GIS专业人才的素质特征_知识结构与培养方案研究(专业论文、

1、收稿日期:2003-10-10; 修订日期:2003-12-17基金项目:国家理科基地创建优秀名牌课程资助项目作者简介:李满春(1964- , 男, 博士, 教授, 从事GIS 、遥感、地图学研究, 在GIS 研究与设计、遥感地学分析、应用地图学上有所成就,已出版教材2部, 合著专著2部, 发表论文50余篇, 获国家及省部级奖10项。E -mail :. cnGIS 专业人才的素质特征、知识结构与培养方案研究李满春, 戴崴巍, 赵勇(南京大学城市与资源学系, 江苏南京210093摘要:GIS 学科的工具性、工程性及横断性等特征促使GIS 的应用格局以及社会对GIS

2、专业人才的需求朝着多层次、多元化的方向发展。该文在调查分析国内外GIS 专业人才培养现状的基础上, 指出GIS 素质特征:1 融厚实的数理、空间知识基础与精湛的GIS 专业知识于一体;2 融扎实的GIS 求知、创新欲望于一体;3 融GIS 研究、技术开发本领与GIS , 之相对应的、立体的知识结构, 即以数理基础和空间基础为宽度, 以专业知识及专业技能为深度的知识结构。笔者还对GIS 。关键词:GIS ; 人才培养; 素质特征; 中图分类号:P2080504(2004 02-0026- 04 。随着GIS 技术的进步和社会需求的不断扩大, GIS 产业的发展方兴未艾。但是目前培养的GIS 专业

3、人才与社会要求存在差异, 特别表现在社会需求的综合性、多层次性与GIS 专业人才培养目标不明确之间的矛盾。其原因主要在于人才培养机构(主要是高等院校 对GIS 的理解有异, 鲜有从全局的高度分析人才的素质特征与知识结构。因此, 论证GIS 专业人才素质特征, 分析其相应的知识结构, 确定其培养方案, 是当前GIS 专业人才培养的当务之急。本文在调查国内外GIS 专业人才培养现状1-4的基础上, 通过分析GIS 学科特点和GIS 专业人才的社会需求, 研究GIS 专业人才的素质特征与知识结构, 提出GIS 专业人才培养方案。研究的技术路线如图1所示。1GIS 学科特点与GIS 专业人才的社会需求

4、1. 1GIS 学科特点总结前人对GIS 的研究5-11, GIS 的学科特点可以归纳为工具学科特征、 工程学科特征和横断学科特征三大特征。1 工具学科特征是指GIS 作为一种信息技术为人们提供了解决空间问题的工具与思路。GIS 工具可应用于与空间问题相关的诸多领域。这就要求GIS 专业人才有意识并且有能力利用GIS 工具解决问题。2 工程学科特征是指在GIS图1研究技术路线Fig. 1Flow ch art of research应用系统开发/二次开发的过程中, 需要考虑软件开发方法、软件质量管理、软件工程项目管理等诸多问题, 而GIS 应用系统开发/二次开发是当前GIS 社会需求的重要组成

5、部分。因此, GIS 专业人才必须掌握软件工程学的基本知识与基本技能。3 横断学科特征是指GIS 融合了计算机科学、数学、地球科学、环境科学、空间科学、信息科学、管理科学、测绘学与遥感学等学科知识, 已逐渐发展为地理信息科学(G eoinfor 2matics 。这些交叉学科的基础理论构成GIS 的基础理论体系, 形成GIS 的理论基础、知识结构、技术体系和功能特征; 而且, GIS 能应用、融合于各个与空间相关的学科领域, 具有典型的“横断”特征。“横断”特征要求GIS 专业人才能够采百家之长, 并融会贯通。1. 2GIS 专业人才的社会需求GIS 经过四十多年的发展, 成为一个快速增长第2

6、0卷第2期2004年3月地理与地理信息科学G eography and G eo -Information Science Vol. 20No. 2March 2004的新兴产业。其应用范围从最初的资源管理和土地规划扩展到几乎所有与空间信息相关的领域, 如商业、国防、电信、教育、工程、环境、政府、卫生、资源、交通等, 并形成系统应用的GIS 应用图式(图2 。图2GIS 应用图式12Fig. 2Applications of 目前对GIS 面:1 从事GIS , GIS 关键技术与基础理论。GIS 系统开发/二次开发工作以及GIS 项目的组织管理, 该类GIS 人才可分为一般程序员、系统设计者

7、、系统分析者、项目管理员。3 从事GIS 在特定领域的应用, 该类GIS 人才可分为信息采集者、GIS 专题应用者、GIS 应用系统使用者、GIS 平台系统使用者。GIS 多元、多层次的应用格局使得其对GIS 专业人才的需求也呈现多元化、多层次的趋势 。不同的社会需求对GIS 专业人才的素质和知识结构的要求也不尽相同。一般情况下, 从事研究工作对GIS 专业人才素质要求最高, 而应用层次的GIS 专业人才则要求相对降低。在我国, “地图学与地理信息系统”、“地图制图学与地理信息工程”是分别设在地理学和测绘学两个一级学科下的二级学科13。GIS 专业人才的培养主要是在地理学和测绘学两个不同的背景

8、之下进行。由于GIS 与计算机技术关系密切, 一些计算机专业人员也从事GIS 的研究与应用, 并开始培养GIS 人才。目前培养出的GIS 专业人才难免带有原背景的烙印, 不能较好地将各学科知识融会贯通, 符合社会需求的复合型人才只占极少一部分(图3之。因此, GIS 专业人才的培养应吸收国际先进的培养理念, 顺应GIS 专业人才市场化和多元化的发展格局, 培养适应社会发展需要、能够推动GIS 理论与技术的发展和应用的多层次、开拓性复合型人才。2GIS 专业人才素质特征素质是心理学的术语, 现代社会将其逐步引申和拓展, 广泛应用到整个人类的社会活动之中, 意指图3GIS Fig. 3Status

9、 of education14。适应多层次、, GIS 专业人才。融厚实的数理、空间知识基础与精湛的GIS 专业知识于一体。数理知识与空间知识是开展GIS 深入应用与研究的基础。GIS 学科的“横断”特征注定GIS 将渗入到资源、环境、规划、管理、经济、社会、人口、生活等诸多领域, 其研究与应用强调多学科的交叉与融合。缺乏数理知识和空间知识的GIS 专业人才将不适应于GIS 理论与技术日新月异的发展趋势。(2 融扎实的GIS 基本技能与迫切的GIS 求知、创新欲望于一体 。GIS 作为新兴学科和朝阳产业, 其理论与技术仍存在许多亟待解决的问题。这就要求GIS 专业人才不但具备扎实的GIS 基本

10、知识与基本技能, 而且对学科、技术的研究热点与发展趋势具有敏锐的洞察力, 并具有创新意识与学术攻关的决心, 以推动GIS 学科和技术的发展。(3 融GIS 研究、技术开发本领与GIS 项目管理能力于一体。GIS 既属于应用基础学科, 又是一门应用工程技术。GIS 设计与实现的方法学问题是GIS 理论研究中亟待解决的问题之一15。GIS 专业人才作为GIS 技术的倡导者和GIS 学科的推进者, 必须具备进行GIS 基础研究、系统开发的本领, 同时, 为有效实施GIS 工程, 也应具备管理GIS 项目的能力。此外, 在全球化大背景之下, GIS 专业人才的道德品质应作为人才素质特征的重要指标16。

11、GIS 专业人才应具备完善的人格、积极向上的人生观、强烈的成就感、高超的应变能力以及团队协作精神。3GIS 专业人才的基本知识结构GIS 专业人才应具有立体的知识结构, 即以数理基础和空间基础为宽度, 以应用背景与应用领域为广度, 以专业知识及专业技能为深度的知识结构(图4 。页72第第2期李满春等:GIS 专业人才的素质特征、知识结构与培养方案研究 图4GIS 专业人才的基本知识结构Fig. 4K now ledge structure of GIS professional数理基础与空间基础(简称“双基”是GIS 专业知识和专业技能不断积累、扎实的数学、的GIS 、数学、。计算机技术是GI

12、S 的技术支撑, 几乎每一次计算机技术的重要进展都带动GIS 技术的重大进步17。数学乃理科之母, 它的许多分支学科, 包括几何学、统计学、运筹学、数学形态学、图形代数、拓扑学、图论和分形理论等, 已经广泛地应用于GIS 空间数据的分析与建模。测绘学不但为GIS 专业人才培养良好的空间观念与空间意识, 而且测绘中的误差理论、地图投影理论、图形学理论和许多相关的算法等, 可直接应用于GIS 的相关领域。应用背景与应用领域包括地理学、规划学、管理学等许多学科与领域。GIS 是从经典地理学到地理信息科学一脉相承发展而来的18。地理学作为GIS 的核心学科, 其理论、方法和思路对地理信息系统的研究和应

13、用非常有益。随着GIS 社会需求的拓展, 地理信息技术被应用到越来越多的领域, 有关行业, 如交通、营销、物流等的知识体系也应成为GIS 专业人才的知识组成部分。专业知识主要指GIS 与RS 等方面的基本理论、技术, 如GIS 与RS 的基本原理、数字高程模型、 影像分析、空间数据结构、地理信息系统的设计等。基本技能主要指GIS 软件的使用和开发、地理信息的获取、组织与处理等方面的内容。它是所学理论知识的具体应用。对于诸多专业知识, 并不要求GIS 专业人才面面俱到, 而是在“博”的基础上有所”专”, 即在通晓整体情况的基础上, 选取感兴趣的方向进行深入研究或实践。此外, GIS 专业人才应了

14、解系统论、控制论和信息论, 培养科学、系统的世界观、方法论, 并做到多元知识的交叉、渗透与融合。德国物理学家普莱克曾说过:“科学是内在的整体, 它被分解为单独的整体不是取决于事物的本身, 而是受制于人类认识能力的局限”19。在GIS 专业人才的培养过程中, 应力求体现知识的融会贯通, 并根据不同的培养目标进行知识构成的倾斜, 处理好知识结构中宽度、广度与深度的关系。4GIS 专业人才的培养方案为适应多层次、,GIS 专业人才Marble 教授在教育模型(outcome oriented 20。笔者据此修改, 提出呈金GIS 专业人才培养层次模型(图5 。对于不同层次的人才应采取不同的培养方式,

15、 基础人才(金字塔下两层 可以通过辅修、短期培训等进行培养; 中、高级人才(金字塔顶部四层 则需要经过高等院校的本科教育打下良好的基础。根据GIS 人才的素质特征与知识结构, 针对GIS 中、高级人才, 提出GIS 专业人才本科教育的培养方案。图5GIS 专业人才培养层次模型20Fig. 5Pyramid model of GIS education(1 课程设置。参照知识结构的划分层次, 提出GIS 专业本科的基本课程内容(表1 。课程的时间安排遵循以下原则:前两年加强和拓宽学生的基础知识, 培养学生的基本素质。通过第一、二学年的学习,让学生掌握数理和空间知识, 以及地理、地质等应用基础知识

16、。后两年着重培养学生的专业素质, 鼓励学生多参加社会实践、科技活动和科学研究等实践环节, 通过各种手段激发学生的学习主动性和创造性。在课程设置上, 可以参照国外的做法, 在保证知识构成比例的前提下, 让学生依据兴趣自主选择主干课程。对于跨学科课程不妨与别的学科联合授课, 不但能促进学生之间的交流, 也利于GIS 学科本身的深入发展。在专业知识的讲授上, 可以采用模块式教学体系, 所有课程在结构上是模块式的, 与组件式GIS 有异曲同工之处。学生在老师的指导下, 根据兴趣和能力选择搭配课程模块, 设计自己的知页82第地理与地理信息科学第20卷识组成。这样进行课程设置可以防止抹杀人才的多样性。表1

17、GIS 专业本科基本课程内容T able 1U ndergradu ate courses of GIS m ajors知识结构课程安排数理基础和空间基础高等数学、概率论与数理统计、图论、拓扑学、三论(系统论、控制论、信息论 、计算机图形学、测绘学与地图学、计算机基础、程序设计语言、数据库原理与技术、数学建模、软件工程概论、数字地图应用背景与应用领域普通地质学、气象学与气候学、自然地理学、人文地理学、经济地理学、区域分析与区域规划、城市规划原理、资源学、环境科学、海洋科学、交通运输管理、市政工程管理、土地管理、计量地理学、应用地图学、地球系统科学导论专业知识及基本技能专业知识:地理信息系统概论

18、、摄影测量学、遥感概论、遥感图像处理、空间数据结构、面模型、空间分析、地统计学、统、GIS 图形图像学、GIS 基本技能:库应用、GIS GIS 工(2 教学形式, 如授课、讨论、上机、实验、生产实习、学术交流、撰写毕业论文或进行毕业设计等。教师依据课程内容选择适当的教学形式。例如, 对于地理学中新理论、新模型, 如神经网络模型、遗传算法模型、元胞自动机模型、模糊逻辑模型21等, 可以采用专题讲座的形式进行教学, 以拓宽学生的视野。(3 考核方式。除笔试外, 还有上机考核, 撰写读书报告、实验报告、论文, 或进行主题讨论与辩论等。参考文献:1http :jw. nju. edu. cn/J I

19、aoXueJiHua/J X J H/ChengShi. htm 2http :rsgis. wtusm. edu. cn/school/index. html 3http :www. geog. psu. edu4http :www. geog. buffalo. edu/programs/ugrad/gis. shtml 5陈述彭. 地理系统与地理信息系统J.地理学报,1991,46(1 :1-7.6黄杏元, 马劲松, 汤勤. 地理信息系统概论(修订版 M .北京:高等教育出版社,2001. 18-21.7徐冠华. 发展地理信息系统产业J.中国测绘,1998(1 :10-11. 8李德仁,

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24、njing 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