大數據時代對地理信息科學專業研究型人才培養的新要求

肖林林

摘要： 目前高校地理信息科學專業研究型人才的培養相對滯后，與社會需求發生脫節。大數據時代的到來在地理數據的內涵及分析方法方面，對現有地理信息科學專業研究型人才培養模式提出了新的要求。提出了地理信息科學研究型人才培養模式改革方案，高校地理信息科學專業研究型人才的培養，應該強化學生應對海量地理數據基本能力的教學，更加強調學生面向領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.

關鍵詞： 大數據；地理信息科學；研究型人才；培養

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

中圖分類號：G633.55 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）16-0202-02

0 引言

地理信息科學（Geographic Information Science，縮寫為GIS）專業，最早由Goodchild于1992年提出，它是一門集地理學、計算機、遙感技術、測繪學與地圖學等于一體的綜合性學科[1]。綜合性、交叉性和應用的廣泛性決定了地理信息科學專業所培養人才的多樣化和多層次性[2]。柳林等在對人才需求部門進行調研、分析的基礎上進行概括和分類后提出，高校地理信息科學專業要培養五種具有時代特色的人才類型，主要有操作型人才、技術型人才、應用型人才、研究型人才和復合型人才[3]。隨著數字中國及數字化城市的發展，相應的遙感技術、計算機技術、測繪學也不斷豐富完善，地理信息科學的理論在此背景下在不得到斷發展，已形成以“地球信息科學”為基礎理論學，多科交叉體系[4]。因此，在地理信息科學專業人才培養體系中，將逐漸由注重學生的數據處理、二次開發等應用能力培養，轉移到滿足學科發展所急需的理論型人才的培養。從科學（理論）角度看，在近20年的發展過程中，技術性人才和應用型人才的培養較為側重，而在科研型人才培養則相對滯后[6]。大數據時代的到來促使以數據為推動的地理信息科學領域科學研究的蓬勃發展，高校、科研機構、企事業單位均加強了對地理信息科學專業科研型人才的需求，但同時也對現有人才培養模式提出了新的要求。本文分析并闡述了大數據時代背景下，地理信息科學專業研究型人才培養改革方案。

1 地理信息科學專業研究型人才培養現狀

目前地理信息科學專業對研究型人才的培養滯后于技術型和應用型人才的培養[6]，這與地理信息科學專業自身屬性緊密相關。主要表現為三點：地理信息科學專業學科知識面較寬，側重點不突出；實踐動手能力要求高，技術不斷更新換代；擴展應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，社會各界對地理信息科學專業研究型人才需求卻不斷加強，眾多高校也將培養研究型人才納入地理信息科學專業培養體系。因為地理信息科學專業在上述三個方面的特點對科研型人才培養造成困難，目前高校普遍將地理信息科學專業研究型人才的培養列為各層次人才培養的最高層次，也是最為困難的層次。普遍的培養模式是在理論教學、軟件技術教學基礎上，對學生參加教師科研項目或各類科技創新活動，撰寫及發表學術論文等增加相應要求；以科技創新活動及成果級別、學術論文質量為學術能力衡量指標[7]。

2 大數據時代帶來的挑戰

大數據時代的到來加快了地理研究向數據密集型范式的轉變。地理信息科學是地理數據-地理信息-地理知識的樞紐。大數據具有的內容不可重復性、高度不確定性、高維特征和高計算復雜性特征，給高校學生在地理學數據理解、獲取能力等方面帶來巨大挑戰，迫使高校在地理信息科學專業教學中需納入地理大數據的新概念以及及時更新地理數據的處理技術。目前高校對地理數據分析的教學方法，總體上是依托少量的計算機，利用各自熟悉的軟件和模型進行有限的操作實驗。其結果是在學生數據獲取、處理和計算上會消耗大量時間和精力，以至于大量有價值的數據被束之高閣。數據密集型研究范式以研究對象的多尺度、復雜性和綜合性為邏輯基礎，以地學大數據為基礎，以模型為支撐，將模型應用到數據的挖掘中，通過分析數據之間的橫向相關揭示地理事物之間的因果聯系。這為高校地理信息科學專業地理數據處理方面的教學及研究型人才培養提供了較大的優化甚至改革空間。

3 地理信息科學研究型人才培養模式改革

3.1 培養學生應對海量地理數據的基本能力

地理信息系統課程的教學內容向地理數據獲取處理和分析能力傾斜。側重對學生地理大數據理念的熏陶，從主要地理大數據類型（如遙感大數據、地面傳感器數據、自發地理信息、地學成果數據）入手，沿地理數據——地理信息——地理知識的主線對地理信息科學專業課程進行設計。例如在地理信息系統（GIS）課程教學中，可將教學重點放在空間信息的獲取處理和分析能力上（表1）。從坐標系統和投影、數據類型與結構等基礎知識入手，然后進行空間數據獲取和基本處理、管理方法培養，在條件允許的前提下，進行面向特定研究領域下的模型構建、模型運用教學。針對地理信息科學專業知識抽象問題，諸如空間數據結構、空間數據庫等內容，增加實驗環節。

例如在GIS教學過程中，當增加實驗課時，而且也需要改變以往簡單機械地跟著老師和教材操作的實驗方式。針對遙感科學、GIS等課程的專業技術特點，形成理論實踐結合且系統性較強的實驗內容，提高學生對遙感數據、地面傳感器數據、自發地理信息和地學成果數據等多源數據的獲取、編輯處理和分析的能力。此外，也可以組織GIS軟件應用、大數據挖掘等競賽，提高學生應對海量地理數據的基本能力。

3.2 強調面向領域問題的模型集成分析能力的培養

地理信息科學專業領域的寬泛性以及地理數據資源的多元化都決定了地理數據分析的相關教學和實驗不可能采用統一的工具和方法，也不存在一個具有普適性的科學領域/問題用于所有科研教學。事實上只有面向具體領域問題時，才能脫離地理信息科學專業對人才培養的共性特征，深入學科分支，處理具體數據，解決區域特色問題，進而達到提升學生科研水平的目的。以數據分析模型為例，統計學分析手段如相關分析、主成分分析具有跨學科的普適性，但不具有領域特色，對學生能力提升有限。又如美國通用土壤流失方程模型（RULSE）屬于用于模擬土壤侵蝕模數的分布式水分模型，該模型集成了多個子模型，構成復雜，具有極強的專業性。學生如能實現該模型，則其科研水平會得到大幅提高。因此強調面向領域問題的模型集成分析能力的是培養地理信息科學研究型人才的一個有力策略。具體提出五種途徑實現上述策略。①積極引導學生參加老師的科研項目。老師的科研項目往往領域性比較強，且具有創新性和一定難度。老師可有意識地為學生制定相關數據分析、處理的任務，乃至模型分析開發的任務，學生可在老師指導下完成科研任務和畢業論文。②老師可以將自己的科研項目、科研案例適當拆分、加工后帶入課堂。在課堂上實現模型集成分析的案例講解，對增加學生科研興趣，拓展專業知識大有裨益。③創建科研教學基地。如創建虛擬仿真實驗教學中心，該中心的創建可為學生的學習和科研提供更為豐富的地理數據和模型等教學資源。④設立“大學生創新人才培養基金”。允許學生組織團隊申請基金，并開展相關科研。⑤加強教師隊伍建設。積極吸納和培養地理信息科學專業領域內創新性人才，引導其面向領域問題的地理數據分析方法創新及模型集成方法的創新，從而為相關實驗和教學提供源動力。

4 結論

地理信息科學專業的綜合性決定了培養人才多樣化和多層次性。地理信息科學專業在近20年的發展過程中，技術性人才和應用型人才的培養較為側重，而在科研型人才培養方面則相對滯后。大數據時代的到來促使以數據為推動的地理信息科學領域科學研究的蓬勃發展，高校、科研機構、企事業單位均加強了對地理信息科學專業科研型人才的需求，但同時也對現有人才培養模式提出新的要求。鑒于此，高校地理信息科學專業研究型人才的培養，應該強化學生應對海量地理數據基本能力的教學，更加強調對學生進行面向領域問題的模型集成分析能力的培養。

參考文獻：

[1]中國GIS協會教育與科普專業委員會.我國高等GIS教育：進展、特點與探討[J].地理信息世界，2004（5）：16-18.

[2]張艷紅，邢立新，潘軍.我國地理信息科學專業人才立體培養模式研究[J].山東高等教育，2014，8：56-61.

[3]柳林，盧秀山.面向社會需求的GIS專業人才立體培養模式探討[J].高教論壇，2010（6）：58-60.

[4]史曉亮.遙感科學與技術專業地理信息系統課程教學探討[J].測繪與空間地理信息，2016，39（9）：16-18.

[5]劉家福.高校地理信息科學專業人才培養體系研究[J].軟件導刊（教育技術），2015，7：65-66.

[6]王艷軍，路立娟.論地理信息科學應用實踐型人才培培養[J].當代教育理論與實踐，2016，8（2）：74-79.

[7]程朋根，陳曉勇，聶運菊.地理信息科學專業學生能力指標體系及學生能力培養途徑研究[J].東華理工大學學報（社會科學版），2014，33（1）：74-79.