GIS教育的進展與探討
從上世紀60年代初的GIS萌芽,到網格GIS概念提出的今天,短短的四十年內,GIS從研究室走向生了產一線,從空間數據管理發展為空間信息服務,從技術升華為科學。它作為“數字地球”的基礎,“3S”的核心,已幾乎滲透到國民經濟的各個部門,影響和改變著我們的生產、生活和工作方式,并最終影響我們的思維——直接導致空間數字思維方式的產生。據初步估算,目前全球與地理信息系統相關的產業值超過100億美元,我國達1000萬美元(朱曉華等,2001,王平等,2003)。隨著GIS科技與產業發展,GIS教育事業也蓬勃發展,GIS觀念已深入人心。
一、 我國高等GIS教育進展我國的GIS技術在上世紀80年代初期開始啟蒙研究,80年代末到90年代初進入推廣和應用。隨著GIS技術的發展,對人才的需求不斷增強,我國的GIS高等教育80年代末開始起步,并迅速發展。主要有以下“里程碑”意義的事件:1988年第一個專門培養GIS人才的本科專業在武漢招生;1989年,大陸第一本《地理信息系統概論》(黃杏元教授編著)教材在高等教育出版社出版;1993年,第一個碩士GIS專業在武漢開始招生;1994年,中國“GIS協會”成立,同時成立“教育與科普專業委員會”;1997年,我國正式在地理學和測繪學兩個一級學科下分別設立“地圖學與地理信息系統”和“地圖制圖學與地理信息工程”兩個二級學科,并開始博士和碩士的申報和招生;1998年,教育部對高校本科專業進行調整,由原來的504個調整為249個,但仍在原地理類專業中增設了地理信息系統理學本科專業;世紀之交,我國抓住了地理信息技術發展的難得機遇,并形成了具有培養本科、碩士、博士、博士后以及留學生的完整教育體系。自此,中國的GIS教育迎來了大發展時期:2000年,全國有37所院校設立了專門培養GIS人才的專業,2002年,這個數字翻了一番,到2003年,達到了100余所院校,每年有幾千名本科生和研究生畢業。已培養了一大批各個層次的GIS人才,為我國的高科技事業做出了重大貢獻。應該說,今天我國的GIS科技實力在國際高科技前沿占有一席之地,與我國的GIS先驅們敏銳的科學洞察力、不遺余力地倡導、身體力行地推進從而不失時機地抓住發展的機遇不無關系。
二、 我國高等GIS教育的特點從以上簡短的敘述,我們不難看出作為我國GIS教育主力的高等教育,呈現出以下幾個特點:
★ GIS技術的發展推動了GIS教育的進展
GIS是一門技術性和實踐性很強的學科。它之所以能夠迅速地發展,與它和當今的高新技術的密切關系分不開。這些技術包括計算機技術,網絡技術,空間技術等等。建立GIS實用系統是一項系統工程,需要各種、各層次的GIS的人才分工協作,經過艱苦的努力才能成功。因此,GIS的科技發展與產業化迫切需要大批的GIS人才,這就需要教育系統必須跟上GIS技術的發展,培養和造就大量的各層次的人才。尤其是上世紀90年代中后期,我國的測繪行業完成了從模擬到數字化的轉變,國家測繪總局啟動了意在建立國家空間數據基礎設施的“大專項”工程,成立了相應的職能部門,建設了“七大數字化生產基地”,相繼建成了一系列的國家級數據庫系統,大大促進了“數字中國”的建設,帶動了強勁的人才需求。GIS教育的技術推動性的特點是很鮮明的,也是很自然的。當然,GIS科技與產業發展與GIS的人才教育是相輔相成,相互促進的關系。
★ 多元化、層次化、規模化
我國的高等GIS教育已形成了多元化、層次化、規模化的發展格局。培養單位涉及綜合性大學、工科院校、師范大學的地理系以及相關科研院所。依托的專業背景有地理學、測繪學、計算機科學或由相關的科研項目驅動。培養的人才類型包括理學、工學或理工交叉,人才層次包括本科一直到博士后,還有高校或公司的各級技術培訓。已具有相當的規模,但GIS的人才缺口還相當大。
★ 教育及人才水平良莠不齊
從另一個角度講,我國的GIS教育可謂是“八仙過海,各盡其能”。但由于各培養單位的教學水平、力量和能力不同,培養出的人才水平也參差不齊,很多單位培養的GIS人才不盡人意。在這方面我深有體會,就我所招的研究生而言,從外面招進來的碩博研究生,很少有動手能力很強的,而一直由我們自己培養的學生,碩博畢業時,一般都能達到很高的GIS開發水平。這也從一個側面反映了GIS學科的強技術性特點。
三、 中國GIS協會教育與科普專業委員會一直致力于GIS教育事業的發展中國GIS協會教育與科普專業委員會于1994年成立,分別在1994年、2003年進行了換屆,現為第三屆委員會。其宗旨是推動我國的地理信息系統的教育、培訓、科普及與國際GIS的業界交流。成立10年來,各屆委員始終圍繞宗旨,為推進我國的GIS的教育事業做了許多卓有成效的工作。依托高校,與相關單位聯合舉辦了多期GIS研究生班、高級研討班、科普培訓班及各種形式的技術培訓班;主持了多次GIS教學大綱、教學計劃、網上遠程教育等方面的研討與交流;組織了“地理信息系統理論與應用”叢書的出版;2003年,推出了協會的會刊《地理信息世界》雜志“教育改革與人才培養”專刊,并于當年9月份,在北京召開了“首屆地理信息系統專業教育研討會”,對GIS學科發展與定位、人才培養模式、專業核心課程的設置進行了深入的探討;今年6月,在南京成功舉辦了“地理信息系統全國博士論壇”;目前,正在進行“第一屆ArcGIS地理信息系統應用開發競賽”等等。對GIS在我國的普及與應用起到了巨大的推動作用,為我國的高科技事業做出了貢獻。
四、關于GIS教育問題的探討近些年來,GIS教育問題愈來愈引起人們的廣泛重視。有關GIS教學與改革的文章與討論,在相關的報紙雜志及專業科技期刊上經常可以看到。下面就一些熱點問題談一談我個人的看法。
★ 從GIS的學科特點看GIS人才的素質要求
GIS是一門集計算機科學、地理學、測繪遙感學、環境科學、城市科學、空間科學和管理科學等為一體的新興邊緣學科。雖然有個別提法不一定完全一致,但GIS是一門新興的邊緣、交叉學科,卻是大家一致的共識。我們不能否認GIS的理論性,但我們更不能否認GIS的強技術性與實踐性。可以說,GIS是一門偏重于技術與實踐的學科。理論性與技術性并不矛盾,陳述彭院士說過,沒有高新技術支持的科學是落后的科學,沒有科學理論指導的技術則是盲目的技術(陳述彭,1997),這是一句富含哲理的睿語。美國的GIS理論與技術都十分先進就是一個例證。因此,GIS人才,不但要有深厚的理論基礎,而且還要有過硬的技術能力,這就是GIS人才的素質標準。具有合理的知識結構,靈敏的空間數字思維方式,卓越的技術、實踐、管理與組織才能,是GIS創新型的高級人才。
★ 從人才的素質要求看GIS專業的課程設置
GIS人才必須理論與技術“兩手都要硬”,這就要求我們要規劃好GIS專業的課程設置。關于GIS課程設置的問題是大家關注的焦點,有關的討論很多。我贊成“GIS專業核心課程”的提法(秦其明,2003, 劉興權,2003),GIS專業課程體系可從另一個角度化分為公修課、核心課程、強化課程與特色課程。這里就存在一個“核心課程”的劃定問題。我認為,核心課程就是培養一個合格的GIS專業層(本科級)人才所需的最少的課程集合。無論是那一級院校,要培養GIS專業人才,最起碼要開設所有的“核心課程”,否則,就不具備開設GIS專業的資格。大專院校在開設“核心課程”的基礎上,根據情況再選擇開設若干GIS較高級的強化課程(如空間數據庫設計,DEM的建立,GIS三維模型與可視化,WebGIS開發等),并依據各自院校的優勢,開設一些具有各自特色的課程(如偏重地理、測量、計算機、農林、水利等專業與GIS結合較緊密的課程),形成具有各自專業特色的合格人才。“GIS專業核心課程”設定,要在有關部門的主持下,綜合聽取各方面的意見,考慮與國際水平接軌,從GIS專業課程體系的“五大板塊”(黃杏元等,2002)——數理基礎、測繪學、地球科學、計算機科學和GIS(含遙感)中選取,并組織專家精心撰寫這些教材,形成精品品牌。當然,對應于不同的人才層次,課程應做相應的調整。我們委員會今后應注意和加強這方面的引導和推進工作。
★ 從GIS專業的課程設置看GIS的教學模式
GIS學科涉及的理論很多,這就要求教師要有較高的素質與技巧。一些重點、難點要給學生講清楚,一些容易、次要的東西,要提綱挈領,甚至讓學生自學。要培養學生的創造性思維能力以及利用GIS與專業知識解決實際問題的能力。動手與實踐能力是GIS教學的關鍵環節,要有足夠的時間讓學生動手做,一個GIS本科生,起碼要熟練掌握一門計算機語言,能夠開發簡單的GIS應用模塊,能夠掌握2種以上的常見GIS軟件,并至少具有一種二次開發的能力。盡最大可能讓學生參與相關的科學研究與實用GIS工程項目的開發。
★ 關于GIS的人才層次
美國等西方國家,由于技術條件比較好,教學能力強,培訓資源充足,其培訓的形式多樣,有高等專業教育、科普教育、認證資格培訓等。隨著我國科技水平及綜合國力的提高,我們應該汲取外國的經驗,并形成我們自己的特色。各培養單位應根據自己的實際情況,培養相應層次的人才,不必一哄而上,相互攀比,一味地攀高。在教育部“21世紀高校GIS發展戰略研討會”上,把GIS教育分為大眾層(必修課)、應用層(職業教育、大專)、專業層(本科)與精英層(碩士、博士)四個層面,還是比較符合我國的實際情況的。關鍵是國家有關部門要制定相應的政策,出臺相應的措施,卓有成效地推進我國GIS教育事業的發展。
GIS教育事業,是關系到21世紀我國高科技前沿戰略的重大課題。僅靠我們一個專業委員會的力量是十分有限的,需要上起政府官員下至基層普通從業人員的共同努力才能取得良好的效果,讓我們攜起手來,群策群力,為我國高新科技事業的振興而努力奮斗!
參考文獻
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