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GIS的雏形诞生于1962年汤姆林森提出的“Mapping Management”,站在2022年,一个甲子已然过去,随着科技的飞速发展与GIS应用范围的拓宽,“G”、“I”、“S”三个字母获得了更加丰富的内涵,从Geographical Information System到Geoscientific Intelligence Simulation,GIS高等教育也面临着新的转型——新时代的人才培养目标如何界定、课程体系如何重构、课程内容如何适应等问题都亟待探索。2022高校GIS论坛学术沙龙,GIS高等教育界的大咖们齐聚一堂,一起来听听他们的见解与思考!
访 谈 嘉 宾
吴立新(主持人)
国际欧亚科学院院士、中南大学教授
刘耀林
国际欧亚科学院院士、武汉大学长江学者特聘教授
李满春
国际欧亚科学院院士、南京大学长江学者特聘教授
邬伦
国际欧亚科学院院士、北京大学教授
谢忠
中国地质大学(武汉)教授
邓敏
中南大学长江学者特聘教授
朱军
西南交通大学教授
一问:
系统(System)、科学(Science)、服务(Service)与模拟(Simulation)之间,GIS高等教育的培养目标如何界定?
刘耀林:
“GIS高等教育的培养目标如何界定”这个题目很大,我们的培养目标和国家的培养目标总的来说是一致的,为社会主义建设培养人才。从地理学的角度来讲,GIS就是要分析解决地理学中地理要素和地理综合体的特征、格局、相互作用、演变过程,以及数据的获取、分析、处理、表达、应用等,它的发展过程和地理学是一脉相承的。从系统(System)、科学(Science)、服务(Service)到模拟(Simulation),是一条线的过程。
与此相应的人才培养目标总体而言:首先应该具备人文素质、科学素质和责任担当。其次应该具备扎实的理论基础和协作的能力。第三应该掌握科学的思维方法。第四应该有获取知识、创新和创造的能力来为社会和国家服务。此外,全国有不同类型的学校,培养目标也需要分类,有的培养拔尖创新人才,有的培养技能人才,有的培养服务和管理人才,每所院校的目标都是不同的。
邬伦:
习主席在联合国大会上的发言概括一下可以形容GIS今天是什么,是山水林田湖草沙生命共同体,和人类命运共同体构建的全球或区域的数字底座(底盘)。想要培养掌握这些的人,GIS的人才培养目标,即相应的人才规格需要满足三个方面。
第一是基本素养。这种素质包括数理化的知识、地学的知识,甚至体美劳等方面的知识。第二是创新、创业的能力。我们在开设相应课程时,既要有基本技能的课程,还要有锻炼学生创新能力的课程,更要充分发挥第二课堂的功能,把创业的能力锻炼起来。第三是价值追求或价值引领。既然地理信息系统已经是智慧城市的操作系统,是国家乃至全球发展的一个底盘了,那么掌握这个底盘功能的人是不是应该有国之大者的思想,胸怀全世界的思想,甚至是冲出地球走向宇宙的思想呢?我们培养人才不能够局限,应该敞开胸怀,去追求更大的世界。所以我认为GIS高等教育的培养目标,不仅是介于系统、科学、服务和模拟之间,而要跳出这个圈层走向更大的空间。
昨天的沙龙讲科技守正创新,教育同样也需要守正创新。GIS是“G”+“IS”,我们的培养目标就必须是“G”+“IS”的培养目标。“G”是什么?是大的地学,大地学领域,包括地理、地质、海洋、大气等。所以我们培养学生首先需要有时空思维、大地学思维。其次,我们还需要“IS”,即信息技术,实际上很多时候GIS的发展是由信息科学发展来驱动的,包括传感、人工智能等,因此学生还需要有雄厚的信息科学基础。此外,学生需要有更广泛的思维和创新的能力,能够把GIS融入到各行各业,就像雨水润物细无声,最后GIS领域的发展会越来越蓬勃。
我认为无论哪个学科培养人才的目标都应该是服务社会。GIS的广泛应用没有赶上农业社会、工业社会,但赶上了信息化社会。2017年党的十九大提出建设智慧社会,其实也证明了GIS服务社会的能力,只是服务社会的方式有所不同,从最早的数据服务、信息化服务到现在的知识化服务。GIS高等教育的培养目标也在与时俱进,技术上从数据结构、数据模型、数据库到数据分析、数据可视化等。今天我们要走向知识化服务,包含知识结构、知识模型、知识库、知识计算等。提供了知识,我们才能更好地科学决策,把社会推向智慧化。总而言之,以服务为中心,才能使学科更加蓬勃发展,推动社会进步。
二问
从Geographical到Geospatial再到Geoscientific,面向地学空间问题与地球系统科学,GIS高等教育的课程体系如何重构?
刘耀林:
课程体系的设计要围绕培养目标来实现,不同的培养目标,课程体系也不同。但无论是哪种类型,从大的专业角度来讲都需要考虑这几方面的课程。第一基础知识,基础的课程如数学、物理,以及地理信息科学的基本理论包括自然地理、人文地理、空间分析等,这是一系列的课程需要设置。第二地学思维,因为思维决定一切,细节决定成败,地学思维是人才走得更远的基础。现在社会中有大量信息需要去伪存真,要学会推理和决策。第三应用技能,实习、实践等,这是必不可少的课程。第四美学意识,像地图学本来就是科学技术和美,美学包含科学、技术、功能还有艺术的美,地理信息可视化也是非常重要的方面。第五思政课程,学生应该具备社会担当,有创新精神和为社会服务的意识。
这五个方面的内容在不同目标的学校体现的侧重点不同,可以在层次性、结构性、功能性上满足国家、行业、社会的需求。但一个产业做大不能只依靠国家和行业,还要渗透社会服务面,像手机,所以课程体系也应该要体现社会需求。
GIS高等教育为社会培养人才就像生产产品,一定要先分析需求,从目前来看社会绝不只有一种需求,虽然都用面粉做的包子,但可能有人要吃黑猪肉包,有人要吃人参燕窝包。所以我认为重要的不是重构课程体系,而是要重构知识体系。面向各种需求,除了GIS本身,还有地学、计算机、社会科学等各方面的知识体系。同样的知识体系中,还分不同的“生产工序”,面向科研、面向程序开发等。所以我们还是要打造一个完善的、可以分类的知识体系,其中有若干种课程体系来配合。
具体到北大,由于是以地理学为基础发展起来的,我们还是比较强调地学,学院想办法将地学课程中偏人文的内容压缩至一门课程,偏自然的内容压缩至一门课程,尽可能把精华部分传授给学生。就地学未来的发展来说,“Geographical、Geospatial、Geoscientific”这3G还是有局限,当前地空学院就正在研究月球地质学、火星地质学,我们也一样,将来做宇宙GIS研究也有可能,不仅是地表和地球下面,可能连外太空也需要建立起Information。
李满春:
我们目前做的不是重构,而是传承与创新。南京大学早些年就已经开始面向地球系统科学来培养GIS人才,目前实行的是:一年级书院制,整个大地学的学生在一个书院里面,二年级开始按一级学科培养,三年级按专业培养,四年级按照学生的意愿,想成为科学家、工程师、企业家等进行分流。所以南京大学是面向地球系统科学建构整个GIS人才知识体系,再设置相应的地球系统科学课程,保留传统精华的GIS课程,设置新的如人工智能、大数据、云计算等课程,来跟上时代的步伐。
各个学校的GIS人才培养都要满足市场需要,市场即就业,学生有基本地学思维和信息基础的前提下,哪个方向好就业、好发展,我们就构建相应的知识体系。具体到中国地质大学(武汉)来说,地大把一些地学相关课程作为基础课,还设置了一个短期的野外实践来培养学生的地学思维。除此之外重点在于信息技术,目标是让学生在写程序方面,缩小和计算机专业学生的差距,这样学生毕业后就可以做相应的开发以及系统工程工作,便于就业,这是我们的实践。
中南大学总体来讲还是偏工科,比如基础还是从数据的采集、存储管理、处理分析、可视化等方面进行,以数据采集为例,学院减少了测量学的比例,提高空间数据采集的比例;推出特色课程,如地理空间智能、空间分析等;将数据库与空间数据库课程合并,未来可能改为时空数据库,砍掉类似的冗余课程。总之,一方面要继承基本架构不变,另一方面从空间到时空,与时俱进。除此之外,还考虑到学科的属性,如区域性、综合性、相关性等,打造一个逻辑有序、支撑有效的课程体系。
课程体系应该根据培养需求灵活地制定。交大在本科生方面是一年级按照大类培养,二、三年级根据学生意愿以及就业市场需求分为具体的测绘、GIS以及遥感专业,学习相应的课程。还设置了一个茅以升班,面向研究型人才的培养。在课程体系构建时也持开放态度,保留基础课程,对学分进行压缩,强调新技术的引入以及实践。
补充一点。因材施教、因人而异,交大每年有200个测绘本科生,七个班,其中有一个是茅以升班,我负责茅以升班的地理信息原理课,这个班的学生目标是要成为科学家,另外六个班是成为工程师和用户,茅以升班的课程更多是讲GIS模型、索引以及更高深的技术,同样是地理信息原理课程,但内容截然不同。这是我们交大的实践。
三问
从Information到Intelligence,大数据与人工智能时代,GIS高等教育的课程内容如何适应?
朱军:
课程内容一定要与时俱进,不能一门课程行天下,GIS需求在不断变化,技术也在不断创新,我们一定要面向新的需求,引入新的技术,让学生更好地适应这个社会。
课程内容要与时俱进。从数据、信息到目前的智能,智能有两层含义,一层是名词,智能化知识;另一层是智能化,形容模型算法像人一样聪明,获取的内容让人看得懂、用得上,所以陈军院士说决策层是科学的决策,科学决策不是只靠数据。
我认为“I”是GIS的核心,GIS首先装进去的是数据,数据变成Information要有相应的作用,Information变成知识才能实现所谓的智能。在这个方面老师要起表率作用,一个GIS老师不会做相应的研究,那他教的学生在“I”的变化是很窘迫的。老师要做什么研究?要做有用的研究和创新的研究。如果老师能够把他的研究所得传授给学生,这个“I”就能变成现实。
实际上无论在哪个时代,我们始终强调教学内容的更新要满足社会的需求,这是对培养人才的基本把握。
在大数据时代,我们通常讲对地观测大数据和社交媒体大数据,告诉学生这两种数据如何融合、挖掘、分析、提取等,在数据获取课程中一些新的内容都应该有所体现。本质上我们是普识教育而非精英教育,所以课程还是要贯彻“宽口径、厚基础、强能力”的原则。如今GIS数据已经上升成为国家的基础资源,如何应用好、分析好这项资源,都需要体现在课程内容中。
在智能时代,要引入技术,并用其解释地理学,比如用仿真智能方法解决地理学的问题,这其中需要一个转换,而转换则体现在课堂上,把知识通过老师的转换传授给学生,这是老师所扮演的角色。所以课程的更新围绕技术发展,将新的技术体现于教材、讲课内容与教学方法和手段上,通过老师作为孵化器教给学生。这样才能使专业达到培养目标,服务于国家、行业和社会。
四问
用一句话概括一下,赋能教育强国、科技强国、人才强国,中国GIS高等教育传承与转型的关键与抓手何在?
刘耀林:
以本为本,四个回归。以本科为本,回归常识,学生要学习;回归本分,老师要教书育人;回归初心,要培养社会主义的建设者;回归梦想,教育要强国。
目标驱动,培养符合需要的人才。
李满春:
好好学习,天天立新。
保持初心,持续创新。
与时俱进,顶天立地,服务社会,造福人民。
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