空間數據為核心的測繪工程人才培養

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空間數據為核心的測繪工程人才培養

1測繪工程專業現狀

國外高校的測繪工程專業,其教學內容采用以大地測量、工程測量、定位導航、地理信息系統四個主題為主體的專業培養模式.其中,大地測量和工程測量是傳統測繪是測繪專業人才必備的知識體系;而定位導航和地理信息系統則是同其它地理空間專業交叉發展的新興領域,極大的拓寬測繪技術本身的應用層面,也是測繪復合型人才的主要體現.相比國外,國內高校對于測繪工程專業人才的培養在認識上還存在一定的偏差和滯后,主要表現在多數測繪專業院校對學生的培養重心仍舊集中在傳統的大地測量和工程測量兩個方向,而對后兩方向的投入比重則相對較弱且與新興地理信息技術的銜接不足等缺陷.其原因在于我國傳統測繪的定義同現代地理信息技術學科的交叉融合存在脫節.尤其是在同計算機技術相關方面的技術脫節十分嚴重.導致國內測繪工程專業培養體系普遍過于保守,使測繪工程專業畢業生的知識體系形成“孤島現象”,無法滿足當前測繪信息在環境、城市、國土等跨領域的研究工作.通過分析國外測繪專業建設體系發現,不管是傳統工測、地測,還是新興導航、地理信息主題,其實質都是圍繞空間數據處理這一核心問題.空間數據具有數據量大、時空復雜、多尺度等特征,因此對于空間數據的處理必須借助計算機技術,這也使得對計算機應用的熟練程度成為了衡量現代測繪人才教育培養目標的關鍵.然而,目前我國對于測繪工程專業計算機課程設置普遍還存在一系列問題,諸如課程設置目標錯誤、課程時效性差、缺少實用的專業教材、結構不合理等,具體分析見下一小節.

2存在的主要問題

對測繪行業本科生而言,早期傳統測繪學所要求的三大基本功,即“測、繪、算”的內涵在現代測繪行業中有了很大的變化.其中,“測”主要指對測繪儀器操作技能的要求.隨著GPS、全站儀、電子水準儀等自動化儀器的出現,“測”變得更簡單,對操作技能的要求大幅度降低,因此“測”更多的體現在對儀器開發、工作原理以及性能的理解和掌握“.繪”指地圖繪制,目前有關地圖繪制工作基本借助于計算機,因此繪圖技能更多指的是電子繪圖軟件的使用以及二次開發;“算”早期主要指測量項目中平差計算或者坐標轉換等常見測量計算,而現代測繪的“算”則指的是對空間數據模型的信息化處理.同過去相比,現在的空間數據具有處理量大、方式種類多樣、過程復雜等特點,因此,“算”的能力成了衡量學生對本專業知識水平的重要標準.本著高效的目的,對于海量數據的處理通常借助于計算機來完成,因此現代測繪工作者算的能力主要表現在掌握數據處理方法,軟件開發能力和軟件使用的熟練程度,即測繪應用領域的計算機技術水平.因此無論是從“三基”能力,或者是“五會”等衡量指標對現有測繪專業畢業生進行考量,都可反映出現代測繪行業對學生空間數據處理,尤其是借助于計算機技術處理空間數據的高要求.目前國內高校測繪工程專業所開設計算機相關課程在數量上雖可滿足教學需要,但在課程質量、課程銜接方面存在許多缺陷,特別是也缺少相對應的專業課程實踐,具體主要體現在以下幾點:

2.1計算機課程設置培養目標錯位

對測量專業而言,測繪知識和技能的教育是專業核心,而計算機技術更多的是作為一種工具,在實踐環節中起作用.在實際工作中,通常需要能既懂測繪專業知識和基本技能,又能熟練時候用各種測繪專業軟件的技術人才.這就要求在教學過程中能夠形成以基礎知識引導實踐內容,以實踐方式加深知識理解的螺旋式教育模式.一方面加深學生對于測繪空間數據模型、數據操作等知識的掌握,另一方面也可培養學生的自我學習和動手實踐能力.因此計算機技術課程的開設必須基于測繪理論知識進行深化拓展,尤其要注意課程之間的主次銜接和連貫性.目前國內高校對于計算機課程的設置過多的關注客觀需要,反而忽視了學生主體的發展需求,片面的強調知識的掌握和技能強化.

2.2計算機相關課程設置結構不合理

目前,我國測繪工程教育課程體系普遍存在不合理的現象,主要表現在:知識結構搭配不合理,偏重計算機理論課程,輕視了計算機實踐課程;側重基礎課程的普適教學,忽視計算機專業課程的深化.導致傳統計算機知識同測繪專業的交叉融合內容較薄弱,內在知識體系的銜接不夠,無法體現測繪計算機課程的教育特色.

2.3計算機課程設置時效性不高,教材更新緩慢

我國學校測繪工程計算機課程內容主要借鑒計算機專業的基礎知識體系,受限于師資水平或者專業背景,一些課程,如C語言,VB語言的教案設計沿用多年,知識陳舊,更新緩慢,已跟不上計算機技術的高速發展的步伐.究其原因,一方面是因為測繪專業培養體系過于保守,新技術的成果沒有及時在計算機課程內容中得到體現和反映;另一方面,借鑒而來的計算機課程缺乏同測繪專業知識體系之間融會貫通,過于強調計算機知識體系的完整性,力求面面俱到.然而在課時固定的前提下,不加篩選,去重的課程設置,一方面加重了學生掌握基礎知識的負擔,同時也忽視了對學生自我學習、適應能力的深化和培養,甚至會使學生對重復性學習產生抵觸情緒,“學而非用”,“學而無用”的現象時有發生.

3改進措施

基于上述存在問題分析,本文針對性的提出幾點有關測繪工程專業計算機課程設置方面的改進措施:

3.1明確計算機技術在測繪工程專業中輔助工具的定位

依據專業課程總學分提出“5-2-3”的課程設置比例,即傳統測繪,包括大地 測量和工程測量相關理論及實踐課程學分比例占50%,計算機技術相關課程占比20%,而定位導航、地理信息系統相關課程學分比例占30%.三者之間主次關系有所差異,主要表現在:傳統測繪課程是本門專業,是培養測繪本科生的立足點,因此占據最多比重;定位導航與地理信息系統是當前信息化測繪框架重點發展的應用技術領域,是傳統測繪知識體系的延伸和拓展;計算機技術課程是數字化、信息化測繪發展重要的輔助工具和實現手段,也是實現復合型人才培養的關鍵.按照課程性質劃分,計算機技術課程歸于應用工具類,其它兩種則屬于理論知識類,因此,學生逐漸掌握計算機技術的過程,就是傳統測繪和現代測繪知識體系融合的過程.需要說明的是,比重劃分并非固定不變,其主要目的是從宏觀方面明確計算機相關課程在測繪工程專業課程中應作為應用型的工具,起輔助作用.

3.2以空間數據為核心,以數據處理為主線,設置有測繪專業特色的計算機課程

在確定比重的前提下,還需對計算機課程,尤其是編程基礎類課程(如C、VB、C#、Java)等內容進行篩選和去重,避免學生陷入對計算機基礎知識的重復學習,將原本依編程語言相互獨立的計算機課程根據空間數據處理流程融入到測繪本專業的知識體系中,突出測繪工程專業計算機教學的專業特色.例如,在學生首次接觸編程語言(C或C++)時,可把重點放和數據處理有關,如變量、函數、數組、指針、文件等基礎知識,在教學的過程中穿插講解結構化程序設計、面向對象程序設計思想,幫助學生養成良好的編程習慣.通過案例教學法從數據結構與算法課程、測量學原理課程中提取公式算法,作為實驗環節的有效補充,提高學生的編程能力,加深對專業基礎知識的理解和掌握;在隨后開設面向對象編程語言(如C#或Java)課程時,就可相對的減少基礎知識的課程比重,把課程重點、難點轉移到如開發環境、界面設計、網絡應用、以及測量平差課程等實際問題的應用層面,通過階梯式課程設置讓學生能夠學有所長、學有所用.為實現以上目標,建議測繪專業講授計算機相關課程的專任教師應盡量選擇具有GIS、測繪交叉背景,又能夠熟練掌握計算機技術,或搭配有項目開發經驗的應用人才組成教學團隊.

3.3基于項目情境安排課程進度,形成產學研一體化的教學模式

測繪、計算機都是時效性、實踐性很強的專業課程,儀器操作和計算機技術更新換代十分迅速.作為高等院校應加強對社會需求、市場經濟發展和技術革新的調查和研究,建立學校與測繪生產單位的合作模式,按照科學的理論和方法設置專業課程教學大綱.針對具體課程,可先安排教師深入測繪單位、企業進行市場調研和溝通,基于實際項目或案例,采用項目情景式教學或者開放式實驗教學等方法設計課程結構,輔以項目成果建立課程的綜合評價機制,結合實踐教學等環節形成產學研一體化的教學模式,防止閉門造車、主觀臆斷的教學現象.

3.4及時吸納國內外計算機技術在地理科學領域的最新成果,及時更新迭代教材資料和實踐案例

必修課課程設置相對固定,因此建議在開設選修課環節中加以改進,進一步強調對學生的知識面和就業能力的拓展,側重測繪新技術、新方法和相關行業測繪應用及管理等.對于新型技術的吸納和通過開設專家講座或學術報告會、產學合作辦學、科研轉化教學等手段,讓學生更多接觸現代測繪前沿技術,對包括GPS(RTK)測量、COR系統、激光三維掃描系統、測繪數據庫等現代測繪新技術進行較全面的學習.另一方面,可基于國家關鍵規劃背景,結合如房產測量、地理國情監測、土地確權等實際應用探索如無人機、三維全景等新技術的具體應用,進一步拓寬學生知識面和就業面,使學者能夠更好就業.

作者:章欣欣 何原榮 張明華 鄧健 單位:廈門理工學院計算機與信息工程學院

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