蘇 勇,熊俊楠,劉福臻,劉 姍,賈宏亮,戴小軍

(西南石油大學a.土木工程與測繪學院;b.教務處,四川 成都 610500)

十九大以來,中國特色高等教育發(fā)展進入了新階段。目前正處于以規(guī)模擴張為主的外延式發(fā)展向以提高質(zhì)量為主的內(nèi)涵式發(fā)展的轉(zhuǎn)型過程中。2018年6月,新時代全國高等學校本科教育工作會議以堅持“以本為本”,推進“四個回歸”,加快建設一流本科教育,全面提高人才培養(yǎng)能力為主題,高揚人才培養(yǎng)主旋律,把本科教育放在了前所未有的戰(zhàn)略高度,吹響了建設中國特色世界一流本科教育的集結(jié)號,開啟了中國高等教育發(fā)展的新篇章。

高等工程教育建設是一個國家發(fā)展水平和發(fā)展?jié)摿Φ闹匾獦酥?只有堅持內(nèi)涵式發(fā)展,才能促進新工科、新經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展。2006年6月,我國正式加入《華盛頓協(xié)議》,標志著我國高等工程教育發(fā)展取得歷史性突破。高等工程教育應圍繞《工程教育專業(yè)認證標準》不斷努力提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,以達到國際等效。2017年以來,教育部積極推進新工科建設,先后形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”等,并發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》等文件,探索形成領跑全球工程教育的“中國模式”和“中國經(jīng)驗”,以實現(xiàn)助力高等教育強國建設。

解決復雜工程問題能力是工程教育認證中畢業(yè)要求的關(guān)鍵點,如何結(jié)合新形勢、新業(yè)態(tài),構(gòu)建滿足復雜工程問題能力培養(yǎng)所需的專業(yè)理論和實踐課程體系,是當前高校工科專業(yè)人才培養(yǎng)面臨的重要課題。

一、測繪工程專業(yè)實踐課程中的復雜工程問題

培養(yǎng)學生解決復雜工程問題能力是《華盛頓協(xié)議》的核心,即以學生為中心的教育理念、“產(chǎn)出導向”的教育體系和“持續(xù)改進”的質(zhì)量觀。構(gòu)建解決復雜工程問題能力的實踐課程體系,需對復雜工程問題、復雜測繪工程問題進行分析。開展現(xiàn)有實踐課程達成度評價,分析存在優(yōu)勢與不足,在新的人才培養(yǎng)方案修訂時,應對其優(yōu)化、重組和調(diào)整。

復雜工程問題的主要特征如下:(1)需通過深入運用工程原理分析才可解決;(2)涉及多方面技術(shù)、工程和其他因素,各因素間存在一定沖突;(3)需建立合適的抽象模型,建模過程中體現(xiàn)創(chuàng)造性;(4)不是僅靠常用方法就可以完全解決的;(5)問題中涉及因素可能不完全包含在專業(yè)標準和規(guī)范中;(6)問題相關(guān)各方利益不完全一致;(7)具有較高的綜合性,包含多個相互關(guān)聯(lián)的子問題。其中,特征(1)是復雜工程問題的本質(zhì),特征(2)至(7)分別從不同的角度對復雜測繪工程問題進行了刻畫和描述。與之等效的《工程教育專業(yè)認證標準》給出了12條畢業(yè)要求,其中9條涉及復雜工程問題。

測繪工程專業(yè)涵蓋內(nèi)容廣、服務領域?qū)?隨著人工智能、高分辨率遙感衛(wèi)星、無人機航測遙感系統(tǒng)、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)等高新技術(shù)的不斷發(fā)展,測繪儀器裝備、技術(shù)方法、作業(yè)模式等發(fā)生了巨大變化。復雜測繪工程問題除了具有復雜工程問題的7個特征外,通過對先進技術(shù)、多源數(shù)據(jù)和按需服務的集成,實現(xiàn)了人與人、人與設備、設備與設備之間的互聯(lián);通過獲取空天地海與多源時空信息的數(shù)據(jù),實現(xiàn)技術(shù)、產(chǎn)品、生產(chǎn)與商業(yè)模式的創(chuàng)新,使專業(yè)測繪正逐漸向泛在測繪和數(shù)據(jù)-信息-知識服務轉(zhuǎn)型。因此,解決復雜測繪工程問題,除了對本專業(yè)知識的全面、系統(tǒng)掌握外,還需具備對新方法、新技術(shù)和相近專業(yè)知識的學習能力,以及對測繪數(shù)據(jù)進行深加工、再分析并轉(zhuǎn)化為知識的能力。

經(jīng)過多年辦學積累和持續(xù)改進,西南石油大學測繪工程專業(yè)構(gòu)建了較為完備且涵蓋專業(yè)知識理論與實踐課程的教學體系,但對照工程教育新要求和測繪地理信息發(fā)展新業(yè)態(tài),實踐教學課程在新方法、新技術(shù)和對相近專業(yè)知識的學習上稍顯不足。盡管支撐測繪數(shù)據(jù)處理、分析、應用的教學內(nèi)容較充足,但在培養(yǎng)學生將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為知識的意識和能力方面仍需加強。

二、面向解決復雜測繪工程問題能力的培養(yǎng)目標與畢業(yè)要求

西南石油大學測繪工程專業(yè)人才培養(yǎng)秉承“實事求是,艱苦奮斗”的學校優(yōu)良傳統(tǒng),積極踐行“明德篤志,博學創(chuàng)新”的校訓。一方面注重培養(yǎng)學生的數(shù)理、計算機、測繪等方面專業(yè)知識;另一方面積極依托校內(nèi)外實踐教學平臺,借助競賽與科技項目等第二課堂,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力,并取得了顯著成效。在綜合考慮復雜工程問題特征和測繪地理信息行業(yè)新發(fā)展趨勢基礎上,以及專業(yè)發(fā)展定位和特色,學校制定了西南石油大學測繪工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標:即培養(yǎng)具有良好思想道德修養(yǎng),具有較強社會責任感和較高職業(yè)素養(yǎng),德智體美勞全面發(fā)展,掌握測繪工程專業(yè)理論基礎知識,具有較強實踐能力和創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神,能在測繪及相關(guān)領域從事生產(chǎn)、設計、開發(fā)、研究及管理工作的復合型人才。依照本目標培養(yǎng)的測繪畢業(yè)生,畢業(yè)5年左右,達到測繪工程師的技術(shù)水平,能夠在各自崗位上實現(xiàn)測繪技術(shù)創(chuàng)新和利用測繪新技術(shù)進行測繪生產(chǎn)。

根據(jù)測繪工程專業(yè)培養(yǎng)目標和工程教育認證通用標準,制定本專業(yè)畢業(yè)要求如下:

(1)掌握工程知識:具有數(shù)學、物理、計算機等自然科學基礎知識,掌握測繪學科的基本理論、方法及基本技能,能解決測繪工程項目中的復雜工程問題。

(2)具備問題分析能力:能夠應用數(shù)學、物理學等自然科學及工程科學原理,結(jié)合文獻調(diào)研和其他獲取信息方法,分析測繪工程項目中的復雜工程問題,并獲得可靠結(jié)論。

(3)設計/開發(fā)工程解決方案:掌握測繪工程項目內(nèi)外工作方法,開展測繪工程項目方案設計、測繪工程項目實施、項目工程監(jiān)理與技術(shù)評價等工作,并能在設計環(huán)節(jié)中考慮社會、健康、安全、法律、文化、環(huán)境等因素。

(4)開展學術(shù)研究:掌握大地測量、攝影測量與遙感、地理信息系統(tǒng)的理論、方法及技術(shù),具備運用多學科方法開展空間數(shù)據(jù)采集、處理和解釋分析等綜合研究的基本能力。

(5)合理使用現(xiàn)代工具:能夠使用測繪相關(guān)專業(yè)儀器設備和軟件,解決測繪工程領域復雜技術(shù)問題。

(6)注重工程與社會協(xié)調(diào)關(guān)系:能正確認識測繪工程項目對社會、健康、安全、法律以及文化的影響,具有相應的環(huán)保、法律及安全等意識,并掌握解應承擔的責任。

(7)堅持可持續(xù)發(fā)展理念:熟悉國家有關(guān)測繪地理信息方面的方針、政策及法規(guī),能夠了解和評價測繪項目實施過程中對環(huán)境、經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的意義。

(8)遵守職業(yè)規(guī)范:具有良好的人文社會科學素養(yǎng),崇尚科學,具有嚴謹治學、理論聯(lián)系實際、開拓進取、求實創(chuàng)新的科學作風和較強的社會責任感及良好的職業(yè)道德。

(9)注重個人和團隊協(xié)作關(guān)系:具有較強的團隊意識和協(xié)作精神,能夠在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人的角色。

(10)具備良好溝通能力:能夠就復雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流;掌握一門外國語言,能閱讀本專業(yè)的外文文獻,并具有聽、說、讀、寫的基本能力;具備一定的國際視野,能夠在跨文化背景下進行溝通和交流。

(11)能夠獨自負責項目:掌握測繪工程監(jiān)理、項目經(jīng)濟評價和流程管理的決策方法,并在測繪工程實踐中加以應用。

(12)堅持終身學習:具有健康的體魄和良好的心理素質(zhì);具備終身獲取新知識的意識,和不斷學習和適應發(fā)展的能力。

三、面向解決復雜測繪工程問題的實踐能力及其課程

(一)測繪工程專業(yè)實踐能力

1.學科基礎能力

為保證學生順利掌握本學科專業(yè)技術(shù),要求學生掌握的學科基礎能力主要包括:數(shù)理基礎理論、計算機應用能力、外國語言應用能力。

能力1:具備數(shù)理應用能力,掌握高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計等數(shù)學基礎方法和相關(guān)軟件,具備將數(shù)理知識應用于工程實踐的能力。

能力2:具備計算機程序設計能力,掌握計算機程序設計方法,具備一定的測量程序設計開發(fā)能力。

能力3:具備一種外國語言應用能力,掌握一定的外語交流、閱讀和寫作能力。

2.專業(yè)核心能力

要求學生具備空間數(shù)據(jù)獲取、內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)處理和測繪項目管理實施等專業(yè)核心技術(shù)與能力。通過專業(yè)核心能力的培養(yǎng)和訓練,使學生具有從事測繪專業(yè)相關(guān)工作必備的技術(shù)和能力,為學生就業(yè)和綜合創(chuàng)新奠定堅實基礎。

能力4:具備外業(yè)數(shù)據(jù)采集能力,掌握經(jīng)緯儀、全站儀、水準儀、GNSS接收機、無人機、三維激光掃描儀、相對重力儀、陀螺儀等儀器設備的使用方法。

能力5:具備內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理能力,掌握數(shù)字化成圖軟件、測量平差軟件、遙感圖像處理軟件、地理信息系統(tǒng)軟件、攝影測量軟件等相關(guān)專業(yè)軟件的使用方法。

能力6:具備測繪項目實施能力,掌握測繪項目的規(guī)劃、設計、組織、實施、管理等項目實施方法。

3.綜合創(chuàng)新能力

學生在學習掌握學科基礎能力和專業(yè)核心能力基礎上,通過參與體現(xiàn)學科特色的專業(yè)品牌實踐,參與部分跨專業(yè)、跨學科類的實踐項目,以及參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類訓練項目、科技創(chuàng)新等活動,提升綜合應用和實踐創(chuàng)新能力,增強管理、組織、溝通、協(xié)調(diào)等方面的能力。

能力7:具備測繪科技創(chuàng)新能力,掌握測繪科技創(chuàng)新的前沿理論和技術(shù),具備一定的測繪科研能力。

能力8:具備跨學科綜合應用能力,掌握計算機、地理學、工程地質(zhì)、土木工程、地球物理等學科知識,具備多學科綜合交叉應用能力。

能力9:具備創(chuàng)業(yè)實踐能力,掌握創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識,具備將專業(yè)知識轉(zhuǎn)化為社會生產(chǎn)的能力。

(二)測繪工程專業(yè)主要實踐課程及培養(yǎng)路線圖

測繪工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案課程共170學分,其中實踐課程學分占30%,折算成總學時為816學時,由第一課堂、第二課堂實踐環(huán)節(jié)構(gòu)成。第一課堂實踐課程包括課程實驗、實習、課程設計、畢業(yè)設計等,主要包括工程認知實踐、認識實習、數(shù)字化地形圖測繪實習、GNSS大地測量實習、工程測量綜合實習、攝影測量與遙感綜合實習、《誤差理論及測量平差基礎》課程設計、《地圖制圖學基礎》課程設計、畢業(yè)設計(論文)。第二課堂實踐課程主要包括思政課社會實踐、職業(yè)能力實踐、勞動教育實踐、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐等。

實踐課程由學科基礎實踐、專業(yè)核心實踐、綜合創(chuàng)新實踐三個部分組成(圖1)。學科基礎實踐主要在第一、第二學年完成,包括數(shù)學實驗、物理實驗、工程認知實踐、認識實習等;專業(yè)核心實踐主要在第二、第三學年完成,包括大地測量學基礎實驗、數(shù)字地形測量學實驗、GNSS原理及其應用實習、數(shù)字地形圖測繪實習、GNSS大地測量實習、《誤差理論及測量平差基礎》課程設計、《地圖制圖學基礎》課程設計等;綜合創(chuàng)新實踐主要在第三、第四學年完成,包括工程測量綜合實習、攝影測量與遙感綜合實習、畢業(yè)設計(論文)等。

圖1 測繪工程專業(yè)實踐能力培養(yǎng)路線圖

實踐課程借助校內(nèi)實習實訓基地和校外產(chǎn)學研基地,融入了高分辨率遙感衛(wèi)星影像處理、北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)、無人機航測遙感系統(tǒng)等行業(yè)新內(nèi)容,以及采用了人工智能、機器學習、大數(shù)據(jù)等測繪地理信息行業(yè)新方法。

四、測繪工程專業(yè)實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)成效

通過對學生解決復雜工程問題能力的培養(yǎng),測繪工程專業(yè)學生2014、2016、2018年連續(xù)三屆獲全國高等學校大學生測繪技能大賽團體一等獎,其中2018年測量程序設計單項以全國第二的成績獲特等獎;2014—2019年連續(xù)五年獲全國高等學校大學生測繪科技論文競賽一等、二等獎;2014—2019年連續(xù)五屆獲省大學生測繪技能競賽團體一等獎;2019年獲四川省“互聯(lián)網(wǎng)+”學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽金獎。測繪工程專業(yè)本科生發(fā)表論文數(shù)、申請發(fā)明專利和軟件著作權(quán)數(shù)量持續(xù)增加。通過畢業(yè)生滿意度調(diào)查發(fā)現(xiàn),畢業(yè)生對專業(yè)實踐教學課程設置、教學內(nèi)容等的滿意度明顯提升。

五、結(jié)語

培養(yǎng)學生解決復雜工程問題能力,是當前國內(nèi)高等工程教育發(fā)展的重要任務。通過分析當前國內(nèi)高等教育、高等工程教育面臨的新形勢,指出測繪工程專業(yè)解決復雜工程問題所需要的能力。結(jié)合西南石油大學辦學定位,通過對測繪工程專業(yè)2020級人才培養(yǎng)方案進行修訂,從培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、實踐教學能力培養(yǎng)進行分析,建立了滿足新時期測繪工程專業(yè)人才培養(yǎng)需要的實踐教學課程體系,其結(jié)果可為測繪工程及相關(guān)專業(yè)學生解決復雜工程問題能力培養(yǎng)提供支撐。