大数据时代空间信息与数字技术专业建设探讨

袁 磊，杨 昆，罗 毅，王加胜，朱彦辉

（1. 云南师范大学地理学部，云南 昆明 650500）

空间信息技术是20 世纪60年代兴起的一门新兴技术，主要包括地理信息系统（GIS）、遥感（RS）和卫星定位系统（GNSS）等的理论与技术，同时结合计算机技术和通信技术，实现空间数据的采集、量测、分析、存储、管理、显示、传播和应用。此后，随着空间信息技术的快速发展，其在资源、环境、灾害应急、地理位置服务以及国民经济数字化建设中得到广泛应用，呈现出新的人才需求和学科增长点[1]。2004年，武汉大学在全国首次开设“空间信息与数字技术”专业。该专业以“3S”技术为核心，旨在培养具有深厚软件工程理论基础和空间信息技术、通信技术、计算机网络技术，能够对资源环境、人文、社会、经济等各类信息进行数字化处理、网络化传输、可视化表达、智能化决策的专业技术人才[2]。目前，国内已有武汉大学、中国地质大学（武汉）、云南师范大学等多所院校开设该专业，各校依托优势学科开展地理空间信息机理研究及应用，人才培养各具特色[3-4]。

1 专业建设面临的挑战

“空间信息与数字技术”专业作为一个新兴交叉专业，与计算机科学与技术、软件工程、地理信息科学和测绘工程专业均有交叉。但计算机科学与技术、软件工程专业缺乏领域知识，实际应用能力不高；地理信息科学、测绘工程专业领域知识突出，但受信息技术水平所限，也难以在大数据浪潮中发挥作用。尤其是近年来，随着大数据、云计算、物联网、移动互联网、地理空间信息技术等新一代信息技术的兴起与发展，人类进入了大数据时代，单一专业技能的人才已不能适应大数据时代需求，社会更倾向同时具备“信息技术”和“领域知识”的复合型人才。显然，这种背景下对“空间信息与数字技术”专业人才的培养也提出了新的、更高的要求，主要体现以下方面：

1）人才培养模式亟需变革。“空间信息与数字技术”专业设立伊始，旨在适应市场对兼具地学、测量学和扎实计算机应用开发能力的人才需求。然而，随着大数据逐渐渗透到全球范围内社会生活的各个领域，大数据已经开启一个时代的重大转型，带来了生活、工作与思维方式的大变革[5]，特别是伴随着物联网、移动互联网及空间定位技术及应用程序的普及，带有地理空间信息的数据成为大数据的重要部分，大数据所蕴含的科学价值需要庞大的数据资源、数据挖掘算法以及数据处理能力作为支撑，“空间信息与数字技术”专业人才能力已悄然变为能够运用“空间信息与数字技术”对资源环境、人文、社会、经济等领域的时空大数据的数字化处理、网络化传输、可视化表达、智能化决策的能力。因此人才培养模式亟需变革以适应大数据时代人才培养的能力需求。

2）传统单一的课程体系已难以维系。大数据时代是一个把地理信息、社会信息、经济信息、人文信息、趋势性信息甚至人类的习惯信息等统统作为资源利用的时代[6-7]。而“空间信息与数字技术”专业恰恰聚焦于资源环境、人文、社会、经济等领域的时空大数据的数字化处理、网络化传输、可视化表达、智能化决策的复合型人才的培养。因此，大数据时代“空间信息与数字技术”专业人才需要多学科融合、多专业交叉的综合知识体系的支撑，传统单一的课程体系已难以维系。

3）项目实操环境及内容欠缺。要进行大数据分析，首先必须有充足的高质量数据。然而，目前多数高校缺少企业项目实战案例和可以用于研究的商业数据，项目实操环境及内容欠缺，使得学生难以做到学以致用，亟需构建以项目为导向、以任务为驱动的立体化实践教学体系。

因此，如何适应经济社会发展的人才需求，培养大数据时代符合市场要求的“信息技术”+“领域知识”的“空间信息与数字技术”专业高层次复合型人才，是该专业持续建设需要着重探讨的问题。

2 专业建设举措

面向大数据时代“空间信息与数字技术”专业人才培养的新趋势和新要求，以创新人才培养模式为引领，以交叉与融合重构“信息技术+领域知识”的课程体系，以强实践、重能力为核心目标创新实践教学体系，从而形成“一体两翼”专业建设新范式。

2.1 创新人才培养模式

面对这样一个机遇与挑战并存的时代，为适应社会发展对“空间信息与数字技术”专业人才能力的需求，“空间信息与数字技术”专业应充分整合计算机科学与技术、软件工程、人工智能、地理信息科学、测绘工程各专业优势资源，构建3大通识技能（数学、计算机、英语）、3 大学科背景（信息科学、地理科学、测绘科学、）、3大核心技术（GIS、RS、GNSS）、2大专业应用方向（地学时空大数据集成与分析、GIS 软件工程）的“3332”人才培养创新模式[8]。如图1所示。

图1 “空间信息与数字技术”专业人才培养创新模式

按照“3332”人才培养模式，重在以大数据、云计算、物联网、移动互联网、地理空间信息技术等新一代信息技术与领域知识的有机结合，重建以信息科学、地理科学、测绘科学为基础的“空间信息与数字技术”专业人才培养目标体系，提高人才培养与社会需求的适应度。

2.2 重构课程体系

大数据时代的信息科学、地理科学、测绘科学均需“地理空间信息”这一共同基础。这为学科融合、优势互补提供了新的学科生长点。因此，基于“3332”人才培养模式，按照通识基础课、学科基础课、专业基础课、专业方向课的层次结构，尝试重构“空间信息与数字技术”专业“信息技术+领域知识”的课程体系，如图2所示。

图2 “信息技术+领域知识”的课程体系

通识基础课强调学生的数学、外语和编程能力；学科基础课充分吸收信息、地理和测绘学科的精华课程作为领域知识课程；GIS、RS、GNSS三类空间信息技术课程作为专业基础课，培养学生的专业技能；最后从地学时空大数据集成与分析、GIS 软件工程2 个方向提升学生的领域应用能力。

2.3 构建实践教学体系

“空间信息与数字技术”专业人才实践能力的培养，一是可以采用科研反哺教学方式，形成科研反哺教学的良性循环机制，以科研平台为支撑、以教学平台为主体，将教师的科研成果以创新性实验的方式转化为教学资源，增强教学内容的前沿性与先进性；二是通过深化校企合作，聘请企业技术骨干到校指导学生，确保学生所学与社会所需直接接轨；三是除理论知识的讲解之外，在专业实践能力的培养中有意识地突出“3 实”（实验、实践、实习），以更多的实验、实践、实习方式加强专业实践能力的培养。

通过上述途径，构建学科、专业基础、专业方向三级实验教学内容体系，将校内实践创新、课程实验创新及校外平台扩展相结合，形成基础性、综合性和创新性三层次实践教学模式，并以项目导向、任务驱动的教学方法，着力提高学生的专业实践能力。

3 结语

大数据时代正在开启一个信息时代的重大转型。面对大数据时代社会发展对“空间信息与数字技术”专业人才培养的现实需求，“空间信息与数字技术”专业人才培养也需要动态地面向社会发展，科学规划和调整专业建设内容，充分发挥各校拥有的专业优势资源，通过学科融合、专业交叉，在课程体系的构建中突出“信息技术”和“领域知识”的有机结合，使得学生既能够掌握“信息技术”，又能把握“领域知识”，培养具有扎实理论基础、较强实践能力和创新能力的与时俱进的专业人才，以满足国家战略对该专业人才的需求。本文只是对大数据背景下“空间信息与数字技术”专业建设面临的挑战、人才培养模式、课程体系和实践教学体系建设进行了初步探讨，随着工程教育专业认证的深入开展，未来作为典型工科专业的“空间信息与数字技术”专业的人才培养逻辑和培养方案还需要进一步思考与讨论。