《海图学》课程的建设与实践

郭立新　常亮　朱瑞芳

【摘 要】由于各种历史原因，国内目前只有少数高校开设了海洋测绘专业。与海洋测绘专业的其他主干课程一样，《海图学》教学一开始就面临着师资薄弱、缺少教材和经验等多面的困难。经过几年的教学实践，在课程建设策略、教学内容设置及教学方法等方面收获了一些经验和成果，以期通过分享和相互交流，来促进课程的深入改革和创新，并藉“重点课程建设项目”的契机，力争创建精品课程。

【关键词】海洋测绘；海图学；课程建设

0 引言

海图是一类国际性的特殊专题地图[1]。它以描述海洋及其毗连陆地区域为主，反映了制图范围内自然对象、社会对象的空间分布、相互关系及其动态变化特征[2]。海图学是研究海图理论实质、制作技术和使用方法的综合性科学[3]，是古老地图学的一个重要分支。

20世纪60年代以后，海图学在理论、生产技术和使用方式等方面出现了一次由量变到质变的飞跃[4]，并随着计算机技术在海图领域的应用，出现了数字海图和电子海图等产品。与普通地图产品不同，海图的生产、发布、更新和应用执行由国际海道测量组织（IHO，International Hydrographic Organization）、国际海事组织（IMO，International Maritime Organization）、国际电工委员会（IEC， International Electrotechnical Commission）等制定的一系列国际规范和标准[5]，如：IHO S-57海洋测绘数据传输标准（IHO S-57 Transfer Standard for Digital Hydrographic Data）、IHO S-52海图内容和显示规范（Specifications for Chart Content and Display Aspects of ECDIS， Publication S-52）等。1996年以后， 电子海图开始全面替代纸质海图。2010年初，为了统一的地理空间框架，IHO又发布了S-100通用海道测量数据模型（IHO S-100 Universal Hydrographic Data Model），作为下一代海道测量数据源、数字产品以及服务的标准。

依据国际惯例，海图通常由各国海道测量官方机构（海军）负责生产、发布和更新[6]，虽然海图理论及生产技术历来是海洋测绘学科研究的核心内容之一，但是在民用领域对其研究不多。新中国成立后，中国人民解放军海军司令部航海保证部（原海道测量部）与中国海事局（原交通部海运总局）共同承担了我国海洋测绘的管理职能，然而由于种种历史原因，海洋测绘形成了一个非常特别、独立的学科体系[7]。它横跨海洋学和测绘学二大学科，但又不从属于两者之一。60多年来，国内只有一所培养海洋测绘专门人才的院校——海军大连舰艇学院，一个科研单位——海军海洋测绘研究所，因而在我国民用海洋测绘领域留下了许多空白点。

随着建设海洋强国战略的实施，海洋测绘学科迎来了新的发展机遇。2010年，上海海洋大学开设了民用海洋测绘专业，并将《海图学》列入专业主干课程，也因此展开了相关课程的建设与实践。

1 课程建设策略

海洋测绘专业在上海海洋大学是一个新专业，《海图学》和其它主干课程一样，需要在坚持学科特色的前提下，与学校特色相结合，通过完善师资队伍、教学环境和教材体系，改革教学模式和教学方法，提高教学质量，实现“特色、创新和务实”发展。

1.1 坚持专业特色、学校特色，合理定位和规划海图学课程

海图是海洋地理空间信息的基础载体，它与海洋渔业、海洋环境、海洋科学、海洋技术等学科专业有着紧密联系。为了解决师资、教材等方面的困难，实现特色发展，需要以“聚焦、错位、合作”为原则，展开广泛的交流与合作，不断积累学术与科研成果，合理定位和规划海图学课程，形成具有特色的海图学课程体系。

1.2 提高专业教师素质和能力，保证海图学课程建设和可持续发展

树立专业教师“教书育人”、“爱岗敬业”的职业精神，采用人才引进，外出进修，解决缺少专业教师的困难；通过以老带新，个人钻研与集体讨论结合、集中备课等方法，提高海图学师资的学术水平、教学能力和科研能力，为课程建设和可持续发展打下坚实的基础。

1.3 注重教材建设，解决海图学课程建设的难点问题

高水平教材是海图学课程建设的基础，也是培育海洋测绘专业优秀人才所面临的一个难点问题。目前，国内公开出版的《海图学》书籍极少，距今最新的一本旧版教材已有20多年了。由于计算机信息技术的飞速发展，引领了海图理论、技术的巨大变革，凸显了旧版教材中“内容陈旧”、“专业面窄”、“方向单一”等问题。为此，我们参照IHO相关国际标准、国际海图制图师的培训大纲，翻译和引进部分国外教材，并融入现代海图学领域的新理论、新技术和新方法，编写一部适于我校教学大纲的《海图学》教材。

2014年，自编的《海图学讲义（试用版）》已经用于本科教学。今后将加快修订教材的体系结构，更新和完善教学内容，编写配套的实习教材，争取推出《海图学》系列教材，实现课程建设的“跨越式”发展。

1.4 改革教学模式和教学方法，提高海图学课程的教学质量

提高教学质量是《海图学》课程建设的目标和出发点，需要以理论基础、目标倾向、实现条件、操作程序和效果评价[8]等作为基本要素，来修订教学大纲、课程标准、考试大纲、教学计划等各类教学文档，改革和创新教学模式、教学方法，完善教学总结制度[9-10]，充分利用集体讨论、集中备课、发表教学论文等多种形式，交流教学经验，不断积累研究成果和实践成果。在教学工作中，坚持以学生为本，重视学生的实践活动和师生互动[11-12]，强化基础知识、基本技能的教育，提高学生在实践中自觉发现问题、分析问题和解决问题的能力，激发他们的创新潜能。

2 主要教学内容

《海图学》课程具有很强的理论性和技术性。依据课程特点，通过借鉴IHO国际海图制图师的培训大纲，以海图的科学性、技术性、文化性和艺术性为主线，制订了教学大纲和课程标准，内容涵盖：基本知识、海图学史、海图学理论、海图制图学、电子海图学等五大模块，并设定了“掌握”、“知道”、“了解”等三个教学层次。

2.1 基本知识模块

该模块主要以概论形式介绍海图和海图学的定义。要求学生初步了解海图和海图学理论，知道海图是海洋地理信息的基础载体，是人类现代海上活动的重要安全保障，知道海图国际化等基本特征，掌握海图的功能、分类和用途，知道海图制图的一般过程，以及对于建设“海洋强国”、发展海洋产业、海洋科学研究、构建“智慧渔业”等方面的重要意义。

2.2 海图学史模块

该模块基于现存的海（地）图实物、考古文献资料、古汉字等，从科学、技术、艺术（文化）的角度，揭示海图的起源与发展进程。通过比较古代中国人和西方人世界观的差异，介绍西方中世纪的海图、地理大发现时期海图、近代实测海图、国际海道测量机构的发展，尤其是古代中国地（海）图的起源、发展和新中国海图的成果，使学生了解世界观、方法论对于空间认知方法和结果的影响，知道海图内容、制图技术、载体形式等方面的演化特点和规律，知道空间认知是海图始终不变的基本功能。

2.3 海图学理论模块

该模块重点介绍海图学的理论基础——现代地图学理论，包括：地图信息论、地图传输论、地图模式论、地图认知理论、地图符号学和地图感受论等，是教学难点之一。

要求学生知道海图学理论与地图学理论的关系，了解信息论、控制论、系统论是现代地图学理论的重要基础，掌握现代地图学理论的主要内容，知道随着信息科学技术的发展，现代海图学作为地图学的重要组成部分，正在成为一门研究利用空间图形反映自然和社会经济现象空间分布、相互联系及其动态变化，并对空间地理环境信息进行获取、智能抽象、存储、管理、分析、利用和可视化，以及图形和数字形式传输空间地理环境信息的科学与技术[13]。

2.4 海图制图学模块

该模块以海图制图技术和方法为主，是教学的重点内容，包括：海图数学基础，海图制图综合、海图符号和海图表示方法等内容[14]。由于 “3S”技术、计算机图形学、图像处理等技术的发展与应用，改变了海图数据源及生产流程，所以合并或删除了纸质海图的设计、编制、整饰，印刷、复制等部分内容。

在海图数学基础部分，要求学生知道地球坐标系与大地控制原理，知道海图常用投影以及投影的选择和变换原理，掌握海图比例尺、海图坐标系、海图基准面等概念、海图的分幅和编号方法。在海图符号部分，要求学生知道海图符号视觉变量及其对视觉感受效果的影响，掌握海图符号、色彩和注记的设计及应用方法。在海图表示方法部分，掌握普通航海图的陆部和海部要素的表示方法。在海图制图综合部分，重点掌握海图制图综合的基本概念，以对及水系、居民地、交通线、陆地地貌、海岸、干出滩、岛屿、海底地貌、航行障碍物、助航设备等的综合原则与基本方法，了解海图自动制图综合技术的发展。

2.5 电子海图学模块

该模块主要培养学生对海图学基础知识、基本理论和基本技能的综合应用能力，是教学重点之一，包括：电子海图的总体设计、IHO国际标准海图规范和CARIS COMPOSER制图系统应用等三个部分内容。

要求学生知道数字海图、电子海图系统的基本概念；掌握海图投影、比例尺、图幅、编号、图名、图廓、图面配置的基本设计方法；知道IHO、IMO和IEC等国际性组织发布的主要国际海图标准与规范，掌握IHO S-57、IHO S-52、IHO S-58（电子航海图有效性检核规范）、IHO S-63（电子海图数据保护方案）的主要内容，知道海图物标分类及其编码规则，了解电子海图符号表达、数据检核与发布的基本知识；知道CARIS COMPOSER制图系统的基本功能、支持的主要海图格式，熟练掌握软件系统的使用方法，能够独立编辑和输出IHO S-57标准的电子海图。

3 教学实践

依据教学大纲、课程标准和教学计划，运用课堂授课、多媒体课件演示、讨论、参观、实作、第二课堂等多种教学方法和手段，达到教学内容及层次的要求。在教学中，精讲重点和难点内容；泛讲相对简单或次要的内容，并鼓励学生自学。

3.1 采用课堂授课为主，多媒体课件辅助的教学形式

课堂授课是海图学课程教学的主要形式。授课前，提出本次课的教学目的和要求，以及教学内容在课程中的地位和作用。精讲难点和重点内容，通过合理设计问题、提出问题，激发学生的兴趣性和主动性，引导学生独立思考寻求答案，由被动的“学答”到主动的“学问”，逐步提高学生自主发现问题、分析问题和解决问题的能力，从而系统地掌握教学内容。

与此同时，还要充分利用互联网、校园网资源，通过多媒体课件、视频短片、电子海图系统等把抽象的概念、变化过程等具象化，有利于解决教学的重点和难点，提高课堂教学的质量和效率。如：利用海图投影课件，能够生动地演示出各种投影变换的变化过程和结果，使学生能够直观地理解各种海图投影特征，更好地掌握和使用海图投影知识。

3.2 应用讨论式教学方式，开展专题讨论，帮助学生学会学习

讨论式教学有利于加强教学互动性，形成和谐的教学环境，是创新教学和帮助学生学会学习的一种重要方法。如：引入一些国际上的海图理论和技术最新成果，组织学生开展专题讨论，引导学生基于现有专业知识及唯物辩证法的哲学思想，分析学科前沿问题的背景和实质，认识海图学理论发展的动力及其未来方向。既开阔了学生专业视野，又促进了理论与实际的结合，同时也克服了课本知识滞后于学科前沿发展的问题。

3.3 加强实作练习，提高学生的动手应用能力

组织学生实地参观海图生产单位（上海海事局东海航海保障中心），通过现场讲解，使学生建立起感性认识，并将海图学理论知识与生产实际结合起来。加强实作训练，合理安排阅读海图、应用海图和制作海图等实作练习，提高学生综合运用知识的能力。

3.4 重视课后作业，开展第二课堂教学

合理布置课后作业，巩固课堂教学成果，拓展课堂教学内容，引导学生查阅文献资料，培养学生自主学习、自主思考和自主解决问题的能力。

开展第二课堂教学，鼓励和帮助学生与海洋渔业、海洋环境、海洋科学等其他学科专业相结合，参加教师的研究项目以及全国、上海市、学校组织的大学生科技创新活动。在实习、实践中，使他们不断开拓视野，积累科研与实际工作经验，撰写研究报告、论文等。截至目前，学生们已在全国、省市级大学生科技创新活动中多次获奖，申报了多项软件著作权，有的学生已公开发表了学术论文。

此外，为全面考察学生综合素质，检验和完善课程建设成果，依据考试大纲，合理设置了考核内容、题型、分量、权重、时间及分数等，并建立了标准化题库，严格了考试管理制度，形成了完整的量化评价机制。

4 结束语

几年来，我们秉持“特色、务实和创新”思想，以“聚焦、错位、合作”为原则，以培养海洋测绘复合型人才为目标，不断提高师资队伍的学术水平、教学能力和科研能力，相继制订了海图学教学大纲、课程标准、教学计划和考试大纲等一系列教学文档，编写了《海图学讲义》教材，进行了教学模式和教学方法的探索与实践，保证和提高了教学质量。未来将以“重点课程建设项目”为契机，坚持改革和创新，为把《海图学》课程建设成为一门精品课程而努力。

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[2]郭立新，翟京生，陆毅.海图语言学的历史与演变[J].海洋测绘，2009，29（2）：78-81.

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[4]翟京生.现代海图学的变革[J].海洋测绘，2008，28（5）：73-76.

[5]郭立新，彭认灿，刘雁春.面向S-57电子海图显示与信息系统的研制开发[J].航海技术，2004（3）：24-26.

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[8]钟志贤.大学教学模式改革的十大走向[J].中国高教研究，2007（1）：88-91.

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[12]边馥苓.我国高等GIS教育：进展、特点与探讨[J].地理信息世界，2004，2（5）：16-18，22.

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[14]楼锡纯，朱鉴秋.海图学概论[M].北京：测绘出版社，1993：27-28.

[责任编辑：王伟平]