基于产学研协同创新的现代测绘工程实践教学改革

来源:用户上传      作者:

　　[摘要]随着“3S”技术的发展，测绘科学与技术进入了一个现代空间信息新时代，传统测绘工程专业实践教学已经无法满足现代测绘对人才的需求，培养具备良好实践能力、创新能力的优秀测绘工程专业人才成为本科院校测绘工程专业的主要任务。针对我国测绘工程实践教学中存在的主要问题，提出以协同创新为指导理念的测绘工程专业立体化实践教学体系构建思路，构建了“一点、一线、三維度、三层次”的实践教学人才培养模式，探索推进产教融合、校企合作的创新机制，并以安徽大学为例，结合国家质量标准和工程专业认证标准，提出实践教学改革措施，为高校培养具有创新精神的高级应用型测绘人才提供了参考。
　　[关键词]测绘工程;协同创新;实践教学;质量保障;工程教育认证
　　[中图分类号]G642.0
　　[文献标识码]A
　　[文章编号]2095-3437（2020）03-0031-05
　　2018年9月10日，全国教育大会在北京召开，9月14日，教育部下发《关于认真学习贯彻全国教育大会精神的通知》，明确指出全力推动新时代教育工作迈上新台阶。接着，教育部连续发布了《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》《关于完善教育标准化工作的指导意见》《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》等一系列制度文件，同时结合工科人才培养，联合工业和信息化部、中国工程院联合下发了《关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见》。本科教育工作被提到前所未有的高度，体现了我国对于本科教育的高度重视，这也说明当今社会对于创新型高级应用人才的迫切需求。
　　2016年，中国成为《华盛顿协议》的正式会员，这标志着我国工程教育质量及其保障机制得到国际工程教育界的认可，这也对测绘工程专业人才培养提出了更高的要求。测绘工程作为一个既古老又年轻的专业，是工程建设的“眼睛”，在国民经济建设、资源开发与利用、各类工程建设中起着不可替代的作用。以全球卫星导航系统（Clobal Navigation Satellite System，简称GNSS）、遥感（Remote Sensing，简称RS）、地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）为代表的“3S”技术逐步引领了测绘科学与技术的发展，同时这也对传统测量技术手段全面改革提出了更高的要求。一方面，以三角测量、导线测量为基础的传统测绘技术仍然在各类工程测量中发挥着不可替代的作用;另一方面，以“3S”技术为代表的现代空间信息技术在国土资源调查与监测、城市建设规划、地理空间大数据等领域做出了巨大贡献。现代测绘工程对高等教育提出了更高的要求，尤其是实践教育环节。
　　本文以现代新形势下的工科高等教育为背景，分析了我国现行制度下测绘工程实践教学中存在的主要问题，提出了“一点、一线、三维度、三层次”测绘工程实践教学体系;在此基础上，进一步完善了测绘工程实践教学内容，提出了立体化实践教学体系的保障机制，并以安徽大学为例，分析了多学科本科大类招生模式下的测绘工程实践教学改革。
　　一、背景与现状分析
　　（一）测绘科学与技术发展现状
　　目前，国内外测绘科学与技术发展的主要趋势有以下几方面。
　　1.大地测量自采用快速高精度空间定位技术（特别是GNSS技术）以来，逐步从静态大地测量发展到动态大地测量，作用范围从地球局部区域扩展到全球范围，研究对象从地球表面几何形态深入到研究地球内部物理结构及其动力学机制。
　　2.摄影测量的发展从模拟摄影测量、解析摄影测量时代进入到数字摄影测量时代。数字化摄影测量系统已经进入商品化的阶段，数字摄影测量系统与地理信息系统的结合，促进了测绘生产的数字化和自动化;利用GNSS确定航摄外方位元素，能实现无地面控制点或少地面控制点的航空摄影测量，摆脱繁重的野外控制测量工作。
　　3.遥感技术正朝向多传感器、多分辨率、多频谱、多时相的信息获取和快速实时的智能化信息处理方向发展。利用遥感对大陆、海洋、大气等地球环境的变化进行长期观测和分析，已经成为遥感技术的主要方向。高分辨率卫星系统、高分辨率成象光谱仪、合成孔径雷达等新型传感器及其影像处理系统受到普遍重视。
　　4.地理信息系统已在某些专业领域得到应用并进入商品化生产的阶段，计算机技术和通讯技术的迅速发展，使GIS向多样化和分布式处理迈进。在侧重信息存储、数据库建立、查询检索、统计分析和自动制图等基本功能的基础上，GIS逐步进入开发分析、评价、预测、决策支持模型以及增加智能化功能的发展阶段。GIS将各种空间信息与自然、社会、经济及其他要素相结合，用于研究局域和全球性问题。
　　5.地图学的发展呈现出多层次、多领域、多时态、多功能的特点。遥感技术、地理信息系统技术、机助制图技术与多媒体技术的发展将使地图制图学的基本理论、技术方法和手段、工艺过程发生根本性的变化。研究解决利用遥感技术和其他手段快速更新地图信息，实现地图内容的自动综合，以及研制实用化专题地图设计专家系统、地图自动编辑制版系统和地图信息分析应用专家系统，是当今地图制图技术发展的关键。
　　（二）测绘工程实践教学的现状与不足
　　测绘工程（081201）专业隶属于工科测绘类（0812）专业，设“10+X”门核心课程，分别为：测绘学概论、误差理论与测量平差基础、地图制图学基础、数字地形测量学、大地测量学基础、摄影测量学、GNSS原理及其应用、地理信息系统原理、工程测量学及若干专业方向选修课。
　　目前，国内相关综合性大学和专业性院校测绘工程实践教学体系主要包括两个方面：课间实验和野外实习实训。课间实验主要通过学生围绕课程讲授进入测绘工程专业基础实验室，亲自动手，实时观测，使用经纬仪、水准仪、全站仪等常规测绘仪器，以及GNSS接收机、摄影测量无人机、三维激光扫描仪等数字化仪器加深对课堂理论讲授和书本知识的理解，提高地学实践能力。野外实习实训在本科四年培养中进行四次，循序渐进，由简单到综合，依次是：传统小平板仪测图实习，数字化测图实习，大地测量与GNSS综合实习，工程测量科研生产实习，毕业实习。 　　受到地球空间信息技术大背景的影响，传统的测绘技术手段亟待更新：一方面，为保证学生掌握传统测绘基础;另一方面，行业的飞速发展又要求知识结构合理、熟练应用各种“3S”技术的高素质专业人才。目前，国内测绘工程专业实践教学存在如下问题。
　　1.课程设置不合理。课程设置及目标定位存在一定的盲目性和随意性，课程的教学内容多局限于教材知識，内容重复过多，课程之间脱节，实践教学课程和野外实习课程比例过低、课时较少，实践教学手段和课程内容落后。
　　2.师资力量不健全。缺乏实习指导教师，难以组织野外实习指导队伍;教师之间存在着年龄差异、专业差异和背景差异，教学团队结构复杂。
　　3.实践教学设施和基地建设落后。教学实验室设备更新缓慢且实习条件非常简陋，教授内容主要集中在水准仪、经纬仪、全站仪、GPS等设备的操作及使用，以及摄影测量与遥感、地理信息系统技术原理的掌握上，野外实习基地建设近于停滞。
　　4.实践教学体系不完善。这主要表现在实践教学各环节分散脱节、缺乏有效的实践教学评价标准和保障机制两个方面。目前各院校的实践教学环节主要包括专业实验、实习等，各实践教学活动的开展没有内在统一的教学目标和教学计划，而是根据各专业课程的需要分配少部分学时进行零散的实践教学活动，实践教学各环节没有形成环环相扣的科学教学体系，缺乏科学的指导思想和教学理念，实践教学缺乏完善的教学体系。同时，现有测绘院校的实践教学评价标准没有科学的评价机制，实践教学活动的开展仅停留于教学任务的完成，并没有对学生在参与实践教学活动后的学习情况以及教师的实践教学情况形成系统的评价，没有合理规范的评价机制。
　　二、现代测绘工程实践教学体系的构建
　　根据工程教育认证标准，毕业生应具有人文社会科学素养、从事工程工作所需的基础知识、系统的工程实践经历、设计和实施工程试验的能力、基本的创新方法、运用现代信息技术获取信息、正确认识工程对于客观世界的影响、组织管理能力、终身学习能力、国际视野等10项基本要求。可见，构建立体化实践教学体系是保证学生具备上述能力的重要环节。
　　（一）建设目标
　　充分发挥协同创新多学科资源优势和平台优势，促成政府、企业和高校在人才培养方面的合力，进行跨学科、跨部门、跨单位协作，探索建立测绘工程专业立体化实践教学体系。通过该实践教学体系的实施，培养具备良好实践能力、创新精神和创新能力、获取知识和处理信息的能力、工程实践能力的测绘工程创新型人才，为我国测绘工程专业实践教学模式改革提供参考依据和示范作用。
　　（二）测绘工程专业立体化实践教学体系的构建
　　1.立体化实践教学体系的主要框架
　　测绘工程专业立体化实践教学体系的主要构架可概括为“一点，一线，三维度，三层次”，如图1所示。其主要内涵为：“一点”（S点）是指测绘工程专业实践教学体系以“培养学生的实践能力和创新能力”为目标和基本出发点，提高测绘人才对经济社会发展的适应能力;“一线”（MM0），强调测绘专业立体化实践教学体系的核心和指导理念为协同创新，实践教学活动各环节和各层次的教学活动都离不开协同创新理念，稳步推进协同创新，深化高校、企业、研究所合作，建立协同创新的战略联盟;“三维度”（SGH，SGI，SHI）有两个方面的含义，一方面是指校内实验实践平台、测绘野外实习基地和产学研单位实践基地，另一层含义是基于协同创新理念，突出强调的实践教学内容立体化、学生创新能力培养立体化、校企合作方式立体化;“三层次”分别指图中S-△GHI，S-△DEF，S-△ABC，意指测绘工程专业本科生实践能力的三个层次，即测绘知会能力、测绘实践能力和测绘创新能力。
　　2.立体化实践教学体系的核心内容
　　立体化实践教学体系的核心内容是指基于协同创新理念下的立体化实践教学体系中的“三维度”，即测绘专业实践教学内容立体化、能力培养的立体化、实践教学活动开展合作方式的立体化，如图2所示。
　　其中，“教学维”是指测绘专业实践教学的具体内容，实践是教学体系的重要组成部分。实践教学内容可以概括为“三层次五训练”，其中，“三层次”指的是分层次培养，包括基础型实验、综合设计型实验、个性化创新型实验;“五训练”指的是分层次训练，包括课程实践训练、开放性实践训练、校外基地实践训练、现场实践训练、实战性实践训练，通过“三层次五训练”达到培养学生实践能力和创新能力的目的，如图3所示。“能力维”即指上述三个层次，测绘知会能力、测绘实践能力和测绘创新能力。“方式维”是指立体化实践教学体系中实践教学内容实施的具体开展方式和途径，主要包括校内实验、校外实习以及校政（企）合作基地实践。
　　3.立体化实践教学体系的协同性
　　测绘专业立体化实践教学体系的构建以协同创新理念为指导思想，强调高校实践教学活动中的主导作用，从校企政多方协同、实践教学内容协同、学生实践能力发展协同、实践教学体系立体化协同等多方面研究和探索测绘工程专业立体化实践教学的协同性。
　　高等院校要不断完善多主体协同育人机制，推进产教融合、校企合作的创新机制，深化产学研合作办学、合作育人、合作就业、合作发展，积极推动国家层面“大学生实习条例”立法进程，完善党政机关、企事业单位、社会服务机构等接收高校学生实习实训的制度保障，坚决执行“走出去”方案，强制要求测绘工程专业教师定期到行政企事业单位挂职锻炼。
　　建立与社会用人部门合作更加紧密的人才培养机制。健全培养目标协同机制，与企业、政府等部门联合制订人才培养标准，企业主要通过各种项目实训，对培养学生的专业素养、专业技能、工程设计能力等起到举足轻重的作用。健全资源共享机制，推动将社会优质教育资源转化为教育教学内容;健全管理协同机制，推动相关部门与高校搭建对接平台，对人才培养进行协同管理，培养真正适应经济社会发展需要的高素质专门人才。 　　三、测绘工程专业立体化实践教学体系的实施
　　（一）具体措施
　　1.建立立体化协同实践教学课程体系
　　从确立明确的实践教学课程目标、完善的实践教程（讲义）和立体化实践教学课程内容等三个方面具体落实立体化协同实践教学课程体系。其中实践教学课程内容包括实验、实习和实训三部分，从一年级的基础实验、传统测量实习到四年级的创新实验、测绘毕业实习、实战性训练的学习与实践中，不断增强学生的测绘实践能力，如图4所示。
　　2.依托协同创新平台，建立立体化实践教学师资队伍
　　以协同创新平台为依托，通过人员实质性互聘、引进实践水平高的实践教学人员、选派骨干教师到协同单位锻炼和培训，并聘请工程师作为学校实践教学教师，实行学校一中心“双导师”制，把创新思维和实践技能有效地传授给学生。健全教师队伍协同机制，统筹专兼职教师队伍建设，实践教学改革的教师由专职教师和兼职教师两部分组成，以此促进双向交流，提高实践教学水平。专职教师为具有一定理论水平和较强工程实践能力的校内教师，兼职教师为协同体内聘请的国内外知名企业、高校、科研院所的技术人员和研发人员。
　　3.创新实验教学，学生参与产学研课题
　　以协同创新任务为牵引，根据学生已学的知识和掌握的实验技能开展设计性、综合性实验;结合本专业科研取得的成果，把部分科研试验内容引进教學实验，开发创新性实验项目;组织学生去校外实践基地进行生产实习，学生通过实际工作，在实践中得到锻炼和提高，同时，这也使实习直接与生产实际相结合;毕业实习和设计（论文）与教师科研相结合，实行教师与学生双向联系，学生围绕教师的科研课题，到教师科研的合作单位等进行实习，参与导师负责的产学研课题。积极推广小班化教学、混合式教学、翻转课堂，大力推进智慧教室建设，构建线上线下相结合的教学模式;因课制宜选择课堂教学方式方法，科学设计课程考核内容和方式，不断提高课堂教学质量;积极引导学生自我管理、主动学习，激发学生的求知欲望，提高学生的学习效率，提升学生的自主学习能力。
　　4.发挥平台资源和优势，完善实践教学设施和基地建设
　　利用现有条件建立和完善开放型与创新型实验室：协同创新中心内，高校与科研院所、企事业单位等单位实现资源共享、平台共建，把握共享资源机会，利用共享单位实验平台方面的优势，积极开展大学生创新实验和实践锻炼，利用协同合作关系，积极建设全方位综合数字化实习基地。
　　（二）保障机制
　　1.建立完善的实践教学协同管理制度
　　研究制定实践教学设施的保障制度、实验条件与人才培养目标符合评价制度、仪器设备的使用情况评价制度、实验教学过程及教学效果评价制度等实践教学协同管理制度，保证测绘专业立体化实践教学的有效性和教学质量。完善高校自我评估制度，健全内部质量保障体系。要按照《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》及有关行业标准，根据学校自身办学实际和发展目标，构建教育基本标准，确立人才培养要求，并对照要求建立本科教学自我评估制度。要将评估结果作为校务公开的重要内容向社会公开。
　　2.建立有效的实践教学协同评价机制
　　测绘工程专业立体化实践教学体系评价机制的建立是保证实践教学质量的重要条件，应完善督导评估机制，形成动态监测、定期评估和专项督导的新型评估体系。规范本科教学工作审核评估和合格评估，开展本科专业评估，推进高等学校本科专业认证工作，开展保合格、上水平、追卓越的三级专业认证。针对突出质量问题开展专项督导检查。强化评估认证结果的应用，建立评估认证结果公示和约谈、整改复查机制。测绘工程专业立体化实践教学体系的评价方法主要包括加强考试管理，严格过程考核，加大过程考核成绩在课程总成绩中的比重;健全能力与知识考核并重的多元化学业考核评价体系，完善学生学习过程监测、评估与反馈机制;加强对毕业设计（论文）选题、开题、答辩等环节的全过程管理，对形式、内容、难度进行严格监控，提高毕业设计（论文）质量;综合应用笔试、口试、非标准答案考试等多种形式，全面考核学生对知识的掌握和运用，以考辅教、以考促学，激励学生主动学习、刻苦学习。
　　四、安徽大学测绘工程专业实践教学改革探索
　　安徽大学是国家“双一流”建设高校，原“211”工程建设高校，安徽省人民政府与教育部共建高校，安徽省属重点综合性大学。自2018年开始，安徽大学实施以学院为单元的大类招生。所谓大类招生，是指高校将相同或相近的学科门类，通常是同院系的专业合并，按一个大类招生。学生入校后，经过1～2年的基础培养，再根据兴趣和双向选择原则进行专业分流。大类招生的主要目的是贯彻“志高远、敢担当、基础厚、能力强、会创新、适应广”的育人理念，全面深化人才培养模式综合改革，优化“夯实基础、拓宽口径、尊重个性、多元培养、全面发展”的培养途径，提升学生的学习兴趣，激发学生的自主学习动力和能力，促进学生全面成长成才。
　　安徽大学测绘工程专业于2013年开始招生，经过“211”工程三期建设项目及学校的大力支持，目前在师资队伍、实验室建设、培养体系方面优势明显，形成了工程特色鲜明的人才培养体系，本科生一次性就业率达95%以上。现有专任教师17名，具有博士学位、国（境）外背景的教师比例分别达到85%、33%，建有常规测量仪器室、精密电子仪器室、摄影测量工作室、CORS系统平台等多个实践教学平台，拥有三维激光扫描仪、精密GNSS接收机、多传感器无人机等大型教学科研仪器设备58套，总价值1100余万元。目前，安徽大学在以下几个方面正在开展实践教学方面的改革和探索。
　　1.完善实践教学体系。结合大类招生统一要求，测绘工程专业培养方案实施“通识教育-学科基础教育-专业教育”三段式培养，课程体系包括学科大类平台课、专业必修课、专业选修课、实践教育四个模块。其中，专业实践教育包括程序设计、工程制图、测量学、大地测量、“3S”、空间数据库等课程实验，数字测图、大地测量、工程测量、生产实习等集中实习，大地测量、摄影测量、遥感应用、GIS开发、毕业设计等课程实习，实施实践教学过程全覆盖。 　　2.创新实验教学模式。打破以往零散、不连贯的、分属于不同课程的实验项目;每学期开设若干实验项目，分为基础实验系列和专业实验系列，由基础到专业，由验证到综合，由模仿到创新，逐步培养学生的实践动手能力和创新发展能力。如加强基础实验和传统测量实习训练，以提高学生的测绘知会能力;通过开展数字化测图实习、生产实习，以提高学生的测绘实践能力;通过无人机测图、遥感图像处理、三维数字建模等，以提高学生的测绘创新能力。
　　3.建立综合开放实验室。目前已建成两套单基站CORS测量系统，数字摄影测量工作室、遥感图像处理工作室等“3S”实验室，测绘工程所有实验室全天候向学生开放，为学生使用仪器、软件、计算機提供方便，这对提高学生的实践能力与创新能力起到了良好的促进作用，只要学生有兴趣开展设计性和创新性实验，都可以申请进入实验室。学生不但可以使用常规的教学仪器设备，在研究生的带领和指导下也可以使用学院公共平台的大型科研设备。
　　4.构建“校-政-企”全面合作教育平台。依托安徽大学矿山环境修复与湿地生态安全协同创新中心、安徽省地理信息中心、安徽省矿山生态工程实验室等协同创新平台，测绘工程专业所在的资源与环境工程学院与煤矿生态环境保护国家工程实验室共建了“矿区数字化测绘实习基地”，与安徽精诚测绘有限公司共建了“工程测量野外实习基地”，围绕翡翠湖校区建设了覆盖全校范围的“控制测量与数字化测图综合实习基地”等多个实践教学基地，具备了良好的基础条件。
　　5.科研促进教学。以科研项目为带动，组建大学生创新团队参与课题研究。在国家科技支撑计划课题、国家自然科学基金、安徽省科技攻关项目，以及企业委托项目的支持和带动下，测绘工程专业组建了人工智能大数据、矿山灾害监测、遥感数据处理、导航与定位等4个大学生科技创新团队，鼓励本科生进入导师课题组，在研究生的带领下参与试验，锻炼自身能力。
　　上述改革措施一方面保障了现有教学资源的合理配置，另一方面提高了学生的动手实践能力。安徽大学测绘工程专业成立6年来，累计获得全国大学生测绘技能大赛特等奖2项，一等奖4项，二等奖3项，三等奖2项。
　　五、结语
　　测绘专业立体化实践教学体系是以协同创新理念为指导，以培养学生实践能力和创新能力为目标，突破传统测绘专业实践教学存在的弊端，强调实践教学环节的连贯性和整体性，关注学生的实践操作能力，深化校企合作，积极发挥高校的主导作用，积极拉动高校、企业和政府职能部门多方协作的科学实践教学体系，以“一点、一线、三维度、三层次”模式构建的测绘工程专业立体化实践教学体系，其中三维度也突出强调立体化，即测绘专业实践教学内容立体化、能力培养的立体化、实践教学活动开展合作方式的立体化。
　　安徽大学依托协同创新平台，充分利用和发挥协同创新中心资源和平台共享优势，积极开发创新实验项目和产学研实验项目，将学生领人企业、大学、科研院所共建的协同创新平台，让其在具体项目、具体问题中通过多学科人才的互动交流与协同合作逐渐培养协同创新能力。
　　[责任编辑：陈明]
转载注明来源:https://www.xzbu.com/9/view-15122858.htm