，满足《工程教育专业认证标准》和《测绘类专业教学质量国家标准》要求，以构建具有中国特色的测绘工程专业一流本科人才培养体系为总目标；以学校“三提一塑”人才培养理念为导向[13]，以“依托地学背景、服务地方经济”为主线，以培养具有明显地学背景、具备较强工程实践能力、服务地方和行业发展需求的高素质工程应用型人才为目标。在课程体系设计中，遵循以下4点基本原则：①着重培养学生的实践动手能力、创新意识、科学思维和主动获取知识、分析解决问题的能力；②强调课程设置与教学设计，将科学素养与人文精神（特别是思想政治教育）贯穿人才培养的始终；③以综合实践促进设计、实践和创新能力的培养，特别突出工程分析、设计、实践和归纳总结能力培养；④面向地方和行业需求，通过加强与企业的沟通与合作，及时更新教学内容，紧跟市场步伐。

（二）  课程体系设计

按照成都理工大学对人才培养方案修订的总体指导意见，本专业课程体系按课程模块和课程组进行设计和建设，分为通识教育、学科基础教育、专业教育、实践教育和个性化教育五个课程模块，课程体系结构如图1所示，具体学分安排见表2。

1）通识教育模块。通识教育模块由“必修”和“选修”两部分构成。其中，“必修”包括思想政治理论、军事、创新创业教育、大学体育、外语、网络与信息技术基础、大学生心理健康教育、专业导论和劳动教育课程；而“选修”包含人文艺术与中华文化传承、社会科学与公共责任、科学探索与生命教育、工程技术与可持续发展、国际事务与全球视野五大课程群和文献检索与科技论文写作网络平台在线通识课程。“必修”为全校通修课程；“选修”由专业确定，作为“必修”的补充，以满足《工程教育专业认证标准》中“毕业要求”的非技术性指标达成培养需求，并特别加强了文献检索与科技论文写作能力的培养。

2）学科基础教育模块。“学科基础教育”模块包括高等数学、线性代数、概率论与数理统计和大学物理（实验）课程，按“厚基础”的思路设置。

3）专业教育模块。专业教育模块包含“专业基础”“专业核心”“开放选修”三个部分。其中，“专业基礎”和“专业核心”课程是专业教育的核心，覆盖了《工程教育专业认证标准》（测绘地理信息类补充标准）和《测绘类专业教学质量国家标准》要求的知识体系。通过对这两部分课程的学习，学生能够掌握本专业系统的基础理论、基本方法和技术，覆盖空间数据获取、处理、管理与应用的各个方面，体现了本专业“宽口径”“大类培养”的人才培养理念。

“开放选修”即专业选修课程，按照“工程测量”“地理信息工程”“遥感科学与技术”三个专业方向进行组织。每个方向设置4门课程，8个学分，见表3。另有2个学分的“实践训练计划”为必选环节。设置本课程模块，是为学生根据个人喜好拓展和加深某一专业方向的知识创造条件。设置的三个方向，一方面，考虑了本专业传统的办学特色和优势（服务地学领域的工程测量、遥感技术），另一方面，考虑了现阶段本行业对人才能力的强烈需求（地理空间数据的分析与应用能力）。另外，在课程设置上，也注重体现地学特色和优势。

4）实践教育模块。本专业实践教学体系设计遵循认知规律和能力培养的循序渐进性，按照从初级认识到综合应用、由验证性实验到设计性实践的思路，主要分为依附于课程的“课间实验”和“集中性实践环节”两部分。“课间实验”以验证性、认知性实践活动为主，培养学生的认知能力和动手操作能力，并加深对课程理论知识的理解；“集中性实践环节”（实践教育模块），旨在培养学生灵活运用课程相关知识进行工程设计和技术研究，以及综合运用专业知识创造性解决复杂工程问题的能力，包括课程设计（实习）和综合性实践。本专业“集中性实践环节”按照“单元-模块-系统”的“分层次、模块化”思路设计（如图2所示）。

5）个性化教育模块。本模块包含三个可选子模块，即“本硕衔接”“跨专业交叉”“就业创业能力提升”。本专业学生需从中选择其一进行修读，至少4学分，为毕业后进一步深造或者就业、创业奠定基础。“本硕衔接”课程模块以介绍本专业前沿理论、方法为目标，设雷达干涉测量原理与方法、空间大地测量学和专业前沿讲座课程。“跨专业交叉”课程模块面向人工智能和大数据方向，开设机器学习、模式识别与计算机视觉和时空大数据分析课程。“就业创业能力提升”课程模块面向行业发展前沿和重大需求，开设测绘工程案例分析、测绘新技术专题和行业认识与职业规划课程。

三  结束语

本专业在学校总体框架要求下，对照《工程教育专业认证标准》（含补充标准）和《测绘类专业教学质量国家标准》，结合本专业人才培养定位、专业现状和行业发展需求，瞄准新工科发展新需求，经过六年三轮的反复调研、讨论和修改完善，形成了新版的人才培养方案和课程体系。本课程体系具有以下特点。

1）体现了“厚基础、宽口径、大类培养”的人才培养理念。通过必修课程全面覆盖测绘类专业的核心知识体系，并确保重点课程的学时；采用模块化的形式设计专业方向课，实现宽口径分流。

2）体现了地学特色。依托我校“国家级地质学实验教学示范中心”等优势平台开设普通地质学和地质认识实习（2周）课程，夯实地学基础；并开设与地质灾害应急、监测和地学分析相关的系列课程，体现地学特色。

3）融入了系统的人工智能、大数据课程。在专业必修课中开设人工智能基础课程，再结合测绘数据处理的特点，面向“时空大数据分析”和“图像处理与分析”两个关键点，通过选修模块开设系列課程，将人工智能、大数据处理的理论和方法引入测绘工程专业人才培养课程体系。

4）采用系统的实践教学体系培养综合素质和能力。采用循序渐进的方式，按照“单元-模块-系统”的思路设计实践教学体系，通过实践教学落实学生综合素质和能力的培养。

参考文献：

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[4] 吴岩.勇立潮头，赋能未来：以新工科建设领跑高等教育变革[J].高等工程教育，2020（2）：1-5.

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[8] 李培根.工科何以而新[J].高等工程教育研究，2017（4）：1-5.

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[11] 岳建平，丛康林.人工智能时代的测绘工程教育改革[J].测绘通报，2020（9）：151-154.

[12] 高井祥.智能时代测绘高等教育的几点思考[J].测绘通报，2018（9）：139-143.

[13] 刘树根，曹俊兴，程孝良.通专结合三提一塑：新时期地学人才培养改革的探索与实践[J].中国地质教育，2014，23（4）：7-11.

基金项目：四川省2018—2020年高等教育人才培养质量和教学改革重点项目“面向‘新工科建设的多路径创新型人才培养体系构建与实践”（JG2018-462）；成都理工大学2021—2023年高等教育人才培养质量和教学改革项目“以学生为中心的课程教学模式改革与实践——《以数字地形测量学》为例”（JG2130005）

第一作者简介：杨容浩（1978-），男，汉族，湖北天门人，工学博士，副教授。研究方向为测绘领域的教学、科研。