李德仁 龚健雅 秦昆 吴华意：面向国家需求的世界一流遥感人才培养体系创新与实践

作者简介

李德仁，中国科学院院士，中国工程院院士，武汉大学遥感信息工程学院和测绘遥感信息工程国家重点实验室教授；龚健雅，中国科学院院士，武汉大学遥感信息工程学院教授；秦昆，武汉大学遥感信息工程学院教学督导组组长、教授；吴华意，武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室副主任、教授。

基金项目

教育部首批“新工科”研究与实践项目“面向新工科的遥感信息工程实践教育体系与实践平台构建”；湖北省省级教改项目“遥感类大类平台课程建设与质量提升研究”(2020021)；湖北省省级教改项目“评价与示范结合的遥感类课程质量提升方法研究与实践”(2021009)

原文刊载于《高等工程教育研究》2023年第二期。

摘 要：

遥感是一门战略性新兴交叉学科，是世界各大国争夺全球乃至太空信息控制权的战略性制高点，已成为顶尖科技的竞技场。我国遥感科技的发展必须坚持自主、独立、安全、可控，竞争的关键是人才，迫切需要培养具有全链路遥感知识、多学科交叉创新能力以及国际视野的一流遥感人才。本文面向抢占遥感科技制高点的国家需求和新工科教育改革，对如何设计和建设面向国家需求的遥感人才培养体系、如何协同发展前沿科学研究与多学科交叉人才培养、如何营造世界一流人才国际化培养环境与文化氛围等问题进行了探讨。

关键词：国家需求；新工科；遥感科学与技术；人才培养体系

引言

遥感是以非接触方式通过电磁波探测地球目标几何与物理属性、自然环境与人类社会活动变化规律的一门战略性新兴交叉学科[1,2]，是经济建设、国家安全和人类社会可持续发展的关键支撑手段。1957年，前苏联发射了第一颗人造地球卫星，1958年美国将第一颗人造地球卫星送入地球轨道，人类从此开启了航天时代。随着航空航天遥感技术的发展，世界各大国竞相发展遥感科学与技术，为占领遥感科技制高点展开了激烈竞争。遥感科技的竞争是人才的竞争，急需培养熟悉从传感器研制、卫星设计、到遥感信息处理、遥感应用的全链路遥感人才。[3-5] 传统的遥感教学往往只侧重于其中的某一个方面，无法满足遥感科技发展对全链路遥感人才的迫切需求。

面向抢占遥感科技自主性、独立性和安全性制高点的国家需求和新工科工程教育改革，武汉大学遥感教学团队提出了“全链路遥感教学模式、多学科交叉综合培养环境、科教深度融合、院士专家上讲台”的教学方法[5-9]，探索出面向国家需求的世界一流遥感人才培养创新体系。

武汉大学于2002年创立了全国第一个遥感科学与技术本科专业并开始招收本科生；2018年经国务院学位委员会批准，自主设置全国第一个遥感科学与技术交叉学科博士点，开始招收博士生，并于2022年正式列入国家交叉学科门类一级学科目录。同时，积极开展学科交叉工程教育改革，2011年开始执行卓越工程师教育培养计划，2017年开始执行教育部首批“新工科”项目，2016、2019年连续两次通过工程教育专业认证。

在教育理念上坚持科学研究与人才培养深度融合协同发展；在教学实践上重构师资队伍与知识结构，重建课程体系和教材体系，发展国际领先的科研与实践教学平台，创建面向全球的国际化人才培养环境。创建世界一流的遥感人才培养体系，为遥感科学与技术的人才培养探索有效路径[5]，为交叉学科的创新发展树立标杆。

面向抢占遥感科技制高点的国家需求和新工科改革，培养世界一流的遥感人才，促进我国在遥感科技与遥感人才培养的国际竞争中处于领先地位，为有效支撑我国军民遥感技术发展、高分辨率对地观测系统和国家地理信息公共服务平台等国家重大工程提供人才支持。

设计和建设“五位一体”的世界一流遥感人才培养体系

面向抢占遥感科技制高点的国家需求和新工科改革，秉承“三全育人、课程思政、学研协同、实践创新”的教育理念，设计并建设了包括国际视野的一流师资队伍、引领示范的课程体系、填补空白的教材体系、科教深度融合的实践教学平台、面向全球的国际化人才培养高地的“五位一体”世界一流遥感人才培养体系（参见图1）。

图1“五位一体”的遥感人才培养体系

1引育并重，打造具有国际视野的国家级教学团队

引进与培养并重，师资传承与知识重构并举，引进电子、仪器和定量遥感等交叉学科人才，引导摄影测量师资向遥感、地理信息、计算机视觉等交叉方向发展[5]，建设了一支包括3位中科院和工程院院士、44位国家级人才、12位外籍专家，共200多位专任教师的一流师资队伍，2008年获批国家级教学团队。

2开拓创新，建设引领示范作用的课程体系和教材体系

对传统的摄影测量专业进行新工科改革。[6] 按照“厚基础、宽口径、文理兼修、理工结合”的原则，设计遥感科学与技术专业的本、硕、博人才培养方案及课程体系[5,7,9]，强化人文修养和数理基础[10]，突出交叉特点，发挥引领示范作用。根据新工科的内涵和特征[11]、面向未来的工程教育体系特点[12]、新工科的课程体系的特色[13]，进行面向新工科的遥感科学与技术课程体系设计和改造，由通识教育类课程、专业教育类课程两大部分组成（图2）。重点建设8门大类平台专业课（普通测量学、数据结构与算法、遥感物理基础、数字图像处理、空间数据误差处理、遥感原理与方法、地理信息系统基础、计算机视觉与模式识别）、8门大类平台实践课（计算机原理及编程基础、面向对象的程序设计、数据结构与算法课程实习、数字测图与GNSS测量综合实习、数字图像处理课程设计、遥感原理与方法课程设计、地理信息系统基础实习、摄影测量学课程实习）、34门全英文课程（10门本科、24门研究生）。依据智能时代的教育特点[14]，设置计算机视觉与模式识别、人工智能与机器学习等10门新工科创新创业课程。[5] 打造“遥感金课”，获批5门国家级一流本科课程（测绘学概论、遥感原理与应用、空地一体移动遥感观测虚拟仿真实验教学项目、空间信息工程技术、数字图像处理）、4门国家级精品课程（测绘学概论、遥感原理与应用、空间信息工程技术、数字图像处理）。出版全国首套遥感系列教材41本，包括国家级规划教材8本、国家精品课程教材5本。

图2 引领示范的课程体系和填补空白的教材体系

3统筹规划，创立科研与人才培养融合协同发展模式

通过“四科”助“四教”（科研团队培育教学梯队、科研成果充实教学案例[8]、科研平台支撑教学实践、科技合作营造国际化育人环境）、统筹教学改革研究（主持32项教改项目、发表56篇教学论文），采取本硕博贯通培养、本科生加入科研团队并主持项目、学科竞赛促进创新创业实践等举措，创立科研与人才培养融合协同发展模式。在承接国家重大攻关项目中，大胆启用本硕博连读生参加攻关，先后攻克了长线阵CCD自动拼接与匀光的难题和大面积无控制点全球测图的难题，不以发表论文为目的，而是把成果直接写在祖国的大地上。

4夯实基础，一流科研与教学平台助力学生创新实践

依托测绘遥感信息工程国家重点实验室、协同创新中心、攻关大平台、大型卫星地面接收站和卫星定标场，以及国家级实验教学示范中心，成立大学生创新创业中心和“遥感+”俱乐部，建设面向新工科的遥感信息工程实践教学体系[15]，建立科研成果进课堂、进教材、融入实习实践的机制；设立大学生创新创业基金，指导大学生创新创业实践，组织本科生和研究生参加全国遥感大辩论，参与“互联网+”“挑战杯”等高水平竞赛和各种相关的全球竞赛，在一次上千个团队参加的IEEE全球影像融合竞赛中，武汉大学获得1、2、3、5、6名，美国橡树岭国家实验室第4，MIT第7，学生136人次获国际和国家级奖励。

5面向全球，营造国际化人才培养环境与文化氛围

遵照习近平总书记推进人类命运共同体和实现联合国2030年可持续发展目标的要求，武汉大学利用世界一流遥感学科优势，创立教育部国际合作联合实验室、地球空间信息国际学院、国际暑期学校、国际博士生论坛、中俄3S暑期学生研讨班、定量遥感暑期学校等国际化平台，国际知名学者全程参与，发展多层次的国际化课程体系、师资队伍、支撑平台、培养环境和文化氛围。

教育教学方法的创新性分析

1创建面向国家需求的全链路遥感人才培养的知识体系

传统的高校遥感人才教育往往只侧重于某个方面，如遥感图像几何处理、传感器研制、遥感应用等。实际上，遥感技术链路很长，从传感器与平台研制、卫星发射与数据接收、遥感图像处理与信息集成，到各行各业的应用，涉及到众多大学科，很难达到“好用”和“用好”的目标。面对国家需求和全球遥感科技竞争，我们充分利用武汉大学综合性大学特色，设计了从传感器研制、卫星发射，到遥感信息处理、遥感应用的全链路遥感人才培养的知识体系[3-5]，通过组织本科生和研究生参与研制珞珈系列卫星（珞珈一号、二号、三号）[4]、研制启明星学生星、设计地面定标场、接收并处理卫星数据、研发“精准灵、智能化”的遥感应用系统等，培养学生掌握全链路遥感知识（图3）。

图3 全链路遥感人才培养

2创立“新工科”引导的多学科交叉融合培养模式

多学科交叉是新工科的重要特点，积极探索“宇航+遥感”“遥感+通讯导航”“遥感+资源环境”“遥感+农业”“遥感+经济”等多学科交叉融合。依托国家重点实验室、协同创新中心和攻关大平台等科研平台优势，以及国家级实验教学示范中心的实践教学条件、国内最高水平的多功能遥感卫星定标场等实验场所，全方位支持学生开展遥感卫星设计与测试、传感器设计与标定、遥感数据处理与应用、社会地理计算与分析等学术实践活动，打造了一个多学科交叉融合的创新人才培养环境，产出了我国第一颗学生造高光谱遥感卫星、武汉大学第一个“互联网+”大赛本科生组金奖等高质量人才培养成果。

3创新国际化遥感人才培养的全球资源汇聚机制

发挥遥感学科国际影响力，汇聚全球学科资源，将国际合作的显著学术效应转换为育人效应。以“龙计划”和“111引智计划”等国际合作计划为引擎，推动外籍师资引进和国内师资访学的师资国际化。邀请西方国家的教授和遥感专业教师，以全英文课程、双语课程、暑期学校、学分讲座等形式，实现本土学生培养和留学生教育多措并举，大幅提升本土学生出国留学规模，吸引了50多个国家和地区（包括欧美和“一带一路”国家）的数千名外籍学生来武汉大学求学，创立了汇聚全球资源的国际化遥感人才培养高地。

人才培养体系的推广应用成效分析

1为全球高校和科研机构开办遥感专业贡献了办学经验

创办了遥感科学与技术本、硕、博专业，为国际国内相关传统专业人才培养战略转型和新工科改革提供了中国方案。牵头制定了遥感专业工程教育认证标准，并首批通过遥感科学与技术专业工程教育认证，掀开了全国遥感专业认证的新篇章。设计的培养方案和课程体系在全国60多所高校推广应用，带动全国11所大学的遥感学科位列世界前30名之列，分别为：武汉大学、西安电子科技大学、北京师范大学、西北工业大学、清华大学、中山大学、湖南大学、南京大学、南京信息工程大学、电子科技大学、北京大学，带领我国遥感工程教育走在世界前列。

2开放共享的教材、课程和实践等教学资源在国内外辐射和示范

全国首套遥感系列教材被全国40多所高校使用；5门国家级一流课程和4门国家精品课程资源被近100所高校使用，累计听课人数40多万；国家级实验教学示范中心和虚拟仿真平台的实习实践教学软硬件平台被140多所院校使用；遥感科普基地年接待量上千人；全英文课程资源在“一带一路”国家留学生中充分共享。

3将武汉大学打造为世界遥感人才培养的摇篮

地球空间信息国际学院、国际暑期学校、国际博士生论坛、中俄3S学生研讨班、定量遥感培训班等国际教育与学术交流平台吸引了国内外学生积极参与。已招收外籍硕士生156人、外籍博士生57人，国际暑期学校累计招收56个国家的1181名学员，参加定量遥感培训班的国内外学生5千多人/年。美、德、英、澳等国院士和教授为暑期学校授课，10多名外籍教师留校任教，培养的20多名外籍学生成为国际知名学者，形成了国内外学术引领标杆和世界遥感人才培养高地，成为世界遥感人才培养的摇篮。武汉大学获地理空间信息科学“全球领袖奖（World Leadership）”。

4一流师资队伍产生了积极的社会影响

汇聚了学术精湛、品德高尚的一流师资队伍，产生了积极的社会影响。李德仁、张祖勋、龚健雅等六院士每年给武汉大学测绘遥感学科的大一新生合上一门本科生课程《测绘学概论》，通过院士讲课告诉新生，你要从事的学科和专业能为国家和社会做什么，你如何从公共基础课、专业基础课和专业实践课的学习中达到应有的高度和水平，启迪和引领了大学生的学习兴趣和探索精神，与斯坦福、哈佛等世界名校针对一年级本科生的教学改革实践不谋而合[16]。该课程同时在同济大学、北京师范大学、中国矿业大学和深圳大学等高校授课，被各大新闻媒体广泛报道，教学团队获全国教育改革创新特别奖、获评“荆楚楷模”年度人物称号。李德仁做科普报告上百场，积极向社会宣传遥感科学与技术专业，吸引优秀学生报考该专业；李德仁、龚健雅先后担任国际摄影测量与遥感学会教育委员会主席，负责教育与技术的国际交流与合作；张祖勋2021年获“国家杰出教学奖”和“荆楚好老师”特别奖；吴华意担任国际摄影测量与遥感学会教育与合作研究资源共享工作组主席；龚龑获全国教学竞赛工科组第一名、全国五一劳动奖章；张永军担任国际摄影测量领域著名期刊The Photogrammetric Record共同主编；邵振峰担任地理信息产业协会国际交流与合作工作委员会主任委员。

5优秀的毕业生推动了全球遥感科技的发展

累计培养1万多名本、硕、博毕业生，为北京大学、南京大学、浙江大学、同济大学、中山大学等100多所国内大学输送了200多名教授，为哈佛、普渡、UCL等20多所国外知名大学输送了30多名教授，为中科院、NASA、欧空局等高端研究机构，华为、百度、微软、Google等国内国际头部企业输送了一大批遥感科技创新人才，推动了全球遥感科技的发展与繁荣。

总结

面向国家需求和新工科改革，武汉大学遥感教学团队提出了全链路遥感教学、多学科交叉综合培养的世界一流遥感人才培养方法，遵照面向国家需求培养世界一流人才、加强工程实践创新能力的思想，创新了遥感人才培养体系的顶层设计。通过培养体系的构建、教材体系的建设、课程体系的重塑、教育教学方法的改革与创新等一系列教育教学改革，形成了面向国家需求和新工科改革的遥感领域的教学生态系统。通过武汉大学的遥感人才培养和教学实践，创建了面向国家需求的全链路遥感人才培养的知识体系、创新了“新工科”引导的多学科交叉融合培养模式、创新了国际化遥感人才培养的全球资源汇聚机制，为全国乃至全球的遥感科学与技术人才培养提供了有益参考和借鉴。

为认真落实习近平总书记在党的二十大报告中提出的“实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑”的部署，武汉大学遥感教学团队将坚守为党育人，为国育才，面向国家需求和新工科改革，不断开拓创新、砥砺前行，进一步创新遥感人才培养体系，培养世界一流遥感人才，为把我国建成世界遥感强国做出更大的贡献。

参考文献

[1]李德仁，张华. 我国测绘遥感技术发展的回顾与展望[J].中国测绘，2019(2):24-26.

[2]龚健雅. 人工智能时代测绘遥感技术的发展机遇与挑战[J].武汉大学学报(信息科学版)，2018，43(12):1788-1796.

[3]李德仁，沈欣. 我国天基信息实时智能服务系统发展战略研究[J].中国工程科学，2020，22(2):138-143.

[4]李德仁，王密，杨芳. 新一代智能测绘遥感科学实验卫星珞珈三号01星[J].测绘学报，2022，51(6):789-796.

[5]龚健雅，秦昆，龚龑. 遥感科学与技术的人才培养需求与培养模式探索[A]//王广华.测绘地理信息人才需求与培养研究报告.北京:社会科学文献出版社，2022.

[6]张祖勋，张永军. 关于摄影测量学科人才培养[A]//王广华.测绘地理信息人才需求与培养研究报告.北京:社会科学文献出版社，2022.

[7]龚龑，张永军，秦昆，等. 武汉大学遥感科学与技术本科大类培养学习状态分析[J].测绘地理信息，2022，47(S1):5-7.

[8]邵振峰，李德仁，胡滨，等. 遥感前沿科研反哺本科课程教学改革模式探讨[J].测绘地理信息，2021，46(5):172-175.

[9]贾永红，王树根，张景雄，等. 遥感科学与技术专业创新人才培养模式的研究[J].测绘与空间地理信息，2013，36(11):16-18，23.

[10]周叶中. 以“成人”教育统领“成才”教育 推进通识教育改革[J].中国高等教育，2019(Z1):24-26.

[11]林健. 面向未来的中国新工科建设[J].清华大学教育研究，2017，38(2):26-35.

[12]王丽伟，吴静怡，张执南，等. 构建面向未来的工程教育体系[J].高等工程教育研究，2021(1):56-66.

[13]林健. 新工科课程体系改革和课程建设[J].高等工程教育研究，2022(1):1-13.

[14]李德毅，马楠，秦昆. 智能时代的教育[J].高等工程教育研究，2018(5):5-10.

[15]李刚，秦昆，万幼川，等. 面向新工科的遥感实验教学改革[J].高等工程教育研究，2019(3):40-46.

[16]曹雅洁，王保星. 以自由教育夯实学生发展根基：斯坦福大学一年级本科生教学改革实践解析[J].中国高教研究, 2022(8):49-54.

来源： 高等工程教育研究

排版转载：中国测绘学会

- END -

历史干货