GIS專業(yè)人才的素質(zhì)特征知識(shí)結(jié)構(gòu)與培養(yǎng)方案研究專業(yè)論文

1、收稿日期:2003-10-10; 修訂日期:2003-12-17基金項(xiàng)目:國(guó)家理科基地創(chuàng)建優(yōu)秀名牌課程資助項(xiàng)目作者簡(jiǎn)介:李滿春(1964- , 男, 博士, 教授, 從事GIS 、遙感、地圖學(xué)研究, 在GIS 研究與設(shè)計(jì)、遙感地學(xué)分析、應(yīng)用地圖學(xué)上有所成就,已出版教材2部, 合著專著2部, 發(fā)表論文50余篇, 獲國(guó)家及省部級(jí)獎(jiǎng)10項(xiàng)。E -mail :. cnGIS 專業(yè)人才的素質(zhì)特征、知識(shí)結(jié)構(gòu)與培養(yǎng)方案研究李滿春, 戴崴巍, 趙勇(南京大學(xué)城市與資源學(xué)系, 江蘇南京210093摘要:GIS 學(xué)科的工具性、工程性及橫斷性等特征促使GIS 的應(yīng)用格局以及社會(huì)對(duì)GIS

2、專業(yè)人才的需求朝著多層次、多元化的方向發(fā)展。該文在調(diào)查分析國(guó)內(nèi)外GIS 專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上, 指出GIS 素質(zhì)特征:1 融厚實(shí)的數(shù)理、空間知識(shí)基礎(chǔ)與精湛的GIS 專業(yè)知識(shí)于一體;2 融扎實(shí)的GIS 求知、創(chuàng)新欲望于一體;3 融GIS 研究、技術(shù)開發(fā)本領(lǐng)與GIS , 之相對(duì)應(yīng)的、立體的知識(shí)結(jié)構(gòu), 即以數(shù)理基礎(chǔ)和空間基礎(chǔ)為寬度, 以專業(yè)知識(shí)及專業(yè)技能為深度的知識(shí)結(jié)構(gòu)。筆者還對(duì)GIS 。關(guān)鍵詞:GIS ; 人才培養(yǎng); 素質(zhì)特征; 中圖分類號(hào):P2080504(2004 02-0026- 04 。隨著GIS 技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)需求的不斷擴(kuò)大, GIS 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方興未艾。但是目前培養(yǎng)的GIS 專業(yè)

3、人才與社會(huì)要求存在差異, 特別表現(xiàn)在社會(huì)需求的綜合性、多層次性與GIS 專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)不明確之間的矛盾。其原因主要在于人才培養(yǎng)機(jī)構(gòu)(主要是高等院校 對(duì)GIS 的理解有異, 鮮有從全局的高度分析人才的素質(zhì)特征與知識(shí)結(jié)構(gòu)。因此, 論證GIS 專業(yè)人才素質(zhì)特征, 分析其相應(yīng)的知識(shí)結(jié)構(gòu), 確定其培養(yǎng)方案, 是當(dāng)前GIS 專業(yè)人才培養(yǎng)的當(dāng)務(wù)之急。本文在調(diào)查國(guó)內(nèi)外GIS 專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀1-4的基礎(chǔ)上, 通過分析GIS 學(xué)科特點(diǎn)和GIS 專業(yè)人才的社會(huì)需求, 研究GIS 專業(yè)人才的素質(zhì)特征與知識(shí)結(jié)構(gòu), 提出GIS 專業(yè)人才培養(yǎng)方案。研究的技術(shù)路線如圖1所示。1GIS 學(xué)科特點(diǎn)與GIS 專業(yè)人才的社會(huì)需求

4、1. 1GIS 學(xué)科特點(diǎn)總結(jié)前人對(duì)GIS 的研究5-11, GIS 的學(xué)科特點(diǎn)可以歸納為工具學(xué)科特征、 工程學(xué)科特征和橫斷學(xué)科特征三大特征。1 工具學(xué)科特征是指GIS 作為一種信息技術(shù)為人們提供了解決空間問題的工具與思路。GIS 工具可應(yīng)用于與空間問題相關(guān)的諸多領(lǐng)域。這就要求GIS 專業(yè)人才有意識(shí)并且有能力利用GIS 工具解決問題。2 工程學(xué)科特征是指在GIS圖1研究技術(shù)路線Fig. 1Flow ch art of research應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)/二次開發(fā)的過程中, 需要考慮軟件開發(fā)方法、軟件質(zhì)量管理、軟件工程項(xiàng)目管理等諸多問題, 而GIS 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)/二次開發(fā)是當(dāng)前GIS 社會(huì)需求的重要組成

5、部分。因此, GIS 專業(yè)人才必須掌握軟件工程學(xué)的基本知識(shí)與基本技能。3 橫斷學(xué)科特征是指GIS 融合了計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、地球科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)、管理科學(xué)、測(cè)繪學(xué)與遙感學(xué)等學(xué)科知識(shí), 已逐漸發(fā)展為地理信息科學(xué)(G eoinfor 2matics 。這些交叉學(xué)科的基礎(chǔ)理論構(gòu)成GIS 的基礎(chǔ)理論體系, 形成GIS 的理論基礎(chǔ)、知識(shí)結(jié)構(gòu)、技術(shù)體系和功能特征; 而且, GIS 能應(yīng)用、融合于各個(gè)與空間相關(guān)的學(xué)科領(lǐng)域, 具有典型的“橫斷”特征。“橫斷”特征要求GIS 專業(yè)人才能夠采百家之長(zhǎng), 并融會(huì)貫通。1. 2GIS 專業(yè)人才的社會(huì)需求GIS 經(jīng)過四十多年的發(fā)展, 成為一個(gè)快速增長(zhǎng)第2

6、0卷第2期2004年3月地理與地理信息科學(xué)G eography and G eo -Information Science Vol. 20No. 2March 2004的新興產(chǎn)業(yè)。其應(yīng)用范圍從最初的資源管理和土地規(guī)劃擴(kuò)展到幾乎所有與空間信息相關(guān)的領(lǐng)域, 如商業(yè)、國(guó)防、電信、教育、工程、環(huán)境、政府、衛(wèi)生、資源、交通等, 并形成系統(tǒng)應(yīng)用的GIS 應(yīng)用圖式(圖2 。圖2GIS 應(yīng)用圖式12Fig. 2Applications of 目前對(duì)GIS 面:1 從事GIS , GIS 關(guān)鍵技術(shù)與基礎(chǔ)理論。GIS 系統(tǒng)開發(fā)/二次開發(fā)工作以及GIS 項(xiàng)目的組織管理, 該類GIS 人才可分為一般程序員、系統(tǒng)設(shè)計(jì)者

7、、系統(tǒng)分析者、項(xiàng)目管理員。3 從事GIS 在特定領(lǐng)域的應(yīng)用, 該類GIS 人才可分為信息采集者、GIS 專題應(yīng)用者、GIS 應(yīng)用系統(tǒng)使用者、GIS 平臺(tái)系統(tǒng)使用者。GIS 多元、多層次的應(yīng)用格局使得其對(duì)GIS 專業(yè)人才的需求也呈現(xiàn)多元化、多層次的趨勢(shì) 。不同的社會(huì)需求對(duì)GIS 專業(yè)人才的素質(zhì)和知識(shí)結(jié)構(gòu)的要求也不盡相同。一般情況下, 從事研究工作對(duì)GIS 專業(yè)人才素質(zhì)要求最高, 而應(yīng)用層次的GIS 專業(yè)人才則要求相對(duì)降低。在我國(guó), “地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)”、“地圖制圖學(xué)與地理信息工程”是分別設(shè)在地理學(xué)和測(cè)繪學(xué)兩個(gè)一級(jí)學(xué)科下的二級(jí)學(xué)科13。GIS 專業(yè)人才的培養(yǎng)主要是在地理學(xué)和測(cè)繪學(xué)兩個(gè)不同的背景

8、之下進(jìn)行。由于GIS 與計(jì)算機(jī)技術(shù)關(guān)系密切, 一些計(jì)算機(jī)專業(yè)人員也從事GIS 的研究與應(yīng)用, 并開始培養(yǎng)GIS 人才。目前培養(yǎng)出的GIS 專業(yè)人才難免帶有原背景的烙印, 不能較好地將各學(xué)科知識(shí)融會(huì)貫通, 符合社會(huì)需求的復(fù)合型人才只占極少一部分(圖3之。因此, GIS 專業(yè)人才的培養(yǎng)應(yīng)吸收國(guó)際先進(jìn)的培養(yǎng)理念, 順應(yīng)GIS 專業(yè)人才市場(chǎng)化和多元化的發(fā)展格局, 培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要、能夠推動(dòng)GIS 理論與技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的多層次、開拓性復(fù)合型人才。2GIS 專業(yè)人才素質(zhì)特征素質(zhì)是心理學(xué)的術(shù)語, 現(xiàn)代社會(huì)將其逐步引申和拓展, 廣泛應(yīng)用到整個(gè)人類的社會(huì)活動(dòng)之中, 意指圖3GIS Fig. 3Status

9、 of education14。適應(yīng)多層次、, GIS 專業(yè)人才。融厚實(shí)的數(shù)理、空間知識(shí)基礎(chǔ)與精湛的GIS 專業(yè)知識(shí)于一體。數(shù)理知識(shí)與空間知識(shí)是開展GIS 深入應(yīng)用與研究的基礎(chǔ)。GIS 學(xué)科的“橫斷”特征注定GIS 將滲入到資源、環(huán)境、規(guī)劃、管理、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、人口、生活等諸多領(lǐng)域, 其研究與應(yīng)用強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的交叉與融合。缺乏數(shù)理知識(shí)和空間知識(shí)的GIS 專業(yè)人才將不適應(yīng)于GIS 理論與技術(shù)日新月異的發(fā)展趨勢(shì)。(2 融扎實(shí)的GIS 基本技能與迫切的GIS 求知、創(chuàng)新欲望于一體 。GIS 作為新興學(xué)科和朝陽產(chǎn)業(yè), 其理論與技術(shù)仍存在許多亟待解決的問題。這就要求GIS 專業(yè)人才不但具備扎實(shí)的GIS 基本

10、知識(shí)與基本技能, 而且對(duì)學(xué)科、技術(shù)的研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)具有敏銳的洞察力, 并具有創(chuàng)新意識(shí)與學(xué)術(shù)攻關(guān)的決心, 以推動(dòng)GIS 學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展。(3 融GIS 研究、技術(shù)開發(fā)本領(lǐng)與GIS 項(xiàng)目管理能力于一體。GIS 既屬于應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科, 又是一門應(yīng)用工程技術(shù)。GIS 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的方法學(xué)問題是GIS 理論研究中亟待解決的問題之一15。GIS 專業(yè)人才作為GIS 技術(shù)的倡導(dǎo)者和GIS 學(xué)科的推進(jìn)者, 必須具備進(jìn)行GIS 基礎(chǔ)研究、系統(tǒng)開發(fā)的本領(lǐng), 同時(shí), 為有效實(shí)施GIS 工程, 也應(yīng)具備管理GIS 項(xiàng)目的能力。此外, 在全球化大背景之下, GIS 專業(yè)人才的道德品質(zhì)應(yīng)作為人才素質(zhì)特征的重要指標(biāo)16。

11、GIS 專業(yè)人才應(yīng)具備完善的人格、積極向上的人生觀、強(qiáng)烈的成就感、高超的應(yīng)變能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。3GIS 專業(yè)人才的基本知識(shí)結(jié)構(gòu)GIS 專業(yè)人才應(yīng)具有立體的知識(shí)結(jié)構(gòu), 即以數(shù)理基礎(chǔ)和空間基礎(chǔ)為寬度, 以應(yīng)用背景與應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)閺V度, 以專業(yè)知識(shí)及專業(yè)技能為深度的知識(shí)結(jié)構(gòu)(圖4 。頁72第第2期李滿春等:GIS 專業(yè)人才的素質(zhì)特征、知識(shí)結(jié)構(gòu)與培養(yǎng)方案研究 圖4GIS 專業(yè)人才的基本知識(shí)結(jié)構(gòu)Fig. 4K now ledge structure of GIS professional數(shù)理基礎(chǔ)與空間基礎(chǔ)(簡(jiǎn)稱“雙基”是GIS 專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能不斷積累、扎實(shí)的數(shù)學(xué)、的GIS 、數(shù)學(xué)、。計(jì)算機(jī)技術(shù)是GI

12、S 的技術(shù)支撐, 幾乎每一次計(jì)算機(jī)技術(shù)的重要進(jìn)展都帶動(dòng)GIS 技術(shù)的重大進(jìn)步17。數(shù)學(xué)乃理科之母, 它的許多分支學(xué)科, 包括幾何學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、圖形代數(shù)、拓?fù)鋵W(xué)、圖論和分形理論等, 已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于GIS 空間數(shù)據(jù)的分析與建模。測(cè)繪學(xué)不但為GIS 專業(yè)人才培養(yǎng)良好的空間觀念與空間意識(shí), 而且測(cè)繪中的誤差理論、地圖投影理論、圖形學(xué)理論和許多相關(guān)的算法等, 可直接應(yīng)用于GIS 的相關(guān)領(lǐng)域。應(yīng)用背景與應(yīng)用領(lǐng)域包括地理學(xué)、規(guī)劃學(xué)、管理學(xué)等許多學(xué)科與領(lǐng)域。GIS 是從經(jīng)典地理學(xué)到地理信息科學(xué)一脈相承發(fā)展而來的18。地理學(xué)作為GIS 的核心學(xué)科, 其理論、方法和思路對(duì)地理信息系統(tǒng)的研究和應(yīng)

13、用非常有益。隨著GIS 社會(huì)需求的拓展, 地理信息技術(shù)被應(yīng)用到越來越多的領(lǐng)域, 有關(guān)行業(yè), 如交通、營(yíng)銷、物流等的知識(shí)體系也應(yīng)成為GIS 專業(yè)人才的知識(shí)組成部分。專業(yè)知識(shí)主要指GIS 與RS 等方面的基本理論、技術(shù), 如GIS 與RS 的基本原理、數(shù)字高程模型、 影像分析、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等?；炯寄苤饕窯IS 軟件的使用和開發(fā)、地理信息的獲取、組織與處理等方面的內(nèi)容。它是所學(xué)理論知識(shí)的具體應(yīng)用。對(duì)于諸多專業(yè)知識(shí), 并不要求GIS 專業(yè)人才面面俱到, 而是在“博”的基礎(chǔ)上有所”?！? 即在通曉整體情況的基礎(chǔ)上, 選取感興趣的方向進(jìn)行深入研究或?qū)嵺`。此外, GIS 專業(yè)人才應(yīng)了

14、解系統(tǒng)論、控制論和信息論, 培養(yǎng)科學(xué)、系統(tǒng)的世界觀、方法論, 并做到多元知識(shí)的交叉、滲透與融合。德國(guó)物理學(xué)家普萊克曾說過:“科學(xué)是內(nèi)在的整體, 它被分解為單獨(dú)的整體不是取決于事物的本身, 而是受制于人類認(rèn)識(shí)能力的局限”19。在GIS 專業(yè)人才的培養(yǎng)過程中, 應(yīng)力求體現(xiàn)知識(shí)的融會(huì)貫通, 并根據(jù)不同的培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行知識(shí)構(gòu)成的傾斜, 處理好知識(shí)結(jié)構(gòu)中寬度、廣度與深度的關(guān)系。4GIS 專業(yè)人才的培養(yǎng)方案為適應(yīng)多層次、,GIS 專業(yè)人才Marble 教授在教育模型(outcome oriented 20。筆者據(jù)此修改, 提出呈金GIS 專業(yè)人才培養(yǎng)層次模型(圖5 。對(duì)于不同層次的人才應(yīng)采取不同的培養(yǎng)方式,

15、 基礎(chǔ)人才(金字塔下兩層 可以通過輔修、短期培訓(xùn)等進(jìn)行培養(yǎng); 中、高級(jí)人才(金字塔頂部四層 則需要經(jīng)過高等院校的本科教育打下良好的基礎(chǔ)。根據(jù)GIS 人才的素質(zhì)特征與知識(shí)結(jié)構(gòu), 針對(duì)GIS 中、高級(jí)人才, 提出GIS 專業(yè)人才本科教育的培養(yǎng)方案。圖5GIS 專業(yè)人才培養(yǎng)層次模型20Fig. 5Pyramid model of GIS education(1 課程設(shè)置。參照知識(shí)結(jié)構(gòu)的劃分層次, 提出GIS 專業(yè)本科的基本課程內(nèi)容(表1 。課程的時(shí)間安排遵循以下原則:前兩年加強(qiáng)和拓寬學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí), 培養(yǎng)學(xué)生的基本素質(zhì)。通過第一、二學(xué)年的學(xué)習(xí),讓學(xué)生掌握數(shù)理和空間知識(shí), 以及地理、地質(zhì)等應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)

16、。后兩年著重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì), 鼓勵(lì)學(xué)生多參加社會(huì)實(shí)踐、科技活動(dòng)和科學(xué)研究等實(shí)踐環(huán)節(jié), 通過各種手段激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造性。在課程設(shè)置上, 可以參照國(guó)外的做法, 在保證知識(shí)構(gòu)成比例的前提下, 讓學(xué)生依據(jù)興趣自主選擇主干課程。對(duì)于跨學(xué)科課程不妨與別的學(xué)科聯(lián)合授課, 不但能促進(jìn)學(xué)生之間的交流, 也利于GIS 學(xué)科本身的深入發(fā)展。在專業(yè)知識(shí)的講授上, 可以采用模塊式教學(xué)體系, 所有課程在結(jié)構(gòu)上是模塊式的, 與組件式GIS 有異曲同工之處。學(xué)生在老師的指導(dǎo)下, 根據(jù)興趣和能力選擇搭配課程模塊, 設(shè)計(jì)自己的知頁82第地理與地理信息科學(xué)第20卷識(shí)組成。這樣進(jìn)行課程設(shè)置可以防止抹殺人才的多樣性。表1

17、GIS 專業(yè)本科基本課程內(nèi)容T able 1U ndergradu ate courses of GIS m ajors知識(shí)結(jié)構(gòu)課程安排數(shù)理基礎(chǔ)和空間基礎(chǔ)高等數(shù)學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、圖論、拓?fù)鋵W(xué)、三論(系統(tǒng)論、控制論、信息論 、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、測(cè)繪學(xué)與地圖學(xué)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、程序設(shè)計(jì)語言、數(shù)據(jù)庫(kù)原理與技術(shù)、數(shù)學(xué)建模、軟件工程概論、數(shù)字地圖應(yīng)用背景與應(yīng)用領(lǐng)域普通地質(zhì)學(xué)、氣象學(xué)與氣候?qū)W、自然地理學(xué)、人文地理學(xué)、經(jīng)濟(jì)地理學(xué)、區(qū)域分析與區(qū)域規(guī)劃、城市規(guī)劃原理、資源學(xué)、環(huán)境科學(xué)、海洋科學(xué)、交通運(yùn)輸管理、市政工程管理、土地管理、計(jì)量地理學(xué)、應(yīng)用地圖學(xué)、地球系統(tǒng)科學(xué)導(dǎo)論專業(yè)知識(shí)及基本技能專業(yè)知識(shí):地理信息系統(tǒng)概論

18、、攝影測(cè)量學(xué)、遙感概論、遙感圖像處理、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、面模型、空間分析、地統(tǒng)計(jì)學(xué)、統(tǒng)、GIS 圖形圖像學(xué)、GIS 基本技能:庫(kù)應(yīng)用、GIS GIS 工(2 教學(xué)形式, 如授課、討論、上機(jī)、實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、學(xué)術(shù)交流、撰寫畢業(yè)論文或進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)等。教師依據(jù)課程內(nèi)容選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)形式。例如, 對(duì)于地理學(xué)中新理論、新模型, 如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、遺傳算法模型、元胞自動(dòng)機(jī)模型、模糊邏輯模型21等, 可以采用專題講座的形式進(jìn)行教學(xué), 以拓寬學(xué)生的視野。(3 考核方式。除筆試外, 還有上機(jī)考核, 撰寫讀書報(bào)告、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、論文, 或進(jìn)行主題討論與辯論等。參考文獻(xiàn):1http :jw. nju. edu. cn/J I

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24、 N anjing 210093, China Abstract :Featuring as the discipline of research tool ,project and intersection , GIS science precipitates the stratification and versatility of GIS application and corresponding social demand of GIS professional. Based on the investigation and analysis relating to the status of current GIS education at home and ab