大數據時代空間信息與數字技術專業建設探討

袁 磊，楊 昆，羅 毅，王加勝，朱彥輝

（1. 云南師范大學地理學部，云南 昆明 650500）

空間信息技術是20 世紀60年代興起的一門新興技術，主要包括地理信息系統（GIS）、遙感（RS）和衛星定位系統（GNSS）等的理論與技術，同時結合計算機技術和通信技術，實現空間數據的采集、量測、分析、存儲、管理、顯示、傳播和應用。此后，隨著空間信息技術的快速發展，其在資源、環境、災害應急、地理位置服務以及國民經濟數字化建設中得到廣泛應用，呈現出新的人才需求和學科增長點[1]。2004年，武漢大學在全國首次開設“空間信息與數字技術”專業。該專業以“3S”技術為核心，旨在培養具有深厚軟件工程理論基礎和空間信息技術、通信技術、計算機網絡技術，能夠對資源環境、人文、社會、經濟等各類信息進行數字化處理、網絡化傳輸、可視化表達、智能化決策的專業技術人才[2]。目前，國內已有武漢大學、中國地質大學（武漢）、云南師范大學等多所院校開設該專業，各校依托優勢學科開展地理空間信息機理研究及應用，人才培養各具特色[3-4]。

1 專業建設面臨的挑戰

“空間信息與數字技術”專業作為一個新興交叉專業，與計算機科學與技術、軟件工程、地理信息科學和測繪工程專業均有交叉。但計算機科學與技術、軟件工程專業缺乏領域知識，實際應用能力不高；地理信息科學、測繪工程專業領域知識突出，但受信息技術水平所限，也難以在大數據浪潮中發揮作用。尤其是近年來，隨著大數據、云計算、物聯網、移動互聯網、地理空間信息技術等新一代信息技術的興起與發展，人類進入了大數據時代，單一專業技能的人才已不能適應大數據時代需求，社會更傾向同時具備“信息技術”和“領域知識”的復合型人才。顯然，這種背景下對“空間信息與數字技術”專業人才的培養也提出了新的、更高的要求，主要體現以下方面：

1）人才培養模式亟需變革。“空間信息與數字技術”專業設立伊始，旨在適應市場對兼具地學、測量學和扎實計算機應用開發能力的人才需求。然而，隨著大數據逐漸滲透到全球范圍內社會生活的各個領域，大數據已經開啟一個時代的重大轉型，帶來了生活、工作與思維方式的大變革[5]，特別是伴隨著物聯網、移動互聯網及空間定位技術及應用程序的普及，帶有地理空間信息的數據成為大數據的重要部分，大數據所蘊含的科學價值需要龐大的數據資源、數據挖掘算法以及數據處理能力作為支撐，“空間信息與數字技術”專業人才能力已悄然變為能夠運用“空間信息與數字技術”對資源環境、人文、社會、經濟等領域的時空大數據的數字化處理、網絡化傳輸、可視化表達、智能化決策的能力。因此人才培養模式亟需變革以適應大數據時代人才培養的能力需求。

2）傳統單一的課程體系已難以維系。大數據時代是一個把地理信息、社會信息、經濟信息、人文信息、趨勢性信息甚至人類的習慣信息等統統作為資源利用的時代[6-7]。而“空間信息與數字技術”專業恰恰聚焦于資源環境、人文、社會、經濟等領域的時空大數據的數字化處理、網絡化傳輸、可視化表達、智能化決策的復合型人才的培養。因此，大數據時代“空間信息與數字技術”專業人才需要多學科融合、多專業交叉的綜合知識體系的支撐，傳統單一的課程體系已難以維系。

3）項目實操環境及內容欠缺。要進行大數據分析，首先必須有充足的高質量數據。然而，目前多數高校缺少企業項目實戰案例和可以用于研究的商業數據，項目實操環境及內容欠缺，使得學生難以做到學以致用，亟需構建以項目為導向、以任務為驅動的立體化實踐教學體系。

因此，如何適應經濟社會發展的人才需求，培養大數據時代符合市場要求的“信息技術”+“領域知識”的“空間信息與數字技術”專業高層次復合型人才，是該專業持續建設需要著重探討的問題。

2 專業建設舉措

面向大數據時代“空間信息與數字技術”專業人才培養的新趨勢和新要求，以創新人才培養模式為引領，以交叉與融合重構“信息技術+領域知識”的課程體系，以強實踐、重能力為核心目標創新實踐教學體系，從而形成“一體兩翼”專業建設新范式。

2.1 創新人才培養模式

面對這樣一個機遇與挑戰并存的時代，為適應社會發展對“空間信息與數字技術”專業人才能力的需求，“空間信息與數字技術”專業應充分整合計算機科學與技術、軟件工程、人工智能、地理信息科學、測繪工程各專業優勢資源，構建3大通識技能（數學、計算機、英語）、3 大學科背景（信息科學、地理科學、測繪科學、）、3大核心技術（GIS、RS、GNSS）、2大專業應用方向（地學時空大數據集成與分析、GIS 軟件工程）的“3332”人才培養創新模式[8]。如圖1所示。

圖1 “空間信息與數字技術”專業人才培養創新模式

按照“3332”人才培養模式，重在以大數據、云計算、物聯網、移動互聯網、地理空間信息技術等新一代信息技術與領域知識的有機結合，重建以信息科學、地理科學、測繪科學為基礎的“空間信息與數字技術”專業人才培養目標體系，提高人才培養與社會需求的適應度。

2.2 重構課程體系

大數據時代的信息科學、地理科學、測繪科學均需“地理空間信息”這一共同基礎。這為學科融合、優勢互補提供了新的學科生長點。因此，基于“3332”人才培養模式，按照通識基礎課、學科基礎課、專業基礎課、專業方向課的層次結構，嘗試重構“空間信息與數字技術”專業“信息技術+領域知識”的課程體系，如圖2所示。

圖2 “信息技術+領域知識”的課程體系

通識基礎課強調學生的數學、外語和編程能力；學科基礎課充分吸收信息、地理和測繪學科的精華課程作為領域知識課程；GIS、RS、GNSS三類空間信息技術課程作為專業基礎課，培養學生的專業技能；最后從地學時空大數據集成與分析、GIS 軟件工程2 個方向提升學生的領域應用能力。

2.3 構建實踐教學體系

“空間信息與數字技術”專業人才實踐能力的培養，一是可以采用科研反哺教學方式，形成科研反哺教學的良性循環機制，以科研平臺為支撐、以教學平臺為主體，將教師的科研成果以創新性實驗的方式轉化為教學資源，增強教學內容的前沿性與先進性；二是通過深化校企合作，聘請企業技術骨干到校指導學生，確保學生所學與社會所需直接接軌；三是除理論知識的講解之外，在專業實踐能力的培養中有意識地突出“3 實”（實驗、實踐、實習），以更多的實驗、實踐、實習方式加強專業實踐能力的培養。

通過上述途徑，構建學科、專業基礎、專業方向三級實驗教學內容體系，將校內實踐創新、課程實驗創新及校外平臺擴展相結合，形成基礎性、綜合性和創新性三層次實踐教學模式，并以項目導向、任務驅動的教學方法，著力提高學生的專業實踐能力。

3 結語

大數據時代正在開啟一個信息時代的重大轉型。面對大數據時代社會發展對“空間信息與數字技術”專業人才培養的現實需求，“空間信息與數字技術”專業人才培養也需要動態地面向社會發展，科學規劃和調整專業建設內容，充分發揮各校擁有的專業優勢資源，通過學科融合、專業交叉，在課程體系的構建中突出“信息技術”和“領域知識”的有機結合，使得學生既能夠掌握“信息技術”，又能把握“領域知識”，培養具有扎實理論基礎、較強實踐能力和創新能力的與時俱進的專業人才，以滿足國家戰略對該專業人才的需求。本文只是對大數據背景下“空間信息與數字技術”專業建設面臨的挑戰、人才培養模式、課程體系和實踐教學體系建設進行了初步探討，隨著工程教育專業認證的深入開展，未來作為典型工科專業的“空間信息與數字技術”專業的人才培養邏輯和培養方案還需要進一步思考與討論。