学术沟通 概括性大学一流GIS专业建造的探究与实践

发布时间:2022-04-20 18:21:57 来源:亚博bet

  概括性大学一流本科专业建造是全面复兴本科教育、前进高校人才培养才干、完成高级教育内在式 打开的重要途径。从地舆信息科学(GIS)专业学科依托切入,概括了测绘地舆信息职业特征,剖析了智能年代打开对GIS专业带来的新要求。并结合武汉大学GIS专业建造实践,探究专业建造思路和立异行动,从培养方针、师资建造、课程系统、教育办法、国际沟通、质量保证等方面打开讨论,为推动国家一流专业建造 供给参阅。

  信息通讯技能(Information and Communication Technology,ICT)的迅猛打开并非虚谈,数字技能与“互联网+”办法促进测绘地舆信息的运用理念发生了改动,测绘地舆信息产业也进行了转型晋级。当时以大数据、云核算、人工智能、移动互联等为代表的高新技能正全面和深刻地影响着人类社会未来的容貌。测绘地舆信息与人类行为活动休戚相关,ICT年代下测绘地舆信息服务内容 和办法的改动是一种应战,但与ICT之间发生的深度融合和发明却令人神往。

  概括性大学中的本科教育是最为根底和最为表现人才培养水平的高级教育类型,是在通识教育的根底上加以清晰的专业常识教育。2019年,教育部施行一流本科专业建造“双万计划”,清晰提出:各类高校和悉数专业应加速建造新工科、新医科、新农科、新文科演示性本科专业,引领带动高校优化专业结构、促进专业建造质量前进、推动构成高水平人才培养系统。这使得概括性大学一流本科专业建造在全国范围内敏捷打开,新年代高级教育的重心回归到专业性的本科教育中来。

  在此布景下,概括性大学一流地舆信息科学(Geographic Information Science,GIS)专业建造面临着树立怎样的GIS人才培养方针、怎么完成地舆素质与信息技能融合的教育办法、怎么完善学生空间思维与立异才干完全的培养机制等有必要考虑和探究的问题。

  新时期,GIS专业建造首要依托于地舆学、测绘科学和信息科学等学科,具有概括穿插、理工并重的特征,面向规划、疆土、测绘等天然资源办理需求和互联网地舆信息服务打开,旨在培养兼具地舆信息科学根底常识(理学 思维)与工程实践才干(工学思维);把握地舆学、测绘科学与信息科学等根本科学理论与工程技能办法;具有国际视界、人文情怀、立异精力的高档专门人才。GIS专业建造与学科打开一直保持着与时俱进的显着特征,如图1所示

  测绘地舆信息的打开进程能够概括为从以根底测绘为主的数据出产到以专题测绘为主的信息服务,在信息处理的改动中愈加表现科学与工程的两层特征。该进程全体呈现出测绘重心由方位向语义过渡的特征,地舆学特征不断添加,许多天然资源要素的特征表达成为地舆信息运用的中心。但是相较于朴实的地舆学特征,测绘地舆信息具有显着的工程化和技能化的特征。从科研实践视点,地舆信息数据不再逗留于简略的搜集与剖析层面,多源数据的快速获取、建库、成图、办理和运用成为新研讨方针,将杂乱系统中的各类地舆实体进行结构化笼统与整合核算则需求极强的工程思维。从职业运用视点,测绘地舆信息广泛存在于互联网、交通、旅行、规划等职业,面临不同领域的特性需求运用愈加杂乱的时空数据处理技能,关于工程齐备性、可靠性的规划要求也明显前进。

  伴跟着根底测绘出产任务的根本完成,新式的测绘和传感技能能够支撑空间、时刻和专题三大层面多个标准的数据获取和办理,推动了非传统测绘职业的打开。斗极卫星导航系统、歪斜拍摄丈量、三维单体建模等技能的运用,为完成无人驾驶、才智城市、数字孪生等未来领域供给了方位服务的技能根底,一起促进了测绘地舆信息服务办法的改造和服务领域的延展。全周期、全空间、全信息的新式测绘地舆信息技能以地舆国情监测为进口服务于天然资源查询,推动了天然资源办理概括格局之革新,在疆土空间规划、生态文明系统等非传统测绘职业建造和打开中相同发挥着办理与剖析效果。

  就测绘地舆信息的未来而言,“政产学研用”协同将成为职业特征。工程和技能类学科的打开潜力巨大,对测绘地舆信息工作打开有很好的牵引效果,从而带动对新式人才的需求和教育水平的前进。新学科新技能为职业打开注入了生机,以核算机科学技能为代表的理工型学科与传统测绘地舆信息构成了结合,地舆信息数据发掘、可视化等问题的实质和核算机办法与技能密不可分,一起一些空间剖析算法也逐步呈现在通用数据核算软件包中。此外,大数据和人工智能影响了测绘地舆信息的打开办法,衍生出更多的新式地舆信息运用,无人驾驶、才智城市等在方位感知、匹配、可视化等方面都进行了各自的技能堆集,运用价值终究落地于政府需求与社会出产。

  测绘地舆信息新式业态的呈现与ICT相关,且跟着地舆信息数量与办法的添加而益发严密。许多科学技能的前进只是表现在本身的发明发明,鲜有如测绘地舆信息职业者能与ICT完成完美跨界穿插,传统测绘地舆信息职业中的许多中心理论和要害技能都在ICT的支撑下获得打破,并使一些问题的研讨勃发生机。如城市信息可视化渠道是城市数字孪生的根底与中心,包容了地舆信息与物联网动态传感数据流,ICT经过构建多设备与多运用间的信息交互桥梁,为渠道中数据记载来历与归属完成全周期的地舆信息观测。传统地图学在信息技能的驱动下完成了数字化转型,制图者不再囿于经典理论限制,常表现为地图办法的立异,促进了地舆信息完成全媒体化的展现办法。

  ICT不只丰厚了测绘地舆信息的内在,也改动了测绘地舆信息数据的对待战略。在数据获取方面,传统和新式遥感技能协作各类物联网、传感器正快速打开成为时空大数据的获取手法,移动丈量、雷达、激光、歪斜拍摄等极大加速了时空数据的获取速度和数据体量;在数据处理方面,地舆信息大数据开端需求运用如Hadoop、Spark等架构,深度学习技能对传统以特征为根底的印象处理构成颠覆性应战,二者的结合更是为智能测绘机器人与对地观测大脑的构成供给了可能性;在数据运用方面,与办理流程的深度融合成为要害,大数据环境下的超大规模城市数据研讨促进城市办理等各类事务的信息运用,从而推动才智城市等研讨的打开。

  ICT年代使得测绘地舆信息敏捷走向众源化与泛在化,为满意人、地和社会多标准的研讨方针,除了空间实体,人本身也成为了测与绘的方针。一起,对环境改动的动态感知、认知和概括剖析成为测绘的新要求。一方面,传统测绘以运用丈量仪器获取静态地舆环境数据并生成模仿数字产品(地图)为意图,处理了地舆信息辨认、认知和表达等根底问题。跟着ICT的打开,很多非专业人员自愿生成方位数据并经过互联网向研讨者或安排敞开供给,与传统的测绘数据不同,该类数据包含丰厚的人文社会信息,需选用空间数据剖析手法进行价值发掘。泛在感知网使得方位数据无时不有且无处不在,人、物理空间与虚拟空间现已发生了深度融合,泛在化测绘的雏形已然构成。另一方面,ICT年代将数据维度上升到了时刻、空间和特征3个方面,时空信息成为全部方位服务的首要人物,探究动态可变的环境是打开新式测绘地舆信息的重要方向。

  概括性大学的办学规模宏大,学科类别完全,课程系统齐备,科研实力微弱,为一流专业建造供给了优质的人才源泉与教育土壤,GIS专业建造必定要无缝嵌入大学本科生培养系统中。以武汉大学为例,早在20世纪80年代末, 就首先施行学分制, 开设选修课, 为成绩优异的学生供给选修同年级或高年级课程的时机,开端了通识教育实践的探究,培养博学多识、具有打开潜力的高素质人才[9]。武汉大学GIS专业的课程结构由公共根底课程、通识教育课程、专业课程、实践课程等课程类型一起组成,遵从“以成‘人’教育统领成‘才’教育”的通识理念,其间通识与公共根底教育为“成人”教育,旨在让学生具有人文社科领域的根本常识,领会人类文明的思维精华,如图2所示。

  GIS专业建造计划既是对测绘地舆信息职业打开需求的应对之策,也是立异大学本科教育的应有之义,希冀从培养方针、师资部队、课程系统、教育办法、国际沟通和教育质量等方面,打造“考虑脑”和“操作手”。详细建造计划如图3所示。

  跟着毕业生的工作取向日趋多元化,各个职业对GIS人才需求日渐旺盛,其间以互联网企业和地舆信息企业尤为杰出,职业经历与人才沉积的回馈机制引导培养方针开端发生聚集和搬运。ICT使测绘、规划、疆土等职业的GIS运用形状和研讨范式发生了改动——现阶段首要是应对大数据和才智城市等新式技能系统的树立,也令职业界关于人才的比赛强度猛然上升。在现在的供需布景下,通才、全才类的培养设定提上日程,GIS专业人才的培养方针愈加依托职业而不拘泥职业且随地舆信息运用需求发生柔性延展。

  以武汉大学为例,针对GIS专业前沿性强、运用面广、产业化高级特征,考虑专业定位,设定人才培养方针,即前沿科学问题的“立异”知道、先进技能实践的 “发明”才干和未来服务社会的“创业”精力,以促进学生根本素质与立异才干的全面打开为方针。

  教师教育在历史上曾被称为“群学之基”,是本科教育“梦之队”的筑梦人。教师本身水平、教育才干对学生学习方向的引导和立异才干的前进有着至关重要的效果,建造一流本科专业应先建造一流师资部队与底层教育安排。

  以武汉大学为例,多措并重:①注重青年教师培养,充沛发挥教育名师的演示引领和“传、帮、带”效果,80%青年教师赴国外高水平高校访学,有用前进了国际视界,遴派主干青年教师参加“青年教师教育技能练习”“慕课开发规划国际研修班”等,着力前进立异才干和信息技能教育才干;②完善底层教育安排,统筹GIS专业特征和ICT年代要求,设置了4个教研室(地舆信息原理与办法、地图学、地舆信息服务与运用和资源环境监测),成立了《地舆信息系统》《地图学》等多个课程组,完成了底层教育安排活动的常态化,包含团体备课、会集阅卷、教材建造等教育进程,高效率、高质量地执行各项教育工作任务;③建造学业导师准则,将单纯讲堂教育改动为“学用一体”型教育,推动线上线下联动和课内课外互动,加强立异型科研实践反哺讲堂教育,鼓舞学生活跃参加科研实践和各类GIS赛事等活动。

  1998年,王之卓院士专门撰文谈到科技和信息通讯技能关于测绘地舆信息的影响[10],2017年,李德仁院士提出传统的测绘学必将转为集通讯、导航、遥感、人工智能、虚拟现实和脑认知科学之大成,现在ICT的出现与GIS的打开正印证了两位院士跨过时刻的共同结论,测绘地舆信息与信息通讯技能的融合进程从未间歇,连续至今。

  课程系统的重塑改造是以满意社会需求为意图,以习惯技能办法立异革新为手法。在长时刻教育经历堆会集, GIS专业现已构成一套科学的常识系统,各分支内容别离具有着各自经典的学科理论与技能办法,如天然地舆、人文地舆、地图学、遥感、大地丈量学等,不可或缺。但是,年代改换,技能更迭,GIS与ICT具有了更多的结合点与发明力,GIS需求凭借ICT扩展本身的常识领域,在教育中添加大数据、深度学习、科学可视化、虚拟现实和才智核算等方面的新课程或新实践,一些详细运用于核算机视觉与天然语言处理的典型技能和办法如方针检测、中文分词、网络爬虫、语音辨认等已在实践科研和出产中发挥效果。

  武汉大学GIS专业经过瞄准人工智能制高点,将专业特征与人工智能普适特征相结合,打造出新的“AI+GIS”常识结构系统,构建GeoAI专题教材和实践教育系统,在地舆信息科学本科教育中拓荒着归于学科独有的人工智能方向。

  课程系统价值依托系统化教育办法来完成,理论学习和技能实践是完成良性教育研讨互动的可行办法。

  1)根底理论教育依然是要点,学习进程中很简单对既有原理和规律发生疑问,关于疑问的讨论和证明是练习逻辑思维的一个进程,根据实例的概括与关于理论的演绎等办法论都能在该进程中得到充沛的训练。根底理论常识较为单调,教师须调集学生的自动活跃性,让学生切身体验到面临问题时GIS根底理论常识所给予的力气支撑。

  2)技能教育是前进学生处理问题才干的要害。GIS人才应该具有科学素质、人文素质和技能素质,伴跟着ICT技能和职业的打开,技能素质在三大素质中比重愈大。核算科学与技能带来的软件东西为测绘地舆信息供给了运用载体,各类东西的运用逐步在科研与工程中大显身手,尤其是各类开源的学习结构,在智能化地舆信息处理中尤为重要。学生关于东西的把握能够发明新途径和新办法,各类核算资源的供给为东西运用供给了很好的渠道根底。面向大数据和智能核算的教育资源获得日益便当,很多商业数据集和政府信息揭露数据集为教育和研讨供给了很好的数据与算力,东西的教育与运转能够真实得到执行。概括性大学应引导GIS专业学生对技能感兴趣,使其加强对东西的知道与把握。武汉大学经过“渠道+项目+团队”的办法将理论常识与技能实践相结合,吸纳社会和企业资源,构筑协同育人和产学一体的教育办法。

  3)长链贯穿是培养学生全面打开的要害,支撑跨专业、跨学位和跨校园的教育,做到学以致用。概括性大学里跨学科、跨专业和跨校园人才培养具有两个方面的优势:校园本身具有较为完全的学科类别和概括性大学之间不同专业的沟通,为该办法的构成发明了条件。长链贯穿能够是单一学科跨过的专业改动,也能够是多学科同存的主辅修办法,乃至是多校联合培养;能够是选用将学习、规划、研讨和效果结合起来的教育办法,在科研与实践中进行学习并发生效果;最好是引导学生将学习的常识转化为运用,经过为学生打造便于参加和展现的立异创业渠道,鼓舞学生活跃投入项目、比赛等实践中,前进立异生机和着手才干。

  打开国际沟通,拓展国际化视界和推动国际化进程是建造概括性大学一流GIS专业必不可少的一项行动,关于学生了解科技前沿常识和前进学术水平有重要意义。在常识极大丰厚、技能一日千里的今日,高级教育国际化现已成为多所大学人才培养的一起挑选和寻求。

  凭借国际化浪潮,武汉大学在学科建造、科研协作、人才培养、工程项目等方面扬长避短,在继续不断的动态进程中堆集了丰厚的沟通经历:①协作办学,推动高水平联合办学,致力于成为国际GIS高级教育的参加者与领导者。将国际化教育理念融入详细工作中,与契合校园本身结合优势与打开方向共同的高校打开广泛的协作沟通并与其构成安稳的办学联系,不断拓展学生的国际化视界。② 沟通学习,促进学术团队与国际接轨,前进科研部队的概括水平。鼓舞高校教师进行国外大学访学,参阅优异高校人才培养计划,为学生供给具有多样性和前瞻性的教育内容。支撑学院和科研团队与国际上相关安排安排联合申请和打开项目、承办或参加高水平学术沟通会议,促进学科先进思维的融合磕碰,前进概括性大学在国际上的影响力。③实习实践,携万卷书行万里路,自我考虑乡土建造。GIS专业需注重地舆素质,关于异域地舆特征的调查和研讨能使学生比较中外地舆环境之差异,助推其考虑我国本乡的天然与人文地舆现状。④全英本科,面向全球招生,深化国际化办学办法。概括性大学应首先在全国本科教育系统中进行立异型的国际化变革,打造国际一流专业的教育招牌。国际化本科教育应立足于本乡GIS学科的特征,充沛发挥学科深沉堆集之优势而且吸收学习国际先进办学办法。⑤科研比赛,活跃参加国际比赛,在国际赛场展现我国强音。在各类信息技能国际比赛如火如荼打开的布景下,支撑和鼓舞学生活跃参加国际比赛是培养GIS人才的又一途径。

  一流专业的建造还要依托教育质量监管系统的创立与优化,对教师教育质量的严厉把控、教育环境的改进和学术气氛的建造都对人才培养的成效有着深刻影响。

  武汉大学坚持“以本为本”,在建造一流GIS专业的教育质量监管系统中堆集了丰厚的经历:①教育准则树立:参照《一般高级校园本科专业类教育质量国家标准》,严厉执行校园、学院教育质量保证的相关文件,结合“理工并重、学用一体”专业特征,细化适配“专业教育质量标准系统”。②教育进程监控:设置“教育督导组—教研室—课程组—教师—学生—办理人员”的多维质量监控,并打开学生评教,双向反应,完成以评促教。③ 教育状况盯梢:每年根据“国家高校本科教育根本状况数据库”的目标来树立本专业相应数据库,定时打开评价。④教育环境建造:经过互联网运用改进教育条件,晋级实践渠道,并充沛利用“互联网+”敞开课程,打开慕课、微讲堂等,前进课程知名度和影响力。⑤质量文明营建:培养以学生为本的质量文明,激起教师酷爱教育、探究教育变革和深入打开教育研讨的热情,强化为学生服务的质量文明知道,营建鼓舞学生参加教育互动的质量文明特征。

  国家教育部施行一流本科专业建造吹响了我国加速建造高水平本科教育的强音,为各类高校和专业的打开带来了关键。ICT年代,国家立异驱动打开战略促进GIS专业教育正构成人才培养、技能开发、商场开辟和职业运用齐头并进的大好局面。本文仅结合测绘地舆信息职业打开和ICT科技影响对概括性大学一流GIS专业建造打开考虑,还需求在细节方面进行继续考虑与打开广泛实践,才干真实做到国家需求的一流水平。

  引文格局:杜清运,任福,沈焕锋,等. 概括性大学一流GIS专业建造的探究与实践[J].地舆信息国际,2021,28(1):2-6.

  作者简介:杜清运,湖北宜都人,教授,博士,博士生导师,首要从事地图学与地舆信息科学理论、新媒体地图学、移动地舆核算等研讨工作

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