陳杰 劉慧敏 鄧敏

[摘 要]人工智能的浪潮已在全球范圍內(nèi)席卷各行各業(yè)。各大企業(yè)紛紛釋放人工智能相關(guān)功能的崗位需求，倒逼遙感研究方向的研究生教育改革。因此，在大數(shù)據(jù)與人工智能背景下，需要培養(yǎng)體系從深層次推動研究生課程教學的改革與創(chuàng)新發(fā)展。思考如何完善融合人工智能知識的遙感類研究生課程教學各重要環(huán)節(jié)的建設。

[關(guān)鍵詞]大數(shù)據(jù);人工智能;實踐教學

[基金項目]2018年9月中南大學學位與研究生教育教學改革項目“新工科背景下遙感科學與技術(shù)研究生培養(yǎng)體系優(yōu)化與實踐研究”（2018JG32）

[作者簡介]陳 杰（1980—），男，湖南衡陽人，博士，中南大學地球科學與信息物理學院副教授，主要從事人工智能的遙感應用研究;鄧 敏（1974—），男，江西撫州人，博士，中南大學地球科學與信息物理學院教授（通信作者），主要從事地理時空大數(shù)據(jù)分析研究。

[中圖分類號] G643.0[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）45-0-02[收稿日期] 2020-05-17

一、引言

人工智能的巨大價值將使其在中國實現(xiàn)“世界制造強國長期發(fā)展戰(zhàn)略目標”的任務中扮演引擎作用[1]。2017年國務院發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》給測繪行業(yè)指出了從信息化邁入到智能化測繪4.0時代的技術(shù)發(fā)展機遇[2]。隨著遙感地理信息服務不斷融入大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，目前人才培養(yǎng)體系下成長的研究生已難以為各大IT企業(yè)提供具有競爭力的策略和方案。即傳統(tǒng)培養(yǎng)體系下的遙感方向研究生，會慢慢失去作為企業(yè)核心競爭力的主流人才的機遇[3]。人工智能的大環(huán)境下，傳統(tǒng)的測量儀器與數(shù)據(jù)處理技術(shù)不再是常態(tài)。測繪學科的內(nèi)涵、外延將進一步延伸，信息化與智能化趨勢會越來越明顯[4]。融入人工智能的遙感方向研究生人才培養(yǎng)無疑是推動此次智能化測繪4.0革命的重要內(nèi)容之一。其目的是為未來儲備更有競爭力的人才，以便符合相關(guān)行業(yè)發(fā)展與專業(yè)教育發(fā)展的需要。

因而，在大數(shù)據(jù)與人工智能背景下，需要培養(yǎng)體系深層次推動研究生教育教學的改革與創(chuàng)新發(fā)展。本文結(jié)合現(xiàn)有遙感方向人才培養(yǎng)特點，與學校遙感學科自身發(fā)展的優(yōu)勢，思考如何完善融合人工智能知識的遙感類研究生課程教學各重要環(huán)節(jié)的建設。

二、完善人工智能遙感應用的教學內(nèi)容

（一）加強計算思維與空間認知能力培養(yǎng)

計算思維是運用計算機科學的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動[5]。結(jié)合對人工智能的遙感大數(shù)據(jù)信息理解和認知，需要學生在學習遙感相關(guān)原理之后，在教師的引導下思考如何利用人工智能技術(shù)從海量遙感數(shù)據(jù)中挖掘地表空間現(xiàn)象或過程蘊含的規(guī)則或知識[1]。另外，基于遙感數(shù)據(jù)的空間認知是一個空間關(guān)聯(lián)的過程，人們通過空間認知對地物目標的空間特性、相對位置等信息進行獲取、歸類、記憶、描述等[3]。因此，需要引導學生思維向分析和解決大數(shù)據(jù)問題的方向拓展，培養(yǎng)學生基于遙感影像數(shù)據(jù)的視覺圖解，從而認知地理環(huán)境過程的綜合信息的能力。

（二）完善人工智能相關(guān)的理論基礎(chǔ)知識

遙感科學是一門綜合性較強的學科，不僅需要物理、數(shù)學、地理的理論知識，還要從機器學習、計算機視覺和人工智能等相關(guān)學科吸收精華[6]。除開設一般的遙感課程之外，有選擇性地補充學習人工智能的基礎(chǔ)課程。這些課程的學習有利于學生在積累了遙感知識后，能思考并選擇采用相應人工智能技術(shù)來解決遙感應用的問題。因此，在培養(yǎng)方案中可適當增設涵蓋數(shù)據(jù)科學、統(tǒng)計學、計算機科學在內(nèi)的基礎(chǔ)理論模塊，有利于學生構(gòu)建融合人工智能的遙感應用知識體系。

（三）注重與現(xiàn)有遙感類課程的融合教學

在將人工智能理論與方法融入遙感方向的研究生教學中，要注重與現(xiàn)有研究生培養(yǎng)體系的知識融合。這要求在給研究生開設遙感專業(yè)課程時，既要對背景、現(xiàn)狀、關(guān)鍵科學問題發(fā)展進行概要介紹，也要對所涉及的人工智能技術(shù)方法進行簡要引入，這樣才能讓研究生對相關(guān)知識有清晰的認識理解，并能舉一反三。通過讓學生對前沿領(lǐng)域研究的內(nèi)容與方法進行歸納總結(jié)，形成對現(xiàn)有課程所學到知識的延伸，促進學生聯(lián)系問題和需求來梳理知識體系，從而形成系統(tǒng)的認識[7]。因此，要注重新增人工智能理論和方法的內(nèi)容與現(xiàn)有遙感類課程內(nèi)容的融合教學。

三、推行遙感應用導向的多層教學保障

（一）知識傳授要兼顧廣度與深度

為引入人工智能知識，任課老師不能顧及人工智能理論方法的各方面，若僅對該領(lǐng)域的研究成果進行宏觀介紹，則難以對學生產(chǎn)生足夠的吸引力。因而，任課教師一方面可引導學生查閱人工智能理論方法的相關(guān)文獻，另一方面要在課程中引入些同學們感興趣、與研究方向相關(guān)的內(nèi)容，這樣能提高學生接受知識的針對性。由于人工智能與遙感大數(shù)據(jù)的復合型、交叉型的知識融合特點，可在教學過程中向?qū)W生介紹收集整理的多學科、多領(lǐng)域的應用案例，是為既要體現(xiàn)遙感大數(shù)據(jù)智能處理的教學特色，又能培養(yǎng)研究生人才的綜合應用能力。

（二）利用多型方式開展實踐教學

實施以學生為主體、以問題為導向、以任務為驅(qū)動的教學模式[8]。引導學生將課程聯(lián)系導師研究項目，使其能了解所做研究的背景與基本認知框架，找到問題的領(lǐng)域地位，提升積極性和創(chuàng)造力。聘請不同領(lǐng)域的專家對問題進行講解，使得學生能夠結(jié)合生產(chǎn)實際需求去分析人工智能技術(shù)的遙感應用問題。這樣，通過聯(lián)合多類實踐途徑，促使學生從多個角度進行考慮，培養(yǎng)研究生解決實際問題的能力。此外，在課程教學大綱設計上，也可遵循“OBE”理念，通過校企共同調(diào)研，結(jié)合遙感行業(yè)的人工智能技術(shù)發(fā)展趨勢，吸納行業(yè)大型企業(yè)以及教育專家，討論設計實踐教學方案[9]。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)新時代下人工智能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，調(diào)整課程的知識結(jié)構(gòu)與專業(yè)實踐的安排，補充學科應用案例庫。

（三）教師教學能力培養(yǎng)體系構(gòu)建

人工智能的大浪如此兇猛，迫切需要有相應背景的教師帶領(lǐng)學生融入巨大的技術(shù)變革中，并在遙感與人工智能相互融合的人才培養(yǎng)模式中，扮演導航員與知識傳播者的角色。為此，教師調(diào)整自己的專業(yè)結(jié)構(gòu)，探索人工智能技術(shù)與遙感科學技術(shù)的契合點，在原有學科基礎(chǔ)上拓寬人工智能專業(yè)教育的內(nèi)容[2]。學校與學院可根據(jù)自身發(fā)展目標制定教師智能化發(fā)展計劃，根據(jù)發(fā)展計劃有步驟、措施提高教師的智能化教學能力[10]。也可拿出激勵措施，來表彰教師的智能化轉(zhuǎn)換的表現(xiàn)，鼓勵教師本人不斷加強信息化、智能化教學的理論修養(yǎng)。

四、結(jié)語

人工智能技術(shù)將無處不在地融入遙感所涉及的一系列從原理到應用的整個領(lǐng)域。本文注重以系統(tǒng)性思維、創(chuàng)新性思維作為遙感方向研究生培養(yǎng)的人工智能教育的重要基礎(chǔ)，通過融合人工智能原理與方法相關(guān)知識完善遙感類課程教學的內(nèi)容，實現(xiàn)對遙感方向研究生的培養(yǎng)向生態(tài)、持續(xù)、智能、跨界發(fā)展的教學模式發(fā)展。通過研究生培養(yǎng)過程課程教學的改革，推動對學生的項目實踐技能的培養(yǎng)，引導學生將理論與實際相結(jié)合。

參考文獻

[1]陳杰，康雯，劉慧敏.人工智能時代背景下的遙感課程教學實踐思考[J].教育現(xiàn)代化，2019，6（2）：176-178.

[2]張靜，梁同立，鄧超.基于人工智能發(fā)展的測繪人才培養(yǎng)體系改革[J].測繪工程，2019，28（3）：76-80.

[3]周立，盧霞，呂海濱，等.智慧時代的空間信息人才培養(yǎng)：挑戰(zhàn)與應對[J].測繪通報，2020（4）：147-151.

[4]甘夢仙，胡鵬.新工科階段測繪高等教育的智能化[J].工程技術(shù)研究，2019，4（10）：232-233.

[5]陳凱泉，何瑤，仲國強.人工智能視域下的信息素養(yǎng)內(nèi)涵轉(zhuǎn)型及AI教育目標定位[J].遠程教育雜志，2018，36（1）：61-71.

[6]陳一祥，姜杰，李文梅，等.大數(shù)據(jù)智能時代“遙感原理與方法”創(chuàng)新教學探索[J].教育現(xiàn)代化，2018，5（36）：112-113.

[7]張自強，趙京.工科研究生培養(yǎng)體系中概述類課程的幾點思考[J].教育教學論壇，2020（2）：292-293.

[8]馮曉麗.基于個性化人才培養(yǎng)的主動實踐教學思考[J].中國大學教學，2015（2）：84-86.

[9]傅冬穎，遲劍，孫海民.新工科背景下大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)實踐教學體系研究[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2019，18（17）：250-252.

[10]張圣菊，王新剛，潘志宏，等.培養(yǎng)體系構(gòu)建[J].科技創(chuàng)新導報，2018，15（23）：215-217，219.

Thoughts on the Teaching of Remote Sensing Graduate Courses Integrated with Artificial Intelligence

CHEN Jie， LIU Hui-min， DENG Min

（School of Geosciences and Info-physics， Central South University， Changsha， Hunan 410083， China）

Abstract： The wave of artificial intelligence has swept all walks of life across the globe. Major companies have released job requirements for artificial intelligence-related functions， forcing graduate education reform in the direction of remote sensing research. Therefore， under the background of big data and artificial intelligence， it is necessary for the talent-cultivation system to promote the reform and innovation of graduate course teaching from a deep level. By combining the characteristics of graduate student cultivation in direction of remote sensing， this paper considers the teaching of graduate courses that integrate artificial intelligence knowledge.

Key words： big data; artificial intelligence; practical teaching