测绘地理信息类专业”学赛研”三位一-体实践教学改革与实践

作者:毕业通查重     发表时间:2022-07-20 14:38:26   浏览次数:28



摘    要:随着“新工科”时代的到来,测绘地理信息学科已从单一学科走向多学科交叉,国家建设与社会发展对地球空间信息人才的工程应用实践能力提出了更高要求。在此背景下,为促进“新工科”测绘地理信息类专业发展,培养高素质测绘地理信息复合型创新人才,提出了“学赛研”三位一体的实践教学改革的思路,在测绘地理信息类专业开始实践教学体系改革探索,构建了现代空间信息新技术与传统优势相结合的测绘地理信息“新工科”实践教学模式,形成了“学赛研”三位一体的实践教学体系,实现了实践教学过程全贯穿,全面提升学生的基础知识、实践能力和创新素质,开拓了“学赛研”三位一体的测绘地理信息类专业实践教学新路径。


关键词:“新工科";测绘地理信息;实践教学;理工互通;“学赛研";



The trinity practice teaching reform and practice of "learning and competition

research”in surveying and mapping geographic information major

LIUHui SU Ljuan ZHU Xiaojun LI Yu ZUO Jianyu

School of Resources and Environmental Engineering, Anhui University

Anhui Province Mine

Ecological Restoration Engineering Laboratory School of Mathematical sciences, Anui University



Abstract:

With the advent of the era of “new engineering” surveying and mapping geographic information has moved from a single discipline to a multidisciplinary cross.National construction and social development put forward higher requirements for the engineering application practice ability of geospatial information talents.In this context, in order to promote the development of surveying and mapping geographic information specialty of “new engineering” and cultivate high-quality innovative talents of surveying and mapping geographic information, It puts forward the idea of trinity practice teaching reform of “learning, competition and research”,and explores the reform of practice teaching system in surveying and mapping geographic information specialty.The practical teaching mode of surveying and mapping geographic information“new engineering” combined with modern spatial information technology and traditional advantages is constructed, and the trinity practical teaching system of “learning and competition research” is formed.It realizes the whole process of practical teaching, comprehensively improves students' basic knowledge, practical ability and innovative quality, and opens up a new path of practical teaching of surveying and mapping geographic information specialty.


Keyword:

“new engineering”; mapping geographic information; practical teaching; polytechnic interoperability; “learning and competition research”;


近年来,建立高校创新型人才培养模式,提高大学生创新和实践能力,是我国高等教育改革的主要目标[1,2]。为主动应对新一轮科技产业革命,满足新时代国家需求,教育部自2017年2月起,不断推进“新工科”建设,对工程学科专业进行整合改革,从而实现培养未来新兴产业和新经济所需的高素质复合型“新工科”人才的目标[3]。随着互联网、物联网、云计算、数据挖掘等现代信息技术的发展及其相互渗透和集成,测绘地理信息学科在时代的浪潮下,已从单一学科走向多学科交叉,逐步发展为“地球空间信息学”新工科专业[4]。实践教学是测绘地理信息类专业的重要环节,是培养学生动手能力、团队精神、问题分析能力、职业规范、创新和终身学习能力的重要途径,然而传统的实践教学内容、教学方法、教学手段及教学平台已经难以满足“新工科”背景下对测绘人才的培养需求[5,6]。


目前,国家建设与社会发展对测绘地理信息专业人才培养提出了更高的要求,《安徽省“十四五”测绘地理信息规划》中更是指出要不断提升测绘地理信息支撑能力,因此为满足“新工科”时代背景要求,提高信息化测绘时代人才培养的质量,需要在传统实践教学模式的基础上进行创新和改革,提升实践教学水平,完善实践教学体系,创新实践教学方法与手段[7,8,9,10,11]。通过凝练出“新工科”时代对测绘地理信息类专业的新需求,探索我国测绘地理信息类专业的发展方向,结合“学赛研”协同互动的实践教学理念,建立创新型测绘地理信息类专业的实践教学体系,有利于推动我国测绘地理信息类专业的发展,提升测绘地理信息的服务保障能力,提高在测绘地理信息类专业方面的创新能力和水平,加强对专业提升和人才培养的支撑和引领作用。


本文基于“以学生为本、以竞赛促教、以科研助学”的实践教学理念,以学生为中心、突出能力培养的多元化,以期全面提升大学生的“认知能力-实践能力-创新能力”,创新理工互通的“学赛研”三位一体测绘地理信息类专业实践教学体系,为培养高素质复合型创新人才提供有力保障。


1 “新工科”背景下的测绘地理信息

自2016年“新工科”概念首次被提出以来,一直致力于推动理科工科交叉融合、传统工科复合发展,在孕育新兴交叉学科的同时优化传统基础工科教育,培养多元化高素质复合型“新工科”人才,满足国家战略发展新需求,从而在国际竞争新形式中占据主动权。目前,我国教育部最新颁布的《普通高等学校本科专业目录》中,08工学测绘类专业设置已更新为:测绘工程、遥感科学与技术、导航工程、地理国情监测和地理空间信息工程。而地理信息科学(专业代码:070504)属于理学,新的本科专业目录分类呈现出大专业、大学科的架构。虽然测绘与地理信息分别归属于理学和工学,但“新工科”建设对我国测绘地理信息类人才培养提出了更高的要求,不能局限在单一学科专业内,需实现理工融合互通[12]。


新时代测绘地理信息类显然不是单一学科专业,测绘与地理信息是相辅相成的,测绘地理信息整合地理学、地图学与地理信息系统、测绘科学与技术和计算机科学与技术学科的专业基础知识理论于一体,以全球卫星导航系统(GNSS)、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)为技术核心,利用移动互联网、物联网、云计算、对地观测、北斗卫星导航系统、小型遥感卫星、无人机遥感、倾斜摄影、移动测量、自动驾驶、室内导航、智能感知等新手段,实现一体化测绘应用。这样的“新工科”建设理念,要求高校打破学科界线,开放学科边界,实现专业口径拓宽,创新专业交叉融合,注重人才培养模式创新和人才素质质量建设,从而实现培养高素质测绘地理信息复合型创新人才的目标[13,14,15]。


2 测绘地理信息类专业教学现状分析

2.1 理工科教学理念差异与现代新兴信息产业对人才综合素质需求的矛盾

针对本科人才培养,笔者所在学校提出了大类招生与专业招生相结合的模式。测绘地理信息类专业分流为测绘工程和地理信息科学两个专业。其中,测绘工程(专业代码:081201)属工学,更注重创新实践能力和解决复杂工程问题能力的培养,地理信息科学(专业代码:070504)属理学,更注重基础理论和研究能力的培养,工程实践环节相对薄弱。“新工科”建设和现代新兴信息产业对测绘地理信息类专业人才提出了专业基础过硬、实践能力更强、综合素质更高的全面要求,而理科与工科教学理念的差异限制了“理工科”人才综合实践能力的有效融合。


2.2 现行实践教学单一模式与高素质专业人才实践能力培养的矛盾

随着现代空间信息、人工智能与大数据新技术的发展,测绘地理信息技术已从传统模拟测绘、数字化测绘向智能化测绘转变,以“3S”(GNSS、RS、GIS)技术为代表的测绘地理信息类专业已逐步发展为“地球空间信息学”新工科专业。国家经济社会发展对空间信息专业技术人才的工程应用实践能力提出了更高要求[15,16]。目前,现行实践教学以课内实验、工程训练和综合实习3种模式为主,仅能培养学生常规基础实践能力,难以全面提升学生解决复杂工程问题的创新实践能力,亟须融合多种实践教学方法,以改革实践教学课程,提升大学生综合实践能力。


2.3 产学研分离与地球空间信息人才创新能力提升的矛盾

为保证国家创新驱动战略、新一代信息技术产业等国家和安徽省重大发展战略的施行,“新工科”人才培养体系改革势在必行,而传统的高校教学、企业生产和科研机构分离的人才培养模式,限制了地球空间信息人才创新能力的提升。亟须将政产学研用相融合,打造高质量的综合实践教学平台,全面提升学生的创新能力和专业素养。


3 测绘地理信息类教学改革与实践

3.1 以学为本,重塑“理工互通”

《教育部关于加快建设高水平本科教育 全面提高人才培养能力的意见》提出了“坚持学生中心,全面发展”的人才培养基本原则:以促进学生全面发展为中心,增强学生的社会责任感、创新精神和实践能力。因此,适应“新工科”时代对测绘地理信息人才的多样化需求,以学生学习需求为根本,根据《国家质量标准》和《工程教育认证标准》,将测绘工程工科、地理信息科学理科教育教学理念相融合,形成了现代空间信息新技术与传统优势相结合的人才培养方案,建立了“验证型-设计型-综合型-创新型”立体化实践教学体系,逐步提升测绘地理信息“认知能力-实践能力-创新能力”(如图1所示),实现了“理工互通”的科学育人模式。


具体措施为:①注重测绘地理信息传统技术的基础训练,将数字地形测量学、工程测量学、地图学、地理信息系统原理等课程作为统一的学科基础平台课,强化导线测量、水准测量等传统测绘技术的训练,提升学生的动手实践能力;②将北斗卫星导航定位、高精度无人机航测、国产高分辨率遥感大数据、GIS三维建模与分析等现代空间信息新技术融入实践教学,进一步提高学生的创新能力和专业素养。


3.2 以赛促教,提高实践能力

为全面提高大学生实践创新能力,教育部教学指导委员会、各行业学会和协会主办了各类大学生学科和技能竞赛。其中,全国大学生测绘技能大赛、全国高校GIS技能大赛被列为国家B类赛事,为人才培养提供了有力平台。在实践教学中,以大学生专业技能大赛为驱动,将竞赛项目全面融入实践教学的课程改革与创新,如全国大学生测绘技能大赛设置“测量导线”“二等水准”“数字测图”“测绘程序设计”等项目,全国大学生GIS技能大赛设置“现场操作”“应用开发”等项目,重点考核学生专业素养和动手实践能力。因此,在原有数字测图实习、大地测量实习等实践类课程中,优化实践教学师资队伍,重点训练上述竞赛内容,并新增考核环节,依据大学生技能大赛评分标准进行量化评分和考核。


具体措施为:①充分发挥专业教师特长,组建一支理论扎实、技术过硬的专业技能大赛指导教师队伍,针对大赛中涉及的基本技能操作、开发设计、综合创新等环节,实施分工协作式教学;②成立大学专业技能大赛团队,定期举办和参加“校级-省级-国家级”三级大赛,实施全面覆盖、重点培养、择优选拔的专业技能大赛遴选机制;③将各类赛事与教师教学考核、学生创新创业学分认定、就业与升学激励有机结合,提高教师教学和学生参与的积极性,促进教学组织模式和教学内容的改革与创新。


通过积极举办和参加大学生学科和技能竞赛,组建专业技能大赛指导教师队伍,成立大学专业技能大赛团队,创新考核机制,充分调动师生参赛积极性,“以赛促教”实现理论与实践相结合,提升学生动手实践能力,“理论研究”和“工程实践”双路线发展,以实现“理工科”人才综合实践能力的有效融合。


3.3 以研助学,打造一批“政产学研用”的新平台

“新工科”时代教育教学对于人才创新能力提出了更高的要求,如《工程教育认证标准》提出:“能够设计针对复杂工程问题的解决方案,设计满足特定需求的系统、单元(部件)或工艺流程,并能够在设计环节中体现创新意识,考虑社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素”。因此,全面结合教师各类纵横向科研课题,在课程设计、毕业设计(论文)等环节全面开展创新性实践教学,实现了实践教学与科学研究的有效融合,践行了“科研反哺教学”的教育教学理念。


具体措施为:①打造“政产学研用”一体化实践教学平台。在笔者所在学校“生态与环境国家级实验教学示范中心”“安徽省地理信息智能技术工程研究中心”“安徽省矿山生态修复工程实验室”等平台的基础上,将实践教学深入生产一线和科研部门。自2013年以来,累计建成大学生实践教育基地18个,涉及政府职能部门、生产企业、科研院所3个不同层次实践平台。其中,政府职能政府部门主要承担测绘地理信息行业规范、国家政策认知教育及基础训练和工程训练等内容,加强学生测绘地理信息认知能力;生产企业主要承担基础技能训练、综合素质提升任务,加强学生的测绘地理信息实践能力;科研院所主要承担创新创业、研发能力培养,培养学生的测绘地理信息创新能力。②实施实践教学与科学研究的全面衔接。以科研项目为支撑,组建大学生科研创新团队,以科研促进学习。基于“本科生导师制”“学业班主任制”等,引导学生积极参加导师科研项目,将大学生科研训练计划、大学生创新创业项目、科技论文写作、毕业设计(论文)等实践教学与教师团队科研项目相结合,强化学生专业知识的综合应用与创新能力,培养复合型创新人才,实现了科学研究和教育教学工作的全面对接。


通过对实践教学内容、学生创新能力培养、校企合作的深度融合,搭建了一批以“政府指导-企业生产-院所研究”为目标的三层次综合实践教学平台,充分发挥政府职能部门的测绘基础认知、生产企业的实践技能训练、科研院所的创新能力提升功能,为培养美丽中国建设所需的高素质人才提供了保障。


综上所述,本文以培养高素质测绘地理信息复合型创新人才为目标,基于“以学为本、以赛促教、以研助学”的实践教学理念,以课程、竞赛、科研为载体,实现了学生基础知识、实践能力、创新素质的全面提升,创建了“理工互通”的“学赛研”三位一体实践教学理论体系(如图2所示)。


4 结 语

“学赛研”三位一体教学实践改革,与“新工科”时代的要求高度契合,以成熟的实践教学体系和一流的实验教学平台为依托,促进了“新工科”测绘地理信息类专业发展。测绘工程、地理信息科学两专业先后被推荐为国家、省级一流本科专业建设点。通过完善测绘工程与地理信息科学“理工互通”的实践教学体系,推动了专业与学科发展,提升了现代新兴信息产业下“理工科”人才综合实践能力;同时形成了理论与实践并重、实践教学贯穿人才培养全过程、现代空间信息新技术与传统优势相结合的实践教学新方案,以适应新时代和“新工科”对测绘地理信息类专业人才的多样化需求。开拓“学赛研”三位一体的测绘地理信息类专业实践教学新路径,充分发挥政府职能部门的测绘基础认知、生产企业的实践技能训练、科研院所的创新能力提升功能,为培养美丽中国建设所需的高素质人才提供了保障。


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