与时俱进培养地理信息科学拔尖人才

与时俱进培养地理信息科学拔尖创新人才

摘 要：科学技术的发展和人才需求的变化对地理信息科学专业人才培养模式的创新提出了新的要求.秉承南京大学人才培养的优良传统,与时俱进,走过了“专题地图编制与地图集设计-计算机地图制图-地理信息系统与遥感-地理信息科学”的拔尖创新人才培养道路,形成了南京大学地理信息科学专业人才培养的鲜明特色,为国家和社会输送了大量高端地理信息科学人才.

关 键 词：地理信息科学；拔尖创新人才；培养模式

地理信息科学是集地理科学、测绘学、遥感学、空间科学、环境科学、计算机科学等学科为一体的新兴学科,已经深入到社会经济生活的各个领域.特别是进入新世纪以来,随着嵌入式软件、云计算、大数据、导航定位与位置怎么写作、数字地球、智慧城市等技术的不断发展,已促使地理信息科学向着集成化、产业化和社会化方向迈进,而且与办公自动化、虚拟现实等多种技术相结合,构成了综合的信息技术.大数据时代的地理信息科学应用已经渗透到国土资源、水利、农业、林业、城市规划、环保、交通等多个国民经济部门,并成为国家空间信息基础设施和智慧城市建设的关键技术和重要组成部分[1].

随着地理信息科学技术与产业的高速发展,对相应人才的需求与日俱增,地理信息科学教育事业也进入了蓬勃发展期.人才培养是地理信息科学发展的前提和基础,高等院校则是培养高水平地理信息科学人才的摇篮.为了全面贯彻落实国家教育规划纲要（2010-2020年）和人才发展规划纲要（2010-2020年）,促进高等教育面向社会需求培养高素质、高技能人才,全面提高地理信息科学人才培养质量,造就一批创新能力强、适应快速经济社会发展需求的理论创新和高端应用人才,地理信息科学专业面临着如何培养拔尖创新人才这一重要命题[2].

南京大学地理信息科学学科由原地图学专业发展而来.地图学专业是在陈述彭院士的支持下,李海晨教授于1957年创办的,是当时国内综合性大学中唯一的地图学专业.最早招收的地图学专业学生是从1956年入学的地理系学生中选出的,1961年向国家输送了第一批五年制本科毕业生.1972年地图学教研室开始主攻地图制图自动化,1974年招收2届制图自动化方向的学生,开创了国内高等院校计算机地图制图教学与科研的先河.由于计算机技术的普及与应用,后来在学生培养方向上兼顾了传统地图编制与计算机辅助制图两个方面.1974年,我国首幅全要素计算机地图诞生于南京大学.在教材建设方面,李海晨教授编著的《专题地图与地图集编制》于1984年获全国优秀测绘教材二等奖,被全国大多数高校采用.

20世纪80年代后期,地图学随着遥感技术和信息科学的迅速发展日益表现出数字信息处理的时代特征.1989年黄杏元教授撰写的《地理信息系统概论》一书出版,这是我国第一部地理信息系统教科书,在全国有较大的反响,被广泛采用,推动了地理信息科学教育与人才培养的发展,在我国地理信息科学发展史上具有重要意义[3],该书1995年获全国优秀测绘教材一等奖.自学科创办到20世纪末,南京大学地理信息科学教学科研团队先后承担了多项国家、省部级科研项目,取得了一大批科研成果,1987年荣获国家科技进步二等奖,1992年荣获国家教委科技进步三等奖.科研反哺教学,有力促进了地理信息科学专业的人才培养.

教育部先后将“地图学”专业更名为“地理信息系统”、“地理信息科学”,南京大学的本科生人才培养也随着专业的更名而与时俱进,不断摸索人才培养的创新模式.

一、师资队伍

地理信息科学专业旨在培养掌握地理信息获取、处理、分析和应用的基本理论、知识和技能,具有从事地理信息系统设计、开发、应用以及编制各类地图的专门人才[4].所以,在确定地理信息科学专业人才培养方案时,要结合学科特点,并满足现代社会对这类复合型专门人才的特定需求.地理信息科学是高新技术、边缘科学,而且理论方法发展速度快,软件更新换代频繁,要想办好这个专业,需要有十分雄厚的师资队伍.南大地理信息科学专业实施的是拔尖人才培养战略,长期以来每年本科招生人数控制在20～30人之间,具有少而精的特点.

在师资队伍建设方面,一方面强调“国际化”,直接从海外名校引进高素质的国际化人才,或者促进本土教师的国际名校学术交流,要求至少有1年的海外留学经历,使南京大学地理信息科学专业的人才培养与国际接轨.另一方面强调“符号化”,注重“千人计划学者”、“长江学者”、“国家杰出青年基金获得者”、“教学名师”、“教育部新世纪人才”、江苏省“333高层次人才培养工程”学术带头人等高层次教学科研人员的成长.

由于采取了这些措施,因此许多优秀的海外学者陆续加入南大地理信息科学教学科研团队,壮大了学科力量.目前教师队伍中80%以上有海外留学经历或者直接从海外引进.拥有千人计划学者1人,创业千人计划人才2人,长江学者讲座教授、加拿大皇家科学院院士1人,高等学校教学名师奖获得者1人,3名教师荣获全国高校地理信息系统创新人物奖.尤其是在加拿大皇家科学院院士陈镜明教授的带领下,建设了“碳循环陆气协同遥感”教育部创新团队和“全球变化遥感”江苏省创新团队,进一步壮大了师资队伍的实力.这些教师专业背景各不相同,优势互补,与“地理信息科学”这个新兴边缘学科的特点比较吻合,形成了强大的师资队伍阵容,有利于地理信息科学专业拔尖创新人才的培养.

二、课程体系

南京大学地理信息科学专业的课程体系在继承传统的基础上,借鉴国内外名校的课程设置[5-7],达到洋为中用、兼收并蓄的目的,每四年进行一次课程体系的改革,不断完善优化.

在课程体系设置的过程中遵循四个原则：一是为学生积淀雄厚的外语、计算机和数理基础；二是要使学生有扎实的地理学基础；三是要培养学生的地理信息科学专业兴趣、爱好,并激发求知与探索；四是促进学生对专业知识及其基本技能的掌握,培养发散思维,开阔知识视野,同时对就业和进一步深造要有一定的导向作用.目前形成了公共必修课、专业基础课、专业课和专业选修课四个层次的课程体系.开设的公共必修课有高等数学、大学英语、C语言程序设计等.专业基础课包括人文地理、自然地理、测量学、地图学、地理信息系统概论、遥感概论、地理学实习等.开设的专业课有数据库原理、地理信息系统设计与实现、遥感图像处理、卫星导航定位原理、数字摄影测量、数字高程模型、地图设计与编制、地理建模、地理信息技术、虚拟地理环境、地理信息科学专题讲座、地理信息系统实习、遥感实习、测量实习等.专业选修课有数据结构、计算机图形学、空间数据库、模式识别与人工智能、地理信息系统二次开发、城市规划CAD、地理科学知识讲座、土地利用规划、环境规划与评价等.

在人才培养的过程中,为不断提高课程质量,始终注重教材建设.近十年来先后主编教材十余部,如《GIS设计与实现》、《地理信息系统概论（第三版）》、《地图投影》、《3S技术集成》、《遥感数字图像处理》等.而且比较注重教材的质量,《GIS设计与实现》2005年荣获全国优秀测绘教材三等奖,并列入“十二五”国家规划教材.

在专业课的建设过程中,努力实现专业主干课程的突破,以建设精品课程为目标.地图学课程建设与实践、GIS设计课程建设与创新分别获省级教学成果二等奖.“GIS设计”课程于2007年入选国家精品课程.

三、实验与实践教学

地理信息科学是实践性很强的学科.多年以来,南京大学形成了基础学科与技术科学结合、理论教育与技能训练结合的特色,确立了课程实验、野外实践和综合实习“三位一体”的实验实践教学体系[8].树立了以“学生为本、以提高实践创新能力为目标”的实验教学理念,并落实到教学改革与创新人才培养的全程之中.

我们建设有江苏省高等院校地理与海洋科学实验教学中心,拥有地理信息系统、遥感、测量与制图、3S技术综合应用等与地理信息科学实验教学密切相关的教学实验室,有先进的地图制图（绘图系统）、测量（徕卡GPS、激光雷达测量系统等）、遥感（ASD光谱仪等）等硬件设备,同时拥有ArcGIS、SuperMap、ERDAS、ENVI、GAMMA、VirtuoZo等通用软件.良好的实验教学设施保障了地理信息科学专业课程实验教学的实施.南京大学建设有庐山地理学野外实习基地,为地理信息科学专业自然地理（包括地质、地貌、水文地理、气象气候、土壤地理、植物地理等）、地图、遥感、测量等课程的野外实践教学提供了有力的支持.综合实习安排在大三的暑检测至大四第一学期的前两个月.目的是让学生真实参与实习单位的具体工作,利用所学的专业知识提升实践能力.目前南京大学已与中科院南京地理与湖泊研究所、中国测绘科学研究院等多家单位合作,建立实习基地,共同培养高水平专业人才.

四、科研训练

大学生的科研能力训练和创新能力培养是本科教学的核心任务之一[9].南京大学建设有卫星测绘技术与应用国家测绘地理信息局重点实验室和地理信息技术江苏省重点实验室,软硬件设备齐全,研究开发技术手段先进.近几年先后承担了“863计划”、“973计划”等多项重点项目、自然科学基金等国家级纵向科研课题数十项,获得国家级、省部级科技奖励多次.良好的科研条件促进了各项教学任务的圆满完成,教学与科研形成了良性互动.

在国家自然科学基金委员会人才培养项目的资助下,专门开展了本科生科研训练.同时学生也可以在老师的指导下申请国家、江苏省或南京大学的本科生科研创新项目,开展前沿科学研究.从大二起,学生就可以选择指导教师,参与指导教师承担的科研任务,申请使用重点实验室的软硬件设备,进行科研训练.从大四的第二学期开始进行毕业论文设计,选题都要依托指导教师的科研项目,要经过开题、中期进展报告、论文答辩等环节,历时四个月.毕业论文的撰写是一次完整的科研训练,对地理信息科学专业创新人才的培养来说是一个非常关键的环节.同时积极支持并资助本科生跨出国门参加国际学术会议,展示自己的科研成果,较早地与国际同行交流,了解地理信息科学的最新国际动态.这既开阔了学生的知识视野与眼界,也有利于地理信息科学专业人才培养的国际接轨.目前,南京大学的地理信息科学学科已发展成为具有较大影响的人才培养与科学研究基地之一.

2006至2012年,本科生在校就读期间以第一作者在国内外学术刊物上发表科研论文40余篇.1名本科生获得Geoinformatics2007最佳学生论文奖,获得中国GIS协会2007ESRI杯大学生GIS软件开发竞赛二等奖1次.有二十几名本科毕业生赴美国普林斯顿大学、哥伦比亚大学、波士顿大学、加拿大多伦多大学、德国斯图加特大学等国外著名高校继续深造.特别是2008届的毕业生,有6位同学获得全额奖学金赴美国、荷兰的国际名校攻读博士学位.南京大学地理信息科学专业的毕业生不仅有深厚的理论功底,同时在地图设计与编制、地理信息系统数据库建设与软件开发、遥感图像处理与专题信息提取、测量工程等方面实践动手能力也比较强,因此毕业生也颇受用人单位的欢迎,一次就业率都在100%.

随着大数据与智慧城市时代的到来,地图学、地理信息系统、遥感对地观测与导航定位技术已渗透到经济社会发展的各个领域.新的形势赋予新的使命,南京大学地理信息科学专业将不断探索拔尖创新人才的培养模式,为国家和社会输送更多的地理信息科学高端人才.