刘慧平:爱上GIS教育的精彩人生

发布时间:2019 年 11 月 04 日  本刊编辑部
导读:当GIS成为学生们的思维习惯时,他们就拥有了独到的方法论。不论未来这个行业的技术如何发展,他们都有能力跟进。

  一开始,她意识到GIS是个前景不错的领域,但是没想到GIS会发展到今天的态势。

  据中国地理信息产业发展报告(2019)显示,2018年我国地理信息产业产值为5957亿元,同比增长15%。截至今年6月底,地理信息产业从业单位数量超10.4万家,从业人员超134万人,核心与关键技术取得一大批重要成果。

  这些数据背后,是数以万计的GIS从业者的付出与坚持,更离不开高校GIS教育强大的支撑,它们源源不断地向这个产业输送着人才,给产业带了强大的发展动能。当大众都在关注蓬勃向上的产业发展态势时,今天,我们不妨把目光转向培养人才的高校。

  作为一位知名的高校GIS教授,刘慧平从事GIS教育事业已经30年。30年时间里,刘慧平培养了一批又一批GIS学子,更见证了GIS产业的产生、发展、壮大。沉浸GIS教育的前半生里,刘慧平对培养学子有着独到的见解。本期高端访谈特别邀请北京师范大学地理科学学部博士生导师、教授刘慧平,一起来倾听她对高校GIS教育的解读。

 

  从自然地理学到GIS研究,转角遇见新人生

  上世纪八十年代末,刘慧平在北京师范大学读研究生。此前,刘慧平主修的专业是区域地理学,且成绩优异。按照一般的故事发展逻辑,地理学将会是她人生的背景色。但是刘慧平遇到了GIS,人生的轨迹也因此发生了变化。

  当时,DOS是主流的操作系统,只能进行简单的信息录入和处理。那正好是地理计量革命的时候,尝试用数学的方法解决地理问题,也只是解决表格数据,没有合适的方法进行地图的运算。

  在教育部组织的一次培训班上,刘慧平见到了一个舶来的系统。这个系统可以绘制地图,直接进行运算。这让她非常惊讶,激发了她自行开发的兴趣。“那时候我们都是野心勃勃的,认为可以做中国的Arc/Info。”回想起青春年少,刘慧平神采飞扬。从何着手开发?刘慧平没有更多资料可以参考,只能自己摸索。她尝试将多个软件组合起来,在当时的小型计算机(Mini-Computer)上使用上面的IS系统进行图像处理,之后转到微机上,自己编程并用图形软件AutoCAD连结画图。“没有现成的功能,只能一个个研究。”刘慧平解释,“后来国外商业软件慢慢进入中国,我们才开始真正接触到GIS,GIS也被设计为菜单式操作了。”

  1988年研究生毕业时,刘慧平开发出了一个地理信息系统作为硕士毕业论文。系统基于FORTRAN语言编程,调用AotoCAD和DbasⅡ,能画图,但是计算机性能很弱,内存仅有256K。“每一张图都要自己去分割,去做压缩,非常艰难。”基于这个系统,刘慧平还做出了一个山西小流域水土保持信息系统,完成了小流域土地覆盖图。

  在GIS研发的过程中,虽然要设置大量的命令,且编写的程序不能出错,但是刘慧平却感觉不太难,并感受到了其中的快乐。经过一些实践,她对地理信息内部的算法以及数据结构、关系理解得特别明白,真正从“根”上理解了GIS。

  研究生毕业后,刘慧平成为了北京师范大学地理系的一名教师,之后“放弃”了所学多年的区域地理学,转而去研究GIS,踏上了GIS教育的道路,她用探索GIS教育的方式,探索地理信息科学的更多可能,也开启了一段精彩人生。

  在日常教学中,刘慧平一直把“上好每一堂课,吸引学生爱上地理学”作为自己的责任。为此,每一堂课她都会投入大量的时间和精力进行准备,深入分析每一个知识点以及学生学习中可能产生的问题,准备丰富的分析实例,并以饱满的热情进行教学。她开设的《地理信息系统》课程受到学生的广泛好评。

  除了教学工作,刘慧平还担任中国地理信息产业协会教育与科普专业委员会副主任、中国地名标准化技术委员会(SAC/TC233)委员、学院教学指导委员等职务,长期致力于地理信息科学与教学理论研究工作。

  执教30年,刘慧平不改初心。培养了大批学子的同时,她也成为中国GIS教育界少有的知名女教授。“从事GIS教育的女性相对较少,或许因为它是跟计算机结合得紧密吧。”刘慧平笑道,“可能我在这方面不太笨吧,学软件、学编程,自己琢磨一下就会了,也乐于用定量方法把地理空间等概念做成可视化的成果,这些都让我很有成就感。”

  从“System”到“Science”,教育目标升级

  经过30年的发展,国内GIS已经取得了长足的进步。纵观GIS技术和应用的变化,刘慧平认为,随着计算机技术和GIS软件的发展,软件操作的门槛降低,市场对地理信息人才软件的基本操作、编程能力相对有所下降,但对人才的科学问题理解力要求增强,并且还要求能够提出创新性的解决方案。

  现在地理信息本科专业的名字——GIS中的“S”,已经从System变为Science,即地理信息科学。刘慧平认为这个变化预示着在地理信息处理和应用过程中,有很多独特的问题要解决。针对高校GIS专业培养的人才,中国地理信息产业协会教育与科普专业委员会主任汤国安曾组织大家进行探讨,担任委员会副主任的刘慧平把人才培养类型归纳了一下,大约可以分为软件开发型、GIS应用型和GIS理论方法型。

  她解释说:软件开发型占比较多,尤其偏工科的高校,大多学校以这个为核心进行发展;GIS应用型是依托地理或者农林、水利、土木、环境等专业的GIS培养,这类人才能操作GIS商业软件解决行业问题或学科问题;GIS理论方法型人才较少,但此类人才是专业发展需要的,能推动GIS研究。

  刘慧平将人才培养目标分为三个层次:第一,易就业,GIS专业的毕业生能够满足就业需求,这也是最低要求;第二,满足未来发展要求,毕业生一方面能满足行业发展需要,另一方面能够满足个人发展需要,持续不断地做出不错的成绩;第三,引领学科发展,这是高标准要求。从事GIS教育的这些年,刘慧平一直在思考,GIS专业到底培养的是什么?技能?方法?还是素质?这是GIS教育的大问题。全国200多个设置有GIS本科专业的高校中,大部分还是聚焦GIS技能培养及就业等问题上。

  “目前我们的毕业生大都能满足企业用人需求。但培养行业引领者也是我们的目标,高校应在教学计划中制定系统性提升学生未来能力的课程体系,让他们可以获得更多的东西,未来才有可能脱颖而出。我个人认为,在培养人才时,高校多偏向技能,专业素质强调的太弱。”刘慧平说。

  地理信息科学的学生要具备什么专业素养?刘慧平认为是GIS教育中要重点讨论的。她在出席会议时多次提出“地理空间素养”这一话题。她表示,现在我们可能面临着,学生们会操作SuperMap GIS或者某一款商业软件,当面临实际问题时,对于问题本身缺乏理解能力,也就不知道如何用软件去解决这个问题,甚至会因为对问题错误的理解,用错了GIS方法,得出错误的结论。当要从问题中的地理要素本身出发去理解时,只能求助相关学科教育。所以,高校应在课程设置上向思维培养上发力,培养学生的专业素养。

  在她看来,学校应该把作为GIS一种思维和方法对学生进行培养,当学生们拥有了独到的方法论,不论未来这个行业的技术如何发展,他们都有能力跟进。

  “学生要学会用地理空间思维去理解问题,如此才能将GIS软件功能和相应的方案配套,更好地去解决问题。”刘慧平说,“我认为GIS专业的学生最重要的素质,就是地理空间素质。”

  空间素质决定职业生涯高度

  空间素质是人们运用空间维度思考解决问题的能力。世界上绝大部分发生的事情都带有位置信息,用空间位置把世界上所有的信息组织起来,是一种很特殊的思维方式,这种思维方式对应的最主要学科就是地理学。刘慧平说:“用地点把所有东西组织起来,这是地理学最开始的根。但是地理空间素质培养这个概念,确实是针对GIS培养所提出来的。”

  刘慧平介绍说,具备空间素质的学生需要有三个能力:

  第一是基本认知能力。即对空间概念的认知,比如精度、纬度,包括地点的相邻性、区域性、空间联系。有了空间概念,就可以很容易地理解抽象事物。

  第二是表达能力。只理解空间概念还不行,还要准确地表达出来,就像语言学习,都要从开始的字词到后来的造句。表达是把空间概念变成句子,形成空间思考的语言。GIS可以帮助人们把认识的空间概念准确地表达出来,比如网络分析、拓扑关系等。

  第三是因果分析能力。运用空间概念和空间表达进行因果分析和推理,最终形成一条逻辑线,并总结发现相应的规律。

  “空间思维对各个学科都有影响,所以我们一定培养学生的地理空间素质。”刘慧平说,这两年,刘慧平面向全校非地理专业的学生开设了一个开公课——地理信息系统导论。“经济、数学、法律、语言等各专业的学生都来听课,学得相当认真。因为他们发现用空间思维这个新视角去看待本专业,能有前所未有的发现。”

  根据心理学的研究成果显示,空间思维是人的原始思维,且这种素质是人创新能力高低决定因素之一。对此,刘慧平表示认同:“空间素质决定着人创新能力的高低,所以挖掘培养学生的空间思维非常重要。”

  在日常的教学工作中,刘慧平希望学生能全面理解空间思维,从空间概念、空间表达到空间推理。课堂上,刘慧平通常会把理论和实践结合起来,讲完概念就让学生去表达,待他们能够表达多种概念之后,就列出题目,让他们去推理,整个过程要重复上演好几次。

  依托GIS可以用来培养空间思维,但培养的层次是不一样的。GIS可以起到提升基本空间思维的作用,但是真正的要把不同专业的空间问题理解清楚,还要靠各个学科的基础培养,GIS只是一个帮助理解的工具和手段。

  “如此训练后,GIS就会真正成为一个方法论,学生们才会产生创新的想法,提出创新的解决方案,进而去破解面临的应用问题。”刘慧平总结。

  对话刘慧平

  1、Q:对于就业型技术人才,如何跟上新技术和应用需求,让人才培养处于一个不那么封闭的状态,让学生们能满足产业发展需要并成就自我?

  A:就业型人才比较看重软件实操等工作技能的训练,从教学安排上来说,他们会觉得实操训练和专业理论素质培养存在课时矛盾。

  我认为,专业理论素质是思维逻辑培养,这是必须要有的。但是新的技能方法也要适当跟进。目前部分高校已经在高年级开设职业培训课,针对目前的新技术,比如云计算、大数据、VR等,开设短期的培训课程。此外,学校还可以安排学生暑期到企业实习,让学生多与外界接触,给学生的就业适当加码。

  但是,此类培训和实习不应该占总课程中基础课程的课时和学分,还是要保证专业理论素养的培养时间。

  2、Q:走向社会后,高校对学生专业素质的培养成果,具体体现在哪里?

  A:高校主要熏陶的是思维和方法论,但是这种优势短期内体现不出来。影响的是他们在具体工作中,考虑问题的出发点、全面性、自学能力等都会相对出色一点。但大多时候学生是感觉不到的。也许等学生工龄长一点,这才回想起来,原来大学的专业培养让自己受益终生。大学不是具体哪一门课有用,大学是培养思维的,是一个潜移默化的过程。

  3、Q:有不少您的学生成为了地理信息产业的中流砥柱,对此您有什么感受?

  A:学生走向GIS产业,甚至自己创业,都不是我们“有心栽花”出来的,而是“无心插柳”的结果。比如超图的宋关福,当年他在北京师范大学念书时,我们也没有按照一个总裁的目标去培养他。我们只是以一个系统性的专业课程体系培养学生,培养他们学习专业的方法体系和思维方式,帮助他们实现自己的人生目标。

  很多学生能在地理信息产业之中得到良好的发展,主要还是因为个人的突破能力很强,他们投身产业中,支持推动甚至引领产业发展,我觉得很自豪。学校培养的思维方式可能在其中发挥了作用,使他们可以比较全面、系统性理解所在的产业,甚至看到未来。

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