武汉大学姚宜斌：智能化时代测绘类专业改革探索与实践

随着人工智能、大数据等现代信息技术的发展，测绘技术进入了智能化发展新阶段，行业转型对测绘人才培养提出新需求（图1），时空信息赋能高质量发展为测绘教育注入新动力。在多年实施“卓工计划”基础上，开展“新工科研究与实践”项目研究，以提升综合型高校工科大类创新人才培养质量为目标，探索拔尖创新人才培养方案，形成了智能化测绘人才培养新模式。

图1  测绘学科与专业发展历程

成果以地理信息强国精神为内驱力、以新工科倡导的学科交叉、产业对接、国际视野和创新创业（“4I”）理念为指导、与空天科技、新一代信息技术深度融合，建立了面向新工科的智能化测绘人才培养体系（图2）。

图2  智能化测绘新工科人才培养体系

（一）挖掘智能化测绘思政元素，将“四种精神”有机融入专业课程，实现课程思政全覆盖，提高学生的专业认同感与学习动力

立足智能化测绘的特点，从人物榜样、专业精神、伟大工程、职业道德等方面，挖掘测绘服务国家重大战略（如北斗）与重大工程（如港珠澳大桥、大兴国际机场、FAST工程）中的思政元素，建立了课程思政资源库。以“六院士一门课”的《测绘学概论》国家课程思政示范课程为引领，以专业核心课程的思政建设为突破口，将测绘精神、北斗精神、珠峰精神、南极精神等“四种精神”所蕴含的 “价值观”浸入所有专业课程中，培养学生的专业认同、团队合作和奉献测绘的情怀。团队成员获全国线上线下混合式教学创新设计大赛三等奖，湖北省教学创新设计大赛二等奖，武汉大学课程思政说课大赛特等奖，团队所在学院获得武汉大学课程思政特色奖。

图3  四类课程协同育人体系

（二）构建“新工科”体系下的智能化测绘工程教育新理念与新模式

将智能化测绘纳入国家“新工科”体系，获批教育部新工科研究与实践项目-智能化时代测绘类专业改革探索与实践。按照国家重大战略和行业转型升级的要求，提出以下解决办法：1）大类招生，大类培养，淡化专业，强化基础。进行测绘专业大类培养，夯实学生的数学、物理和计算机基础，强化学生解决实际工程问题综合能力培养。2）实施跨学科人才培养。积极探索测绘类专业与人工智能、大数据等新兴技术的高度关联，从顶层培养体系设计、交叉教学团队组建、教学资源共享等多方面实施跨学科人才培养。3）建立智能化测绘知识体系的动态调整机制。充分考虑学科最新发展动态和产业最新需求，持续将智能化技术、信息技术、通信技术的最新成果更新进学生培养知识体系。

图4  智能化测绘的新理念和新模式

（三）优化“QAKC”培养模式，构建“1+2+3+X”的交叉性、模块化课程体系和“四个结合”的教学方法，培养智能化测绘领军人才

（1）以高质量素质和能力培养为导向，驱动智能化测绘课程方案建设。通过夯实通识类基础教育，增设人工智能课程模块，强化跨学院选课、学科交叉和综合性实习实践等, 形成“1+2+3+X”的课程体系。

（2）面向复杂工程应用与服务，创新“四个结合”，构建以学生为中心、注重创新创业的教学模式和方法。

（3）面向创新人才培养，构建全方位动态培养机制。以院士和教学名师引领的创新教学研究体系为核心、以本科生导师制全过程引导为保障，按照个性化培养规划和创新能力评价动态设置创新实践课程，培养具备“四个创新”的智能化测绘领军人才。

图5  “素质-能力-知识-课程”培养模式

（四）建设了智能化测绘的创新实践教学平台

（1）构建分阶段培养、多层次提升、全方位实训的实践教学体系，提升学生自主学习能力，确保专业人才培养目标达成。

（2）秉承“能实不虚、虚实结合”原则，创建智能化测绘实践教学和虚拟仿真实验相结合的立体化实践教学平台。测绘国家级实验教学示范中心于2013年通过验收获评优秀；“无人机数字测图”入选2018年度国家级虚拟仿真实验教学项目。

（3）建立武汉大学首个院级大学生创新创业中心，推进测绘技能大赛、GEO论坛、编程培训学校、三创下午茶、工程实践、大学生科研的创新能力培养体系（“六位一体”），提升学生创新创业实践能力。举办的院校级大学生测绘系列大赛年均参赛人数超1000人次，以赛促学、以赛促创，学生“三创”能力提升明显。2021年在全国大学生测绘系列大赛中获特等奖18项，名列196所参赛高校第一；2017级刘子翰同学负责的项目入选第十四届全国大学生创新创业年会。

图6  自主学习与创新实践能力培养体系

成果促进测绘类专业培养模式转变，人才培养成效显著。测绘工程和导航工程专业入选国家一流专业建设点。培养了包括院士、杰青、长江在内20余名校内国家级人才，建成了2个国家级教学团队、3个省级优秀基层教学组织。在校大学生创新创业能力显著提升，近五年主持国家级大学生创新创业训练项目50项，在互联网+、挑战杯竞赛中获奖11项，在全国大学生测绘学科创新创业智能大赛获特等奖37项，连续四届团体总分第一。与俄亥俄州立大学、斯图加特大学等高校联合开展国际化培养，毕业生国际视野开阔，就业供需比一直在1:10以上，在华测、千寻等行业领军企业的高层次人才占比达60%以上。培养的施闯、刘晖等人才入选北斗专家组，推动北斗建设及应用。19级本科生李林轩在大学四年里，李林轩在所修的64门课程中，均取得了90分或以上的成绩，是全校2019级本科生唯一满绩学生，其中32门课程≥95分，专业课平均分95.6分，5门课程满分，以第一作者撰写三篇学术论文，其中第一篇发表于国际地学顶级期刊《地球和行星科学通讯》（Earth and Planetary Science Letters），第二篇发表在《地震研究快报》（Seismological Research Letters），第三篇论文已完成并投稿。相关研究成果以摘要的形式发表于美国地球物理学会秋季会议（AGU Fall Meeting）和中国地球科学联合学术年会。

（一）理念与定位创新：提出以科技强国精神为内驱力、以新工科“4I”理念为指导、以地理信息强国人才培养为目标的智能化测绘办学理念和发展定位

智能化测绘是地理空间信息与空间技术、观测技术、数据科学等学科交叉融合的创新发展，专业内涵从“数据-信息”发展到“数据-信息-知识-决策”，以“111计划”强化国际化培养，以“校企协同、科研与大创融合”强化新技术学习能力培养，实现从“测绘行业领军人才培养”发展到“地理信息强国的国际化人才培养”的定位转变。

（二）模式与体系创新：强化地理信息人才强国内核，构建了智能化测绘新工科人才培养新模式和新体系

地理信息是新时代赋能国家数字化发展的新思维、新资源、新技术，技术性、产业性、泛在性决定了地理信息强国人才培养的内在逻辑。融合精神元素与专业元素，将KAQ模型发展为S-KAQ模型（精神-知识/能力/素质）；融合空天科技、电子、地理科学、计算机等学科构建测绘类专业学科群，在此基础上构建了“1+2+3+X”多学科交叉的课程体系，建立了国家级实习实践平台，建设了国家级虚拟仿真一流课程，形成了“分阶段培养、多层次提升、全方位实训”虚实结合的实践教学体系，满足地理信息强国人才对学习能力、创新能力、实践能力、交流能力、社会适应能力的要求。

（三）方法与途径创新：构建了“四种专业精神”融入课程的育人新格局，提出“四个结合”教学新方法和“六措并举”创新创业能力提升新途径

以“测绘学概论”国家课程思政示范课程为引领，将“四种专业精神”蕴含的育人元素和强国意识浸入教学全过程；提出“理论教学与创新实践、启发式教学和研究性学习、理工基础与人文素养、课堂教学与企业实习”相结合的教学新方法，实现学生共性培养、个性发展和动态评价；构建了测绘技能竞赛、GEO论坛、三创下午茶等“六措并举”的创新创业能力提升新途径，人才培养质量显著提高。

（一）智能化测绘人才培养模式在全国高校测绘类专业中起到引领作用

智能化测绘人才培养方案和实验室建设经验等已在全国200多所高等院校推广。作为教育部测绘类专业教学指导委员会和中国测绘学会教育工作委员会主任单位牵头举办全国大学生测绘学科创新创业智能大赛，共有240多所高校4500名学生参赛，以赛促学、以赛促教的效果明显。牵头修订了测绘类专业国家质量标准，“1+2+3+X”的智能化测绘新工科人才培养课程体系被采纳。

（二）导航工程新专业的创办在全国高校测绘类专业中起到引领作用

导航工程专业历时10年发展，入选国家级一流本科专业建设点，带动了武汉理工大学等国内10余所普通高等院校增设导航工程专业，20余所高校增设“卫星导航”或“导航工程”方向。制定的《导航工程专业教学质量标准》被测绘类专业教指委采纳，我校被选为中国卫星导航定位协会教育与发展专业委员会主任委员单位。

（三）课程建设成果全国推广，优质教学资源全国共享

2021年6月在教育部召开的课程思政建设工作推进会上，武汉大学成为全国首批15个课程思政教学研究示范中心之一，大会开篇展示了“测绘学概论”课程的育人事迹；同年11月，在全国高校教师课程思政教学能力培训班上，本成果课程思政建设经验被重点推荐。出版的测绘类系列教材被国内外200多所高校使用；建设了《误差理论与测量平差基础》等14门国家级视频公开课、精品资源共享课、中国大学MOOC课程。

国内外测绘地理信息领域的专家对成果给予了高度评价，学院被公认为是国际上最大和最好的测绘人才培养基地。