人工智能時(shí)代的地理信息科學(xué)教育改革

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【摘要】在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能和大數(shù)據(jù)等新興信息技術(shù)推動(dòng)下，地理信息科學(xué)將迎來新的挑戰(zhàn)和變革，本文從人工智能時(shí)代對人才需求、人才培養(yǎng)模式進(jìn)行了分析和探索。

【關(guān)鍵詞】人工智能時(shí)代;地理信息科學(xué);人才需求;人才培養(yǎng)

從2016年開始，美國谷歌公司的智能機(jī)器AlphaGo與人類的兩場圍棋大戰(zhàn)中完勝，標(biāo)志著人工智能在經(jīng)歷60多年的發(fā)展后正式邁入了新時(shí)代[1]。隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)的發(fā)展，基于云計(jì)算的空間大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的新型地理信息服務(wù)時(shí)代已經(jīng)悄然到來，空間大數(shù)據(jù)、云計(jì)算與人工智能的碰撞，將迎來更高效、便捷、智能的新方法，地理信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)勢必會(huì)發(fā)生神奇的變革與進(jìn)步。我們要清醒認(rèn)識(shí)到地理信息產(chǎn)業(yè)在人工智能時(shí)代面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，準(zhǔn)確掌握經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域?qū)Φ乩硇畔⒌男滦枨?，立足原始?chuàng)新，加大對高端領(lǐng)域的研發(fā)力度，不斷拓展地理信息應(yīng)用，開辟出新的市場空間，在融合發(fā)展中搶得先機(jī)、贏得主動(dòng)。同時(shí)，高校是培養(yǎng)地理信息專業(yè)人才的搖籃，隨著人工智能和智能時(shí)代的到來，意味著地理信息專業(yè)傳統(tǒng)培養(yǎng)模式的革新，才能應(yīng)對未來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。地理信息科學(xué)（GeographicInformationScience，GIS）專業(yè)1992年由Goodchild提出，它是一門集地理學(xué)、地圖學(xué)、遙感技術(shù)、計(jì)算機(jī)和測繪學(xué)等學(xué)科為一體的綜合性學(xué)科[2]。地理信息科學(xué)學(xué)科的交叉性、綜合性和應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛性決定了培養(yǎng)人才的多樣化和多層次性[3]。隨著人工智能時(shí)代的到來，地理信息科學(xué)領(lǐng)域必將隨之蓬勃發(fā)展，高校、科研院所、企事業(yè)單位對地理信息科學(xué)專業(yè)的人才引進(jìn)有了新的需求，因此對高校人才培養(yǎng)模式提出了新的要求。

一、智能時(shí)代專業(yè)人才需求

信息時(shí)代的到來給地理信息科學(xué)專業(yè)帶來了生機(jī)，柳林等人在對各個(gè)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，把GIS人才分為操作型人才、技術(shù)型人才、應(yīng)用型人才、研究型人才和復(fù)合型人才五種[4]。張艷紅等人在GIS內(nèi)涵基礎(chǔ)上，通過分析不同專業(yè)人才需要類型和層級，根據(jù)需要掌握的專業(yè)知識(shí)和技能[5]，將GIS人才劃分為：基礎(chǔ)研究型、數(shù)據(jù)集成處理與信息提取技能型、工程開發(fā)與應(yīng)用型和復(fù)合型。隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，地理信息科學(xué)形成了基礎(chǔ)理論與多學(xué)科交叉的體系，地理信息科學(xué)專業(yè)人才的培養(yǎng)不僅注重學(xué)生的數(shù)據(jù)處理和二次開發(fā)等應(yīng)用能力培養(yǎng)，同時(shí)在企事業(yè)單位及科研院所加強(qiáng)了對科研型人才的需求[6]。人工智能技術(shù)、智能制造技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)的結(jié)合經(jīng)過60多年的演化，特別是在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、神經(jīng)科學(xué)和腦科學(xué)等新理論、新技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展強(qiáng)烈需求的共同驅(qū)動(dòng)下，人工智能加速發(fā)展，呈現(xiàn)出深度學(xué)習(xí)、跨界融合、人機(jī)協(xié)同、群智開放、自主操控等新特征[7]。智能時(shí)代的到來給地理信息科學(xué)專業(yè)帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)，要求地理信息科學(xué)人才掌握地理信息科學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)理論和操作工具，特別是基于地理信息平臺(tái)的二次開發(fā)工具的使用。還必須具備人文社會(huì)科學(xué)的相應(yīng)知識(shí)基礎(chǔ)和思維方式，使思維更富想象力，更具發(fā)散性，更有創(chuàng)意感，更有法規(guī)意識(shí)，更有文化內(nèi)涵，更有生態(tài)觀念，才能滿足現(xiàn)代工程對人才能力和素質(zhì)的要求。

二、智能時(shí)代人才培養(yǎng)模式

新時(shí)代地理信息科學(xué)教育應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)興趣選擇更廣闊的專業(yè)課和實(shí)現(xiàn)更嚴(yán)格的專業(yè)訓(xùn)練[7]。按照重基礎(chǔ)、寬口徑的培養(yǎng)模式，課程設(shè)置上著重加強(qiáng)學(xué)生的基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)的培養(yǎng)，包括公共基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)，學(xué)科基礎(chǔ)課和選修課中注重專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)能力的培養(yǎng)，以夯實(shí)學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)，提升實(shí)踐應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力為目的，構(gòu)建知識(shí)、素質(zhì)、能力三位一體的培養(yǎng)模式。保持專業(yè)主干課程穩(wěn)定，并根據(jù)地理信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)及市場需求變化適時(shí)調(diào)整輔助課程的教學(xué)體系改革方案。形成主體課程群和培養(yǎng)環(huán)節(jié)；在教學(xué)方式上，以學(xué)生為中心和主體的多種教學(xué)方式，包括多媒體教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)、導(dǎo)師責(zé)任制教學(xué)、自主選題討論等，特別是獨(dú)具地學(xué)教學(xué)特色的地理信息科學(xué)更加強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)。在教學(xué)內(nèi)容上則體現(xiàn)學(xué)科的交叉性和知識(shí)的拓展性，針對不同程度同學(xué)安排難易程度適中的內(nèi)容和提出不同的要求。設(shè)立與專業(yè)、課程密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和課程實(shí)習(xí)，合理安排實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，特別加強(qiáng)專業(yè)綜合訓(xùn)練，形成重在能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)體系。按“基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)”、“應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)”和“創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)”三個(gè)層次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，“基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)”教學(xué)項(xiàng)目主要培養(yǎng)學(xué)生基本的實(shí)踐技能及基本操作，如圖層渲染，地理數(shù)據(jù)庫的建立，地圖數(shù)據(jù)編輯等的基本操作等屬于這一層次?！皯?yīng)用性實(shí)驗(yàn)”教學(xué)項(xiàng)目主要培養(yǎng)學(xué)生將理論知識(shí)進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用的能力，如森林資源分布圖的制作、土地資源調(diào)查及土地資源利用分析、基本地貌模型的制作、最短路徑分析等屬于這一層次。“創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)”教學(xué)項(xiàng)目主要培養(yǎng)學(xué)生綜合分析能力、創(chuàng)新能力及相關(guān)科研能力，如畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文、地理文化大賽、學(xué)科競賽、地理專業(yè)創(chuàng)新教學(xué)實(shí)踐項(xiàng)目等屬于這一層次。人工智能時(shí)代的到來將推動(dòng)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)對地理信息科學(xué)專業(yè)科研型人才的需求，加強(qiáng)教學(xué)科研實(shí)力，推進(jìn)科研型人才的培養(yǎng)，建立有利于提高研發(fā)能力的本科生導(dǎo)師制度，積極引導(dǎo)學(xué)生參加導(dǎo)師的科研項(xiàng)目。創(chuàng)建或者依托已有的科研教學(xué)基地為學(xué)生的學(xué)習(xí)和科研提供豐富的地理數(shù)據(jù)和模型等教學(xué)資源。指導(dǎo)學(xué)生積極申報(bào)校級、省級及國家級“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目”，并開展相關(guān)科研。通過理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，縮短學(xué)校與企事業(yè)單位、科研機(jī)構(gòu)、公司之間的距離，確保地理信息科學(xué)專業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

三、結(jié)論

人工智能時(shí)代將推動(dòng)地理信息科學(xué)領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，也將對地理信息科學(xué)教育產(chǎn)生深刻的影響和變革，這次變革不僅會(huì)深遠(yuǎn)的影響社會(huì)對地理信息科學(xué)專業(yè)的人才需求，而且會(huì)給高校教育的人才培養(yǎng)模式帶來前所未有的挑戰(zhàn)。

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作者:周璀 單位:中南林業(yè)科技大學(xué)