基于海洋特色的空間信息與數字技術專業課程設置方案研究

王令群++袁小華++王振華++何世鈞

摘 要： 空間信息與數字技術是教育部本科專業目錄的特設專業，無指導性的人才培養方案，上海海洋大學空間信息與數字技術專業具有鮮明的海洋特色，根據專業的培養目標，確定出專業核心能力培養的兩條主線：以程序設計、數據結構和數據庫原理為核心的計算機應用能力課程和以地理信息系統為核心的空間海洋信息處理能力課程，兩條主線之間的課程銜接處理恰當，畢業生質量良好，課程設置基本滿足專業要求。

關鍵詞： 空間信息與數字技術 課程設置 海洋特色

21世紀是海洋的世紀，不僅是人類全面認識、開發和保護海洋的世紀，更是培養高水平海洋科學人才的世紀[1]。中國是一個具有漫長海岸線的發展中大國，隨著世界經濟逐步向海洋擴展，國內經濟亦朝著海洋大國的方向加速前進。隨著3S技術（GIS、RS和GPS）的發展，傳統海洋科學發生革命性的變化，如海洋衛星、各類浮標、海底觀測網和沿海臺站組成的全球海洋立體監測與數據獲取系統等，使得海洋數據以海量、實時、動態、多類、多源等形式產生，這種變化要求空間信息技術與傳統的海洋科學技術緊密結合，國內迫切需要面對海洋信息的各類專業人才[2]。

空間信息與數字技術是教育部本科專業目錄的特設專業，無指導性的人才培養方案，因此各開辦院校根據實際，結合服務國家、地方和行業的經濟發展，進行專業培養方案的制訂和課程體系的建設。上海海洋大學空間信息與數字技術專業是學校根據國家海洋大國發展戰略和學校的辦學目標，明確了基于海洋事業需求的專業定位，進行了專業培養方案的制訂和課程體系的建設[2]。

1.課程設置整體規劃

2010年，上海海洋大學空間信息與數字技術專業開始招生，到2014年第一屆畢業生畢業，培養方案運行一個周期，2014年重新修訂、優化培養方案，明確了專業的培養目標為：本專業培養德、智、體、美全面發展，具有扎實的自然科學和一定的人文社會科學基礎，具備良好的外語運用能力，掌握海洋信息技術及大型數據庫的基本理論、基本知識；掌握海洋地理信息系統及相關的分析方法、設計方法和實現技術，具備大型數字工程設計和管理能力，能夠對海洋、城市、農業、社會、經濟等各類信息進行數字化處理、網絡化傳輸、可視化表達、智能化決策的復合型人才。

根據專業的培養目標，對培養學生的素質和能力進行分析、綜合，最后確定專業核心能力培養的兩條主線：

（1）以程序設計、數據結構和數據庫原理為核心的計算機應用能力課程。

空間信息與數字技術專業培養目標中，對計算機能力有明確要求，要求培養掌握大型數據庫的基本理論和基本知識，具備大型數字工程設計和管理能力，能夠對各類信息進行數字化處理、網絡化傳輸、可視化表達、智能化決策的復合型人才。結合本專業特點，圍繞提高學生專業技能目標，確立計算機教學課程的知識結構和能力要求，課程的知識和能力要求結構如圖1所示。

圖1 計算機類課程知識和能力要求結構圖

圖1中所有課程均包含一定量的實驗，除以上課程外，還包括程序設計實踐、JAVA課程設計和數據庫實踐三門純實踐課程。

（2）以地理信息系統為核心的空間海洋信息處理能力課程。

空間信息與數字技術專業是海洋特色鮮明的跨學科專業，專業課程設置以計算機軟件技術為基礎，地理信息系統課程為核心設置了多維空間信息的獲取、處理和應用相關的課程，課程之間的關系如圖2所示。

圖2 空間海洋信息處理課程群關系圖

先修課程：引入海洋的概念，并從宏觀角度介紹現有的海洋探測技術、數據的傳輸技術等。同時在通信課程的基礎上，引入物聯網的概念，讓學生掌握現有的數據傳輸方式。

多維空間信息的獲取：空間信息導論講述現有空間數據的獲取途徑及處理流程，并掌握采用傳統的全站儀、經緯儀等測量儀器的數據采集方法；同時GPS和遙感原理與技術，講述通過衛星、航空遙感、測量船、海底觀測網等方式，快速大面積地獲取基于空間信息的海洋大數據；全球定位系統的數據獲取方式，從海、陸、空全方位介紹多維空間信息的獲取。

多維空間信息的處理：介紹空間實體——空間數據——空間信息——獲取知識的處理流程；通過介紹空間數據庫的原理與設計掌握空間數據的主要特征，以及其存儲形式，為后期的應用奠定基礎；同時，通過空間決策與支持、空間建模與數據分析和數據倉庫與數據挖掘的應用，讓空間數據發揮作用，為其從數據到知識建立實時、精確和形象的橋梁。

多維空間信息的應用：GIS系統開發加深對GIS開發實踐的理解和認識，增強學生使用ARCGIS的二次開發實踐應用的能力，數字工程原理與方法利用數字技術整合、挖掘和綜合應用地理空間信息和其他專題信息的系統工程，將相關地球信息數字化、網絡化、可視化和智能化。

2.課程之間的銜接

空間信息與數字專業課程專業面寬，從表面上看兩條主線好像無關聯，但它們是緊密結合、相互滲透的，故在撰寫、修訂專業課程的教學大綱時需要慎重，注意其中的關聯，避免學生的知識結構和課程內容要求的基礎之間出現斷層（鴻溝）。具體如下：

（1）清晰界定課程中的邊界，消除重復交叉內容，做好銜接。

以空間信息技術為特色，進一步整合優化課程體系模塊，對不同層次的多門課程及不同課程組間的相近內容進行合理重組，既注重知識結構上的承前啟后和銜接，又避免內容上的重復。

（2）實驗內容的重新規劃、制訂。

理論和實踐相結合，重新整合現有實驗設備、軟硬件資源，合理安排各課程的實驗，激發學生的學習興趣，鞏固學生的理論基礎知識，培養學生的動手實踐能力和工程設計能力。從全局安排各課程的實驗內容，重視各課程之間的銜接、交互。

（3）傳統理論與現代技術的結合。

拓寬知識面，增加授課信息量，注重傳統理論與現代技術的結合，課程教學效果成敗的關鍵不在于學生認識和記憶了多少理論，而應注重正確引導學生真正掌握海洋地理信息系統和海洋信息技術及相關的分析方法和實現技術。隨著信息科學理論與實踐研究的迅速發展，對于許多經典理論的認識需要補充、修正或以新的觀點審視。

（4）理論聯系實際，注重培養學生解決問題的能力。

注重講清基本概念和方法，比如強調空間多維信息的獲取、處理和應用，而不是過于強調數學公式的推導和證明。在空間類課程教學內容中使用ARCGIS軟件，要求學生掌握強大的地圖制作、空間數據管理、空間分析、空間信息整合、發布與共享的能力，培養學生解決實際問題的能力。

3.結語

上海海洋大學空間信息與數字技術專業2010年開始招生，2012年在上海等地區按一本專業招生，2014年經過四年的培養，第一屆畢業生參加畢業答辯并獲得工學學士學位，就業情況良好，就業率高于上海海洋大學平均值。該專業經過六年的探索，培養方案基本合理，課程設置經過多次修訂，基本滿足專業對人才培養的要求。

參考文獻：

[1]馮士筰，王修林，高艷.適應新形勢，加快海洋科學教育的發展[J].中國大學教學，2002（增刊1）：23-25.

[2]何世鈞，張書臺，袁小華，等.基于海洋發展戰略需求的空間信息與數字技術專業課程體系建設[J].計算機教育，2014，10：75-77.

[3]張明華，唐寧，鄔群勇，等.“空間信息與數字技術”新辦專業建設與實踐[J].高等理科教育，2010（2）：42-46.

[4]滿旺.不同院校空間信息與數字技術專業核心課程設置的比較與探討[J].測繪與空間地理信息，2012（8）：13-16.

[5]豐江帆，蘭文富.大類招生背景下的GIS專業人才培養[J].信息系統工程.2013.2：154-155.

上海海洋大學課程群建設項目（A1-0209-15-0300-23）。

上海海洋大學重點課程建設項目（A-0209-15-0302-46）。