中南大学邓敏教授：大知识时代GIS专业人才培养的探索与实践

中南大学地球科学与信息物理学院副院长 邓敏教授

2021年12月11日凌晨，第九届高校GIS论坛的主会场依然灯火通明，邓敏教授还在和工作人员一起仔细把关各个环节，直到最后一刻。作为本届论坛的组织者，他在工作中时刻彰显着“干练”与“冲劲”四个字，而在教学与人才培养方面同样如此，由他作为第一完成人的“大数据时代地理信息科学专业人才培养模式的创新探索与实践”获评第九届高校GIS论坛“优秀教学成果奖”。构建全新的人才培养体系、打造模块化课程和开放式课堂、开展沉浸式思政……邓敏教授和他的团队在大知识时代探索出了一条GIS专业人才培养的创新之路。

时隔半年再见邓敏教授，他对教育和人才培养的热忱给笔者留下了深刻的印象。技术的迭代促进行业与学科的飞速发展，如何坚持对科学研究的不断探索，如何在教育教学中作出提升与变革，一起来听他的见解。

1充分发挥院校特色优势，构建三位一体人才培养体系

记者 : 请您介绍下2021第九届高校GIS论坛的“优秀教学成果奖”获奖作品——“大数据时代地理信息科学专业人才培养模式的创新探索与实践”的主要内容？

邓敏： 这项成果面向十年以来大数据时代对行业需求的变革，对地理信息人才培养问题进行了深入的探索和研究，内容可以分为四个方面。一是建立了一支高水平的教学团队。没有一流的师资，不可能培养一流的人才。我们现有专职教师27人，其中国家杰青1人，长江学者特聘教授2人，青年长江1人， 科技 部中青年科技创新领军人才1人，湖南省杰青、优青3人，这些都是地理信息人才培养的精兵强将。

二是构建了一个特色鲜明、层次清晰、与时俱进的人才培养体系。根据大数据时代地理信息人才需要掌握的知识结构体系，相应制定了与时俱进的人才培养体系。充分发挥中南大学理工结合的高校特色，构建了地学思维、计算思维与工程思维三位一体的人才培养方案。地学思维强调要面向地球科学，计算思维特别关注将思想从计算机科学的视角实现出来，工程思维则要面向应用，以解决实际问题为根本导向。

三是建设了一批一流核心专业课程和专业教材。瞄准国家和行业需求，兼顾学科基础与专业前沿，构建了“学科基础理论-多源数据管理-科学计算基础-时空数据分析-GIS开发应用”理论与实践紧密结合的五大课程模块体系。紧跟学科发展前沿，建设了《地理信息系统原理与应用》、《地图学概论》、《空间分析》等省级精品课程和创新教材，通过科研反哺教学，保障了课程内容的前沿性。

四是塑造了“授人以渔”的教学理念，打造开放式精品课堂。团队遵循由“知识灌输”逐渐向“思想启迪”转变的教学理念，构建了自主可控的全方位开放课堂，打破了传统被动式知识学习模式，完成了学生向课堂教学参与者的转变。

记者:  这项教学成果中，最具创新性的地方体现在哪里？

邓敏： 一方面我认为发挥了中南大学的自身优势来突出创新性，即前面提到的集地学思维、计算思维、工程思维三位于一体的人才培养体系。中南大学地球科学与信息物理学院有两个一级学科：地质资源与地质工程、测绘科学与技术，地理信息科学主要以地球作为研究对象，我认为要把地球科学的地学思维融汇进来，这也是地理信息科学问题探索的源头；关于计算思维，面对当前的知识服务，在大量的数据面前，算法模型既要精准，也要跑得动；除此之外，还要有工程思维，中南大学的校训是知行合一、经世致用，近年来国家一直在强调校企联合、产学研用，要求学生具备工程思维，能够解决应用中的实践问题。

另一方面是“全方位、开放式”的课堂教学。我和团队在2015年打造了全校的精品示范课程，这是教学理念的转变，根本上改变了知识灌输性的课堂形式，建设成为全方位、开放式的课堂教学。培养学生质疑性、批判性的思维是高校课堂重要的教学目标。我们在设计课程时，让学生做主角，老师担任引导者的角色。比如将学生分为三到四人一组，分工合作准备课件、登堂讲课以及课堂答疑等工作。学生间直接交流，使得质疑的阻力变小，提出问题的可能性相应提高，能够形成较为平等的对话。教师则在其中扮演着引导的角色，需要对课堂的秩序和进度进行掌控。这样就打造出一个课堂的新模式，让老师轻松地教、快乐地教，学生轻松地学、快乐地学，营造出良好的课堂氛围。相应的，这对教师水平也提出了更高的要求。

2021第九届高校GIS论坛—中南大学名师进高校活动

2积极革新课程教材，大知识时代势在必行

记者:  “大数据时代地理信息科学专业人才培养模式的创新探索与实践”在课程体系和教学方式上有哪些新的改革？

邓敏： 从大数据时代到最近这两年，大家听到比较多的一个概念是“知识服务”。我认为我们正在从大数据的时代转向大知识的时代，因为现在面临的问题都是综合性的，不再是单一学科的知识能解决的，有些是跨学科，有些则是跨理念。

所以在育人模式和课程体系上，我们以国家重大战略和行业应用需求为牵引，如大数据战略、城镇化战略需求，智能资源监测体系等，结合学科专业特色，通过大数据分析地理信息学科专业人才的知识结构与能力需求，优化人才培养方案，形成“地理信息+X”多学科交叉融合的育人模式，同时制定相应的课程体系。例如，地学方面开设了《普通地质学》这门课程，计算思维方面开设了《空间数据库》、《空间分析》等相关课程，工程思维方面开设了《GIS工程应用》等课程，砍掉了相类似的冗余课程，如《城市空间信息系统》、《土地管理信息系统》等，打造一个逻辑有序、支撑有效的课程体系。

教学方式上的改革，主要是从灌输式教学到思想启迪式教学的转变，打造一个全方位开放的课堂，具体体现在思政教学和大作业体系。今天我们面临着一个重要问题，千禧年代大学生的成长背景和他们对社会认知的角度，和我们这代人不一样，很多老师的教学方法不再适用于当前的学生群体，这一点尤其体现在思政类课程当中。在课堂上如何融入思政？不是简单地喊口号，要融入专业学习过程中，在无形之中对学生产生影响。我们团队深入挖掘专业课程知识点的思政教育元素，构建了思政案例库并渗透到专业知识教学过程中，发展了思政元素与专业课程教学知识点深度融合的新型课程思政教学范式。如中南大学杨善慈教授在20世纪60年代提出了“杨赤中滤波推估法”，“赤”代表红色，“中”代表中国，为滤波推估法起名“杨赤中”，无疑彰显着杨善慈教授的爱国情怀。这样的教学内容既有专业知识科普，又使得思政教育看得见、摸得着、记得住，做到立德树人“润物细无声”。

大作业体系方面，我和团队的几位老师会联合给学生布置一个综合性较强的大作业，加强他们对各个模块知识的掌握程度。在此基础上我们提出了DTMSP的大作业体系来帮助学生掌握系统的知识点——D是Data数据，T是Theory理论，M是Model模型构建，S是System系统设计，P就是Policy政策知识背景。学生有应用任务牵引，选什么数据？用什么理论建模？怎样进行模型构建？如何开展系统设计？使用哪种算法？这一套流程下来，可以培养地理信息科学专业学生的需求认同、知识理解以及在解决实际难题时的分析理解与举一反三能力。

记者:  有人认为，GIS教材更迭速度与时代的发展速度不匹配，您怎样看待这个问题？对此您和团队是怎样应对的？

邓敏： 我们的专业与IT行业关系密切，知识更新得快，行业发展也快。教材与专著不同，影响范围更广，相对来说还是要成熟、慎重一点。编写教材需要选择经典、具有代表性又比较易懂的案例，例如《空间分析》，每讲完一次我都会补充、记录一些新内容，从原来的数据挖掘、空间数据挖掘、时空数据挖掘，到后来的时空大数据挖掘、时空知识挖掘，专业领域层级不断地涌现出新概念、新内容，教学时要将最新的知识传授给学生，但对于教材而言则需要仔细斟酌，因此在出版速度上会存在一定的滞后性。另外编写教材需要因校制宜，不同院校的培养目标与侧重点不同，很难全国上下统一使用一本规范教材，这也会影响教材的更新速度。

我认为一定要选正确的人去写正确的书。我们团队非常重视教材的编写与更新，鼓励老师做科研要奉献于教学，科研反哺教学。教材的内容需要浅显易懂，出书的工作既会让学生对自己的任课教师有信心，同时也能够促进老师对课程内容进行更加深入的钻研。当前，我也在组织教师团队做这项工作，我正在编写《泛在地图信息动态感知及应用》，李海峰教授在编写《地理空间智能》，我们想要把最新最好的科研成果教给中南大学的学生，同时也希望出版的书籍能够惠及更多的学生。

记者:  很多教学改革方案中都在提倡开展第二课堂，在您看来，什么样的第二课堂是成功的？

邓敏： 第二课堂是课堂教学的延续、补充和深化，能够在实际教学中做到这点就是成功的。

地理信息学科的教学内容集中在理论知识、技术方法和应用三个层面，第二课堂的开设是很有必要的。我们每个学生都会分配一位业务导师，学院以学科竞赛与创新 创业 项目为第二课堂，鼓励学生参加国家、省级、校级大学生创新训练项目以及全国GIS大学生应用技能大赛等比赛项目。除此之外，学院还依托教育部、自然资源部、湖南省重点实验室，打造了以自然资源大数据为特色的本科校外实践教育基地，培养学生的创新意识、空间思维与批判思维，提升学生理论与实践相结合的能力。

中南大学与湖南省第三测绘院共建大学生校外实践教育基地

3新时代呼唤新能力，实现自我提升是关键

记者:  对于“大数据时代地理信息科学专业人才培养模式”，您和团队未来是否有新的计划？

邓敏： 大数据让我们更加全面地了解现实世界的各种状况，但大知识时代的到来，要求我们要有大技术，即学科交叉融合。比如说GIS跟测绘、地质、计算机、数学和地理都有关联。不同的学科有不同的技术，这就需要多学科交叉融合产生大技术。大知识时代，人才的培养模式也要与时俱进。

首先是培育人才的思路，我认为我们不应该具体指定学生需要掌握什么知识，而是培养他们获取知识的能力，这也是真正高质量人才的核心，未来的人才需要“一专多能”，相同的知识与技能可以灵活应用在不同的领域。

其次是课程设置更加注重综合性与交叉性。我们要把专业的基础课程、核心课程控制好，课程要在数量上做减法，在质量上做加法。学生的学分也应该在此基础上适当减少，分配出更多的精力到实践应用中。

第三是教学内容要注重基础和前沿。一定要把最新的科研成果融入到教学内容中，若不能立即出版教材，也可以用讲义代替，让学生学到“真本事”。

第四是教学方法要更有趣味性。一方面我们要坚持开放式的精品示范课堂，另一方面做PPT、做材料时需要注重趣味性。将学生感兴趣的内容与专业知识相结合，例如在PPT中穿插表情包。

最后，课程思政需要坚持。每个人在享受时代红利的同时也应该担负相应的责任，要让学生在学习专业知识时拓展视野和格局，体会到我坐在教室里确实应该努力学习，为将来更好地服务于国家、学校和专业的建设与发展。

记者:  您和团队想要通过这种新的教学模式培养出具备哪些能力的人才？站在高校教师的角度上，您认为大数据时代对学生提出了哪些要求？对高校教师本身提出了哪些要求？

邓敏：我希望他们第一能够具备团队意识。例如在空间分析课程中，一个班级被分为七个小组。一个小组的成员要一起备课、完成PPT，从讨论选材、讲课内容、材料获取到最终呈现、回应其他同学提出的问题，全过程都要求团队成员具备团结合作的意识。今天的社会很多任务不再是靠单打独斗就能完成的，小的层面体现在专业课程上的分工协作，大的层面即是为国家做贡献，强化个人担当使命的意识。

第二，自主学习和知识归纳能力。当前技术更新迭代速度很快，以地理信息科学专业为例，今天在课堂上学到的知识，等到走出校门的时候可能有一部分就已经过时，因此，自主学习的能力、知识获取的能力，同样也是终身学习的能力，是在当下世界的立身关键。地理空间智能的终身学习，可以理解为让我们的模型不断适应环境的变化。当然，其他专业同样如此，通过不断学习适应社会、适应世界，培养学生形成正确的世界观。

第三，适应国家需求的能力。要意识到个人在这样的环境下读书，是由国家来提供、培养，学生未来的所想所做也要站在国家高度。这不是喊口号，国家有需求，我们行业也有需求，如果大家都不想承担责任，这个社会如何进步？

从具体要求上看，学生要有自制力。大数据时代网络 社交 无处不在，学生不应将碎片化时间沉迷于无意义的社交网络平台娱乐中，自主的时间应该利用起来；学生还要有知识获取、积累的能力。网络是一把双刃剑，要学会抵御消磨时间，也要充分利用 互联网 资源，将碎片化的信息合理组织、积累起来。还要有扎实的数理基础。不管是大数据、人工智能，还是过去的数据统计，都必须将数理基础作为一种逻辑思维贯穿于个人的学习、工作生涯。最后是想象力，因为不同的领域、不同的学科若想在知识上相互融合、互相启发，要有创新的想象力。我经常和学生说：“你们不要被 手机 绑架了，该多休息多睡觉。只有多睡觉，多休息，你才会有充足的精力去发挥你的想象啊！梦都不会做哪里有想象呢？”

作为教育工作者，我们应该多去理解、了解学生的特点，把握来自各个地方的学生的不同特点，教学甚至做思想工作时，内容才会有的放矢、事半功倍。同时，教师一定要不断提升自己的科研能力，我们也要终身学习，不做科研的老师绝对不是好老师。另外，必须要有老师的责任感和热情，要舍得投入，牢牢记住教书育人的责任和使命。教学与科研如鸟之双翼，相辅相成。相比科研，教学无疑需要投入更多时间与精力，这就要求高校教师多一些“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干”的奉献精神。

4坚守论坛初心使命，学研育人共促发展

记者:  中南大学是上届论坛的主办与承办单位，您作为负责人也全程参与了论坛的组织工作，对此您有何感想？在第十届论坛即将举办之际，能否谈谈您对本次论坛有何期望？对论坛未来的发展有何展望及建议？

邓敏： 回望第九届高校GIS论坛的开展，精彩与感动仍历历在目。在建党百年的时代背景下，论坛的初心与使命就是为大家做好服务，把活动办得越来越好。学术前沿、学科建设、人才培养、创新创业以及产业发展都是与我们行业密切相关的内容，设置多个模块的目的就是为了全方位、多角度培养高质量人才。

从主办方到参会成员，无不在为产业发展助力、为学生发展服务，在这个过程中许多优秀的专家学者拨冗莅临，讲述自己的故事与经验，李德仁院士、黄杏元老师和方裕老师在耄耋、古稀之年还亲自前来交流分享，相信参与论坛的无论是青年教师，还是年轻学子都会被深深感动。我相信，在各方努力下，论坛品牌将进一步发扬光大，不论是学术研究还是教书育人，都能进一步让大家通过参与论坛收益更多！

邓敏教授与中南大学师生第九届高校GIS论坛合影

下一届论坛的主题是“转型与赋能”，我们的社会、学科都在面临转型问题，需要地理信息为行业发展、国家发展赋能。地理信息是国家基础性的、战略性的信息资源，特别是在当下疫情时期，国家各个行业对地理信息的需求程度更高，我们要通过论坛明确、强调、发挥地理信息的重要作用，促进地理信息产业的高质量发展，我非常希望通过论坛能够真正进一步推动企业与高校的强强联合。

人物介绍

邓敏：中南大学二级教授，教育部“长江学者”特聘教授、科技部中青年科技创新领军人才、教育部新世纪优秀人才、湖南省科技领军人才、全国宝钢教育优秀教师等。

现担任地球科学与信息物理学院副院长，湖南省地理空间信息工程技术研究中心副主任；兼任中国测绘学会地图学与GIS工作委员会副主任委员、中国GIS理论与方法专业委员会副主任委员、中国自然资源学会资源大数据委员会副主任委员、中国GIS教育与科普工作委员会副主任委员。担任《Journal of Geovisualization and Spatial Analysis》、《测绘科学技术学报》、《测绘通报》等期刊编委。

致力于时空大数据挖掘与智能服务的理论、方法及应用研究，主持国家自然科学基金重点项目、面上项目6项，国家863课题、国家重点研发计划子课题、国家军工高分专项课题等科研项目20余项，发表SCI/SSCI论文80余篇，授权国家发明专利20余项，出版专著4部，教材2部，译著1部，获国家科技进步二等奖1项，省部级一等奖4项、二等奖3项，省部级教学成果奖2项。