测绘地理信息类研究生创新实践体系与评价模型 | ![]() |
实践教学是研究生人才培养的重要组成部分[1, 2],工程实践教学是培养研究生分析问题能力、实际动手能力及创新能力的重要途径。德国大学研究生培养非常注重教学实践,学生的动手能力和创新能力都是通过实践教学模式来培养的[3]。德国应用科学大学(FH)实践教学模式中加强与企业产学研合作,促进企业、高校的共同发展[4]。英国的土木工程等专业都会提供学生到国内以及国外的实地考察和实践机会。国内很多大学都建立了有特色的工程实践教学体系[5-7]。北京航空航天大学建成了机电控管多学科综合的具有航空航天特色的以实际技术为平台的训练中心[8]。中国地质大学建立了依托于国家GIS工程技术研究中心的研究生实习基地。本文在长期实践和教学基础上,构建了测绘地理信息类研究生立体式创新实践体系及评价模型,对提高研究生人才质量具有重要意义。
1 研究生创新实践环境构建实践环境对研究生实践能力,特别是对工程开发能力的培养起着至关重要的作用,创新性实践教学应包括实验教学环境配置[9-10],全方位实践环境的设计主要包括软硬件的投入、实验室开放程度、科研项目数量和科研成果质量等多个方面。测绘地理信息实践环境包括专业实验室、校内实习基地、工程实训场、虚拟仿真中心、创新创业中心、实验示范中心等的建设。专业实验室可以针对不同层次、专业的研究生安排不同的实践内容,为各类课程提供系统的和全面的工程实践环境,任课老师可以参与专业实验室建设,科学规划和安排实践内容。校内实习基地可以在专业实验室的基础上进行优化、重组和拓展, 建立与生产、开发、操作、维护、运行等工程实践密切相关的实践内容, 实现理论和实践的有机融合。实训场建设应该尽量与现实的工程生产系统一致,能反映一个完整的测绘地理信息生产流程,为研究生提供一个真实的和可控的测绘地理信息实践环境。虚拟仿真中心主要是利用虚拟现实技术构建虚拟实验室,建立完整的虚拟测绘地理信息的设计、方法、体系和架构;虚拟实验室可以起到代替部分真实实验项目作用,降低设备资源、实现资源共享,为研究生提供形象的和直观的工程实践环境。创新创业中心可以为研究生提供工程实际任务,让研究生独立完成创新创业项目。实践环境建设内容包含软件和硬件两个方面建设,软件建设包括建立符合国家标准的工程规范、实践教学管理软件、专业应用软件。硬件建设包括工程绘图仪、工程扫描仪、测量仪器、遥感平台、三维激光扫描仪等硬件设备等。
测绘地理信息类研究生实践教学必须建立以“实践环境”为依托,融实习、实验、实训于一体的创新环境。设立工程计算、工程模拟、工程项目开发、工程标准研究等研究内容。全面建立跨专业、跨学科、跨院系综合创新实验室,为研究生开展实践教学提供了良好的环境。
2 研究生创新实践体系构建本文依托创新实践环境,按纵向分层次横向分模块的方式,构建立体式创新实践体系。纵向遵循从简单到复杂、从一般到高级、从基础到创新的认识规律,使研究生对专业实验内容的学习由浅入深,逐步积累和深化,实践内容一环扣一环,组成一个层次清楚的实践教学体系。横向节点内容的复杂程度和难易程度处于同一水平。纵向上分基础实践平台、技能实践平台和创新实践平台3个层次。
1) 基础实践平台由专业基础平台、数据处理平台和计算机平台构成。基础实践平台以满足专业的大多数研究生对实习的最基本要求, 促进研究生对专业基本概念、基本知识和基本理论的理解,为相关课程的学习奠定坚实的基础,培养研究生严谨的科学态度,激发研究生求知欲和专业兴趣,实现人才培养方案中的“厚基础”。针对新生缺乏测绘地理信息知识和概念、学习基础课程有困难的情况,专业基础平台可为研究生提供基础训练,核心目的是通过相关的实践固巩课堂所学知识,让研究生深刻理解基本概念和基本知识点,通过实习使研究生初步对产生感性认识,为后续进一步学习提供了帮助。数据处理平台包括空间数据采集、处理、管理、分析等实践内容,目的在于让研究生学习掌握工程建设的完整流程。计算机平台包括计算机基础知识、数据库,特别是编程语言等方面训练。
2) 技能实践平台由软件操作平台、工程测算平台和设备操作平台构成。软件操作包括专业软件、通用软件及应用软件操作,软件操作是通过应用软件解决工程应用案例来了解,一个案例可能需要通过软件的多个功能来解决,研究生通过一个案例的实践,就能掌握专业软件的很多功能,找到快速学习软件软件的方法,达到事半功倍的效果。工程测算平台包括工程计算、测量计算及统计分析,工程计算如开挖计算、土石方计算、流量计算等,测量计算是指外业测量成果回室内计算,包括数据格式转换、数据单位转换、数图转换等。统计分析是对各类数据进行统计,分析数据的分布规律、发展变化及相关性,为科学决策提供科学依据。设备操作平台包括设备仪器使用、操作及应用。通过设备操作平台使研究生了解典型设备使用原理、控制方法及主要功能,对设备使用过程有一个初步的、全面的感性认识,并带着好奇和疑问,进入下一步学习。
3) 创新实践平台由项目研究平台、项目设计平台、开发竞赛平台构成。测绘地理信息工程项目包括生产、开发、设计、管理等环节。研究生应该学会综合运用知识来分析与解决工程项目中的各类问题。通过“项目研究平台”设置稳定的项目研究方向及科学研究内容,设立学科交叉选题,研究生可以通过参与教师的科研项目提高科研训练的水平,深入开展创新性的研究工作,并撰写论文和文章。项目设计平台包括系统设计和产品设计,系统设计首先是要深入实际进行调研,开展项目需求分析和可行性分析论证,解决模块设计、功能设计;产品设计是培养研究生综合运用所学知识分析问题和解决问题能力的主要环节,由研究生自主选题,在教师指导下完成一个产品的设计、制作,包括方案设计、技术设计、流程设计、技术文档编写等,研究生以创新团队为单位合作完成,以培养团队合作精神。“开发竞赛平台”为研究生提供参与各项竞赛的机会,研究生可以以GIS工程中心或实验中心研究方向确定竞赛选题,参加“GIS开发大赛”、“测绘技能大赛”、“机器人大赛”,或申报国家级、省级或校级资助的创新训练计划。
3 研究生创新实践评价模型按照所建立的立体式实践教学体系,针对基础实践平台、技能实践平台和创新实践平台,制定不同评价指标下的不同评价内容、方法和标准,建立起专业实践教学评价模型,如图 1所示。
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图 1 立体式创新工程实践评价模型 Fig.1 Innovative Practice Evaluation Model |
1) 基础实践平台背景评价指标为实践方案评价,主要是评价目前的实践方案是否可行,具体包括实践教学计划、实践教学理念和实践教学标准等,侧重对研究生进行基本的训练技能和基本操作;输入评价指标为实践数据评价,包括为基础实践所准备的外业工程测量数据、内业文本数据、地图数据、影像数据,评价指标包括对数据来源、数据标准和数据质量等的评价;过程评价指标为内容实施评价,包括正常实践教学计划、教学环节、教学内容等执行情况,是否满足教学的需要;成果评价指标为实习报告评价,包括文字报告、成果图件、影像数据、动画数据等;能力评价指标为认识能力评价,主要指课程规定的基本知识的获取能力,是否能够独立完成实践教学计划规定的各项任务。
2) 技能实践平台背景评价指标为基本方法评价,深入调研国内外技能操作的技术方法,了解测绘地理信息市场工程技术背景,具体是评价实践教学方法是否体现工程项目技能操作特点,操作步骤是否简洁、易懂;输入评价指标为软件硬件评价,软硬件条件是教学顺利开展的基本条件,要想取得社会、学校、师生都满意的实践教学效果,需要优良、满足实践需求的基本条件,包括实践所需要的软件是否具有代表性、权威性和广泛性,是否符合行业标准,实践的硬件设备是否齐全,仪器设备是否先进,精度是否达到要求,是否满足数据分析的需求;过程评价指标为过程管控评价,实践教学过程管控制度化、标准化和科学化是技术操作水平提高的体现,也是稳定技能操作秩序、提高实践教学质量的重要保证。因此,过程管控评价的重点就是建立完善的规章制度和科学的作业程序。成果评价指标为技术报告评价,与第一层次的实习报告评价相似,也包括文字报告、成果图件和影像数据等,但更强调各项技术指标的完成情况;能力评价指标为操作技能评价,主要指操作技术的熟练程度,评价是否熟练掌握工程软件安装、调试、试运行,是否熟练掌握设备的工作机理、工艺流程、操作方法和运行参数等。
3) 创新实践平台背景评价指标为团队组合评价,团队组合背景直接影响到项目执行情况。团队评价指标包括人员组成、理论基础、知识结构、技术水平、研究经历等内容;输入评价指标为项目选题评价,主要评价内容为选题的代表性、创新性、科学性和前瞻性,以及选题是否是学科研究热点方向,是否有重要的理论意义和实用价值;过程评价指标为执行力度评价,主要是评价在项目实施过程中原有的技术方案是否得到贯彻执行,各阶段任务执行情况,有无小组讨论、例会制度和阶段总结,是否按期取得阶段成果;成果评价指标为论文奖励评价,文章是科研成果重要的表现形式,发表文章的级别某种程度上也可反映研究生科研水平高低,获奖主要是指研究生参加各类竞赛所获得的奖项等级,获奖的多少及层次水平等;能力评价指标为创新能力评价,创新能力主要是考察研研究生在科学领域中是否有所创新,是否有创新成果。
4 结束语本文以培养研究生实践能力、创新能力和综合能力为宗旨,以全面激发研究生学习兴趣为目的,以实验环境技术框架搭建为依托,构建了四层次立体式创新实践平台,通过不同的评价指标建立起实践教学评价模型,加强实践环节质量保障,以便进一步提高不同层次实践教学质量,增强科学研究能力,促使人才培养质量显著提升。
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