大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)地理信息科學(xué)專業(yè)研究型人才培養(yǎng)的新要求

肖林林

摘要： 目前高校地理信息科學(xué)專業(yè)研究型人才的培養(yǎng)相對(duì)滯后，與社會(huì)需求發(fā)生脫節(jié)。大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來在地理數(shù)據(jù)的內(nèi)涵及分析方法方面，對(duì)現(xiàn)有地理信息科學(xué)專業(yè)研究型人才培養(yǎng)模式提出了新的要求。提出了地理信息科學(xué)研究型人才培養(yǎng)模式改革方案，高校地理信息科學(xué)專業(yè)研究型人才的培養(yǎng)，應(yīng)該強(qiáng)化學(xué)生應(yīng)對(duì)海量地理數(shù)據(jù)基本能力的教學(xué)，更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生面向領(lǐng)域問題模型集成分析能力的提高。

Abstract： At present， the training of research oriented talents of geographical information science （TRGIS） is relatively backward， and cannot satisfy the social demand. The coming of the big data era has changed the connotation and the analysis method of the geographic data， which raise new requirements for the TRGIS in present mode. This paper proposed the reform scheme for the TRGIS. In the big data era， the TRGIS should train students to strength the basic capacity of processing massive geographic data， and put more emphasis on the capacity training of model integration analysis when solving the specific problems.

關(guān)鍵詞： 大數(shù)據(jù)；地理信息科學(xué)；研究型人才；培養(yǎng)

Key words： big data；geographical information science；research oriented talents；training

中圖分類號(hào)：G633.55 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）16-0202-02

0 引言

地理信息科學(xué)（Geographic Information Science，縮寫為GIS）專業(yè)，最早由Goodchild于1992年提出，它是一門集地理學(xué)、計(jì)算機(jī)、遙感技術(shù)、測(cè)繪學(xué)與地圖學(xué)等于一體的綜合性學(xué)科[1]。綜合性、交叉性和應(yīng)用的廣泛性決定了地理信息科學(xué)專業(yè)所培養(yǎng)人才的多樣化和多層次性[2]。柳林等在對(duì)人才需求部門進(jìn)行調(diào)研、分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行概括和分類后提出，高校地理信息科學(xué)專業(yè)要培養(yǎng)五種具有時(shí)代特色的人才類型，主要有操作型人才、技術(shù)型人才、應(yīng)用型人才、研究型人才和復(fù)合型人才[3]。隨著數(shù)字中國(guó)及數(shù)字化城市的發(fā)展，相應(yīng)的遙感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、測(cè)繪學(xué)也不斷豐富完善，地理信息科學(xué)的理論在此背景下在不得到斷發(fā)展，已形成以“地球信息科學(xué)”為基礎(chǔ)理論學(xué)，多科交叉體系[4]。因此，在地理信息科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)體系中，將逐漸由注重學(xué)生的數(shù)據(jù)處理、二次開發(fā)等應(yīng)用能力培養(yǎng)，轉(zhuǎn)移到滿足學(xué)科發(fā)展所急需的理論型人才的培養(yǎng)。從科學(xué)（理論）角度看，在近20年的發(fā)展過程中，技術(shù)性人才和應(yīng)用型人才的培養(yǎng)較為側(cè)重，而在科研型人才培養(yǎng)則相對(duì)滯后[6]。大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來促使以數(shù)據(jù)為推動(dòng)的地理信息科學(xué)領(lǐng)域科學(xué)研究的蓬勃發(fā)展，高校、科研機(jī)構(gòu)、企事業(yè)單位均加強(qiáng)了對(duì)地理信息科學(xué)專業(yè)科研型人才的需求，但同時(shí)也對(duì)現(xiàn)有人才培養(yǎng)模式提出了新的要求。本文分析并闡述了大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，地理信息科學(xué)專業(yè)研究型人才培養(yǎng)改革方案。

1 地理信息科學(xué)專業(yè)研究型人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

目前地理信息科學(xué)專業(yè)對(duì)研究型人才的培養(yǎng)滯后于技術(shù)型和應(yīng)用型人才的培養(yǎng)[6]，這與地理信息科學(xué)專業(yè)自身屬性緊密相關(guān)。主要表現(xiàn)為三點(diǎn)：地理信息科學(xué)專業(yè)學(xué)科知識(shí)面較寬，側(cè)重點(diǎn)不突出；實(shí)踐動(dòng)手能力要求高，技術(shù)不斷更新?lián)Q代；擴(kuò)展應(yīng)用和研究深造難度大，基本原理、處理算法和空間分析模型等研究較抽象。盡管如此，社會(huì)各界對(duì)地理信息科學(xué)專業(yè)研究型人才需求卻不斷加強(qiáng)，眾多高校也將培養(yǎng)研究型人才納入地理信息科學(xué)專業(yè)培養(yǎng)體系。因?yàn)榈乩硇畔⒖茖W(xué)專業(yè)在上述三個(gè)方面的特點(diǎn)對(duì)科研型人才培養(yǎng)造成困難，目前高校普遍將地理信息科學(xué)專業(yè)研究型人才的培養(yǎng)列為各層次人才培養(yǎng)的最高層次，也是最為困難的層次。普遍的培養(yǎng)模式是在理論教學(xué)、軟件技術(shù)教學(xué)基礎(chǔ)上，對(duì)學(xué)生參加教師科研項(xiàng)目或各類科技創(chuàng)新活動(dòng)，撰寫及發(fā)表學(xué)術(shù)論文等增加相應(yīng)要求；以科技創(chuàng)新活動(dòng)及成果級(jí)別、學(xué)術(shù)論文質(zhì)量為學(xué)術(shù)能力衡量指標(biāo)[7]。

2 大數(shù)據(jù)時(shí)代帶來的挑戰(zhàn)

大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來加快了地理研究向數(shù)據(jù)密集型范式的轉(zhuǎn)變。地理信息科學(xué)是地理數(shù)據(jù)-地理信息-地理知識(shí)的樞紐。大數(shù)據(jù)具有的內(nèi)容不可重復(fù)性、高度不確定性、高維特征和高計(jì)算復(fù)雜性特征，給高校學(xué)生在地理學(xué)數(shù)據(jù)理解、獲取能力等方面帶來巨大挑戰(zhàn)，迫使高校在地理信息科學(xué)專業(yè)教學(xué)中需納入地理大數(shù)據(jù)的新概念以及及時(shí)更新地理數(shù)據(jù)的處理技術(shù)。目前高校對(duì)地理數(shù)據(jù)分析的教學(xué)方法，總體上是依托少量的計(jì)算機(jī)，利用各自熟悉的軟件和模型進(jìn)行有限的操作實(shí)驗(yàn)。其結(jié)果是在學(xué)生數(shù)據(jù)獲取、處理和計(jì)算上會(huì)消耗大量時(shí)間和精力，以至于大量有價(jià)值的數(shù)據(jù)被束之高閣。數(shù)據(jù)密集型研究范式以研究對(duì)象的多尺度、復(fù)雜性和綜合性為邏輯基礎(chǔ)，以地學(xué)大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以模型為支撐，將模型應(yīng)用到數(shù)據(jù)的挖掘中，通過分析數(shù)據(jù)之間的橫向相關(guān)揭示地理事物之間的因果聯(lián)系。這為高校地理信息科學(xué)專業(yè)地理數(shù)據(jù)處理方面的教學(xué)及研究型人才培養(yǎng)提供了較大的優(yōu)化甚至改革空間。

3 地理信息科學(xué)研究型人才培養(yǎng)模式改革

3.1 培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)對(duì)海量地理數(shù)據(jù)的基本能力

地理信息系統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容向地理數(shù)據(jù)獲取處理和分析能力傾斜。側(cè)重對(duì)學(xué)生地理大數(shù)據(jù)理念的熏陶，從主要地理大數(shù)據(jù)類型（如遙感大數(shù)據(jù)、地面?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)、自發(fā)地理信息、地學(xué)成果數(shù)據(jù)）入手，沿地理數(shù)據(jù)——地理信息——地理知識(shí)的主線對(duì)地理信息科學(xué)專業(yè)課程進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如在地理信息系統(tǒng)（GIS）課程教學(xué)中，可將教學(xué)重點(diǎn)放在空間信息的獲取處理和分析能力上（表1）。從坐標(biāo)系統(tǒng)和投影、數(shù)據(jù)類型與結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)知識(shí)入手，然后進(jìn)行空間數(shù)據(jù)獲取和基本處理、管理方法培養(yǎng)，在條件允許的前提下，進(jìn)行面向特定研究領(lǐng)域下的模型構(gòu)建、模型運(yùn)用教學(xué)。針對(duì)地理信息科學(xué)專業(yè)知識(shí)抽象問題，諸如空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、空間數(shù)據(jù)庫等內(nèi)容，增加實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。

例如在GIS教學(xué)過程中，當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)，而且也需要改變以往簡(jiǎn)單機(jī)械地跟著老師和教材操作的實(shí)驗(yàn)方式。針對(duì)遙感科學(xué)、GIS等課程的專業(yè)技術(shù)特點(diǎn)，形成理論實(shí)踐結(jié)合且系統(tǒng)性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高學(xué)生對(duì)遙感數(shù)據(jù)、地面?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)、自發(fā)地理信息和地學(xué)成果數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)的獲取、編輯處理和分析的能力。此外，也可以組織GIS軟件應(yīng)用、大數(shù)據(jù)挖掘等競(jìng)賽，提高學(xué)生應(yīng)對(duì)海量地理數(shù)據(jù)的基本能力。

3.2 強(qiáng)調(diào)面向領(lǐng)域問題的模型集成分析能力的培養(yǎng)

地理信息科學(xué)專業(yè)領(lǐng)域的寬泛性以及地理數(shù)據(jù)資源的多元化都決定了地理數(shù)據(jù)分析的相關(guān)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)不可能采用統(tǒng)一的工具和方法，也不存在一個(gè)具有普適性的科學(xué)領(lǐng)域/問題用于所有科研教學(xué)。事實(shí)上只有面向具體領(lǐng)域問題時(shí)，才能脫離地理信息科學(xué)專業(yè)對(duì)人才培養(yǎng)的共性特征，深入學(xué)科分支，處理具體數(shù)據(jù)，解決區(qū)域特色問題，進(jìn)而達(dá)到提升學(xué)生科研水平的目的。以數(shù)據(jù)分析模型為例，統(tǒng)計(jì)學(xué)分析手段如相關(guān)分析、主成分分析具有跨學(xué)科的普適性，但不具有領(lǐng)域特色，對(duì)學(xué)生能力提升有限。又如美國(guó)通用土壤流失方程模型（RULSE）屬于用于模擬土壤侵蝕模數(shù)的分布式水分模型，該模型集成了多個(gè)子模型，構(gòu)成復(fù)雜，具有極強(qiáng)的專業(yè)性。學(xué)生如能實(shí)現(xiàn)該模型，則其科研水平會(huì)得到大幅提高。因此強(qiáng)調(diào)面向領(lǐng)域問題的模型集成分析能力的是培養(yǎng)地理信息科學(xué)研究型人才的一個(gè)有力策略。具體提出五種途徑實(shí)現(xiàn)上述策略。①積極引導(dǎo)學(xué)生參加老師的科研項(xiàng)目。老師的科研項(xiàng)目往往領(lǐng)域性比較強(qiáng)，且具有創(chuàng)新性和一定難度。老師可有意識(shí)地為學(xué)生制定相關(guān)數(shù)據(jù)分析、處理的任務(wù)，乃至模型分析開發(fā)的任務(wù)，學(xué)生可在老師指導(dǎo)下完成科研任務(wù)和畢業(yè)論文。②老師可以將自己的科研項(xiàng)目、科研案例適當(dāng)拆分、加工后帶入課堂。在課堂上實(shí)現(xiàn)模型集成分析的案例講解，對(duì)增加學(xué)生科研興趣，拓展專業(yè)知識(shí)大有裨益。③創(chuàng)建科研教學(xué)基地。如創(chuàng)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，該中心的創(chuàng)建可為學(xué)生的學(xué)習(xí)和科研提供更為豐富的地理數(shù)據(jù)和模型等教學(xué)資源。④設(shè)立“大學(xué)生創(chuàng)新人才培養(yǎng)基金”。允許學(xué)生組織團(tuán)隊(duì)申請(qǐng)基金，并開展相關(guān)科研。⑤加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)。積極吸納和培養(yǎng)地理信息科學(xué)專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)創(chuàng)新性人才，引導(dǎo)其面向領(lǐng)域問題的地理數(shù)據(jù)分析方法創(chuàng)新及模型集成方法的創(chuàng)新，從而為相關(guān)實(shí)驗(yàn)和教學(xué)提供源動(dòng)力。

4 結(jié)論

地理信息科學(xué)專業(yè)的綜合性決定了培養(yǎng)人才多樣化和多層次性。地理信息科學(xué)專業(yè)在近20年的發(fā)展過程中，技術(shù)性人才和應(yīng)用型人才的培養(yǎng)較為側(cè)重，而在科研型人才培養(yǎng)方面則相對(duì)滯后。大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來促使以數(shù)據(jù)為推動(dòng)的地理信息科學(xué)領(lǐng)域科學(xué)研究的蓬勃發(fā)展，高校、科研機(jī)構(gòu)、企事業(yè)單位均加強(qiáng)了對(duì)地理信息科學(xué)專業(yè)科研型人才的需求，但同時(shí)也對(duì)現(xiàn)有人才培養(yǎng)模式提出新的要求。鑒于此，高校地理信息科學(xué)專業(yè)研究型人才的培養(yǎng)，應(yīng)該強(qiáng)化學(xué)生應(yīng)對(duì)海量地理數(shù)據(jù)基本能力的教學(xué)，更加強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生進(jìn)行面向領(lǐng)域問題的模型集成分析能力的培養(yǎng)。

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