新工科視角下GIS專業課程和產教融合協同育人模式探索與實踐

關鍵詞：新工科；GIS；產教融合；協同育人；教改方案

中圖分類號：G640" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-000X（2025）18-0173-04

Abstract： With the rise of new engineering education， higher education has put forward higher requirements for GIS professional courses. This paper analyzes the characteristics and teaching status of GIS curriculum， and discusses the importance of production-teaching integration and collaborative education model in cultivating high-quality GIS talents from the perspective of new engineering. Combining theoretical and practical teaching cases， the reform path and safeguard measures are proposed， and the application effect of deep integration of industry， university and research is demonstrated. Finally， taking Wuhan Tianyao Hongtu Technology Co.， Ltd. and School of Geography and Information Engineering as an example， this paper summarizes the practical achievements of industry-university-research and university-enterprise cooperation， and looks forward to the future development trend and challenge of GIS professional curriculum and production-education integration collaborative education model. This paper provides reference for GIS education reform under the background of new engineering.

Keywords： new engineering; GIS; integration of production and education; collaborative education; educational reform program

隨著信息技術的飛速發展，地理信息系統作為空間信息技術的重要組成部分，已廣泛應用于城市規劃、環境保護、資源管理和災害預警等多個領域。然而，隨著地理信息技術的快速發展和新工科建設的推進，GIS專業的傳統教學模式面臨諸多挑戰。課程設置與產業需求脫節、實踐教學資源匱乏、師資團隊工程背景薄弱等問題，直接影響了學生的實踐能力和創新素養。這些問題導致高校培養的學生難以迅速適應實際工作環境，人才培養的供需矛盾日益顯現。

在人工智能和大數據等新興技術迅猛發展的背景下，傳統的工程教育模式難以滿足社會對新型人才的迫切需求。為應對這一挑戰，2017年，教育部首次提出“新工科”建設，強調推動工科教育改革以適應新經濟形態，提出了面向新興產業發展的復合型、創新型人才培養目標[1-2]。GIS專業需要主動適應這一轉變，將課程內容與人工智能、大數據、衛星導航等前沿技術深度結合，同時推動跨學科融合，培養能夠勝任復雜技術需求的復合型人才。這不僅是提升教育質量的關鍵，也是高校服務地方經濟與社會發展的使命所在。

產教融合模式為解決上述問題提供了思路。產教融合既是彌合高校人才培養與產業需求之間“供需矛盾”的重要手段，也為GIS專業教學改革提供了可行路徑[3-4]。通過校企合作，企業能夠深度參與教學設計、課程開發和實踐指導，高校則充分依托企業資源搭建真實的應用場景，將理論與實踐有機結合，幫助學生將課堂所學融入實際問題的解決之中。這種模式不僅提升了學生的職業素養、實踐能力和就業競爭力，還促進了學校教學內容的更新和企業技術創新的加速。通過雙向賦能，校企雙方實現了資源共享、優勢互補，推動了產業升級和教育質量的提升，形成教育與產業共同發展的雙贏局面。

一" 新工科視角下GIS專業課程教學改革特點及難點

（一）" GIS專業課程教學改革特點

在新工科視角下，GIS專業課程教學迎來了深刻的變革。這種變革不僅促使教育內容與產業需求更加緊密對接，也推動了教育理念和教學方法的全面創新。具體而言，GIS專業課程與產教融合協同育人模式呈現出以下特點。

1" 跨學科融合，拓展課程邊界

新工科背景下，GIS專業課程注重與人工智能、物聯網、北斗導航等新興技術的深度融合，構建跨學科知識體系。這種融合不僅拓展了課程內容的廣度和深度，還推動了地理信息科學與其他學科的協同發展，使學生能夠應對復雜多變的現實問題。如“DEM建立與應用”與“三維可視化分析”實驗，涉及三維激光雷達、無人機遙感、虛擬現實技術等新技術[5]。

2" 以實踐為導向，強化技能培養

改革注重實踐能力的提升，圍繞真實項目設計課程內容，將理論教學與實際應用相結合。通過產教融合、校企合作、案例教學和實訓基地建設，學生可以參與到行業應用的關鍵環節中，在解決實際問題的過程中鍛煉動手能力和團隊協作精神。例如，中國地質大學（武漢）地理與信息工程學院舉行的產學研科研活動，通過學術自主創新、自主實踐等環節，促進學生創新思維、實踐能力和團隊協作能力的全面提升；中國地質大學（武漢）在秭歸實習基地舉行的本科生秭歸地學認知野外實習，包括數據采集、GIS開發等內容，將課堂理論與實際應用緊密結合。學生在實習過程中不僅熟悉了先進的測繪與地理信息技術，還積累了項目開發經驗，進一步提升了實踐動手能力和技術創新能力。

3" 學生為本，構建多元化學習路徑

以學生為中心的新工科理念強調個性化和靈活性。學生可以根據自己的興趣和職業發展需求選擇模塊化課程內容，同時通過參與學科競賽、科研項目和創新創業活動，培養批判性思維和創新能力。這樣的模式不僅激發了學生的學習主動性，還為他們提供了更多實踐和展示的平臺，使其在畢業后具備更強的競爭力和適應力。

（二）" GIS專業課程教學改革難點

在新工科視角下推進GIS專業課程教學改革也面臨重重難點，主要體現在以下幾個方面。

1" 教學方法創新難

傳統的教學方法往往注重理論知識的傳授，而新工科教育則強調理論與實踐的結合。因此，如何創新教學方法，如引入項目式學習、翻轉課堂等，以提升學生的實踐能力和創新能力，是GIS專業課程教學改革的重要方向。如何在教學中有效地融合實際項目與理論內容，激發學生的創造力和解決問題的能力，成為改革中的一大難點。

2" 課程體系設計的復雜性

新工科下GIS專業課程體系需要涵蓋多個學科領域并緊跟技術發展，這就要求課程設計要靈活且具有前瞻性。如何有效地將地理信息技術與人工智能、大數據等新興技術融合，如何確保課程內容既有理論深度又具備實踐性，都是設計課程體系時必須解決的問題[6]。此外，跨學科融合帶來了課程內容的重構與優化，而不同學科的交叉點往往難以統一定位，給課程設計帶來了較大的復雜性。

3" 校企合作與資源整合的困難

雖然產教融合能夠促進學生實踐能力的提升，但在實際操作中，校企合作面臨多方面的難題[7]。一方面，企業的參與度不高，部分企業僅僅提供簡單的實習場所，而未能深度參與到課程設計與教學過程中；另一方面，高校與企業在資源、目標和合作機制上的不對接，使得合作模式存在一定的局限性[8-9]。此外，校外實訓基地的建設與維護需要大量的資金投入和資源整合，而這對于部分高校來說是一項巨大的負擔。

二" 新工科視角下GIS專業課程與產教融合協同育人模式探索

（一）" GIS專業課程與產教融合協同育人模式設計

在新工科視角下，GIS專業課程與產教融合協同育人模式的探索旨在通過創新教學內容和方式，推動學科交叉與實踐能力的提升，培養適應現代地理信息產業需求的復合型人才[10-11]。這一模式不僅著眼于課程體系的優化與創新，還強調產教深度融合，通過企業參與課程設計、實踐教學和科研項目，確保學生能夠在真實應用場景中提升實踐能力與創新能力[12-13]。本文構建的GIS專業課程與產教融合協同育人模式設計框架如圖1所示。

GIS專業課程與產教融合協同育人模式的核心理念是以新工科理念為指導，通過校企合作、課程體系優化、實踐教學創新，培養具有扎實專業基礎、實踐能力、創新意識和跨學科視野的高素質復合型人才。該模式由三個核心模塊和兩個支撐模塊組成，核心模塊分別是課程體系模塊、實踐教學模塊和科研與創新模塊；兩個支撐模塊分別是師資隊伍支撐和校企合作支撐。

課程體系模塊的目標是構建與行業需求對接的動態課程體系，提升學生的理論基礎與實踐能力。該模塊要增加與行業緊密相關的課程，如大數據地理分析、人工智能在GIS中的應用、城市規劃與管理等；增強學科交叉，如引入智能交通、生態環境監測、智慧城市等領域的課程；以及邀請企業參與課程設計，確保教學內容與行業需求同步。

實踐教學模塊的目標是通過真實項目驅動，培養學生解決實際問題的能力。該模塊包括：課程實踐、企業實訓、開設產教融合實驗室和開展綜合實踐項目等。具體來說，在課程中設計項目化實踐環節、在企業提供的真實場景中開展實訓（如交通數據采集與分析、三維GIS建模）、建設校企實驗室讓學生在企業平臺上完成實驗與課題研究、結合行業熱點問題，開展跨學科綜合實踐項目（如智慧城市系統設計開發）等。

科研與創新模塊的目標是將科研與教學相結合，激發學生的創新意識與科研能力。該模塊的具體操作有：學生參與校企聯合科研項目，如智慧城市建設、災害監測與評估等；組織學生參加創新競賽——“全國高校GIS技能大賽”“易智瑞杯中國大學生GIS軟件開發競賽”等，鍛煉團隊協作和創新能力；鼓勵學生將研究成果應用于企業實際需求，如開發GIS應用工具或優化企業業務流程。

師資隊伍支撐是為了打造一支兼具理論與實踐經驗的師資隊伍。通過選派教師到企業掛職鍛煉，提升實踐能力；聘請企業工程師擔任兼職教師，聯合開展教學；定期舉辦行業技術培訓，更新教師知識結構等逐步提高高校的師資力量。校企合作支撐是為了通過深度合作，構建長期穩定的產教融合機制。校企需要做到以下三點：高校與GIS龍頭企業共建課程、實驗室和研究中心；企業提供數據、平臺、設備，學校輸出科研成果和人才；共同建立校企合作效果評價體系，定期優化合作內容。

（二）" GIS專業課程與產教融合協同育人模式實踐成果

在中國地質大學（武漢）地理與信息工程學院，GIS專業課程與產教融合協同育人模式的實施取得了顯著成果，特別是在與交通安全管理技術相關領域的合作中。學院與多家在智能交通、大數據分析、人工智能等領域具有領先地位的企業建立了深度合作關系。以地信學院與武漢天耀宏圖科技有限公司的合作為例，共同研發了針對超視距及小目標交通特征融合識別與軌跡刻畫的技術。

在研究過程中，學院與企業共同收集并分析了大量的交通數據，包括攝像頭數據、激光雷達點云數據以及智能網聯汽車車載數據等。這些數據為超視距及小目標交通安全要素的分析和圖譜構建提供了堅實的基礎[14]。同時，學院還借助企業的先進技術平臺和算法支持，對超視距及小目標的交通特征進行了深入提取和融合，實現了對目標位置及姿態的精準映射（圖2）。在此基礎上，雙方合作開發了針對極端天氣條件下感知數據質量提升的處理方法，有效增強了智能網聯車、公交車等重點車輛的感知、定位和識別精度，為軌跡刻畫提供了更為準確的數據支持。

該項目的創新點主要體現在對超視距、小目標和極端天氣條件下重點車輛的識別與軌跡刻畫。我們通過結合多源異構數據，開發了突破傳統視覺和感知限制的算法模型，尤其在超視距目標、小尺寸目標以及極端天氣條件下的重點車輛識別方面實現了技術創新。這些技術突破將顯著提高復雜交通場景中的目標檢測與跟蹤效率，尤其在小目標識別上，將提升檢測精度，并將有效減少未及時識別小目標所帶來的潛在交通安全風險。項目的技術創新將帶來更安全的駕駛環境、更智能的交通管理，并有效降低了事故發生的可能性，為整個交通系統的安全性和可靠性提供了堅實保障。

通過這一系列的合作，學院不僅獲得了多項發明專利的授權和多項技術指標的突破，還培養了一批具備扎實專業知識和實踐能力的復合型人才。這些學生在參與項目的過程中，不僅掌握了先進的交通安全管理技術，還學會了如何在真實應用場景中解決問題和創新思考。他們的綜合素質和就業競爭力得到了大幅提升，為未來的職業發展奠定了堅實的基礎。同時，學院與企業的合作也為雙方帶來了更多的發展機遇和合作空間，共同推動了交通安全管理技術的持續進步與創新。

三" 結束語

在新工科視角下，GIS專業課程與產教融合協同育人模式的探索與實踐為地理信息科學領域的教育改革提供了新的思路和方向。通過對新工科視角下GIS專業課程與產教融合協同育人模式的探索與實踐，我們取得了顯著的成果。本文以中國地質大學（武漢）地理與信息工程學院與武漢天耀宏圖科技有限公司的合作項目為例，展示了在新工科視角下，GIS專業產教融合協同育人模式的實踐取得的成果。該模式的實踐不僅有效促進了GIS專業教育內容與產業需求的緊密對接，還通過校企合作和創新教學方法，培養了具備實踐能力和創新思維的高素質人才，為地理信息行業的發展提供了堅實的人才保障。

然而，改革的過程中仍面臨諸如師資建設、資源整合和課程體系設計等難點，需要高校、企業和政府等多方共同努力，通過持續的實踐與探索，推動模式的不斷完善與優化。未來，隨著新工科教育理念的進一步深化與產教融合機制的不斷創新，GIS專業的教育將能夠更好地適應技術發展的需求，培養出更多符合社會需求的高素質、創新型人才。

參考文獻：

[1] 李娜，曹鳳，田鳳.新工科背景下基于校企聯合工作室的協同育人模式研究與實踐[J].產業創新研究，2024（20）：172-174.

[2] 魏英杰，楊宇友.新工科背景下城市地下空間規劃與設計課程思政教改探析[J].高教學刊，2024，10（34）：131-134.

[3] 劉小鵬，佘璐，何杰，等.產教融合背景下GIS專業人才培養模式構建[J].地理空間信息，2023，21（6）：120-123.

[4] 鄭春燕，胡華科，張鵬飛，等.地理信息科學專業產教融合校企協同育人模式探索與實踐[J].嘉應學院學報，2021，39（6）：100-103.

[5] 張春亢.新工科背景下GIS原理課課帶實驗與理論互促互進教學探討[J].高教學刊，2024，10（29）：32-36.

[6] 解智強，楊麗紅，謝新予，等.新型基礎測繪與產教融合GIS本科教學實踐[J].測繪通報，2023（S2）：73-77.

[7] 李沖，蓋甄迪，李勝利，等.共棲、共生到協同：產教深度融合的邏輯與路徑——基于鞍鋼集團與遼寧科技大學的研究[J].高等工程教育研究，2024（5）：89-94.

[8] 張迪，張小奕，馮君杰，等.中西部地方產學研融合發展現狀研究[J].高教學刊，2024，10（34）：93-96.

[9] 江傳玉，方曉南，鐘尚江，等.產教融合背景下校企協同育人模式研究與實踐——以吉利汽車產業學院為例[J].時代汽車，2024（22）：50-52.

[10] 盧遠，羅國瑋，梁玉蓮，等.新工科背景下GIS專業人才培養模式改革與實踐[J].裝備制造技術，2023（5）：163-165，196.

[11] 聶挺，仇懷凱，劉輝.產教融合組織形態治理結構的演變軌跡與創新進路[J].高等工程教育研究，2024（4）：134-140.

[12] 楊朝現，信桂新.新工科背景下非測繪專業測量學課程建設探索[J].高教學刊，2024，10（27）：126-129.

[13] 嚴德天，王華，甘華軍，等.新工科背景下地質資源勘查應用創新型人才培養模式探索[J].高教學刊，2024，10（35）：29-33.

[14] 白志遠.基于深度學習目標檢測算法的極端天氣條件下道路分割與檢測[D].臨沂：臨沂大學，2024.