地理信息系統(tǒng)（ＧＩＳ）專業(yè)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)研究

文章編號(hào)：1962-5913(2008)13-0068-03

摘要：地理信息系統(tǒng)(GIS)是與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)有著密切關(guān)系的專業(yè)，本文在分析GIS同相關(guān)計(jì)算機(jī)課程關(guān)系的基礎(chǔ)上，對(duì)GIS工程專業(yè)的計(jì)算機(jī)教學(xué)課程內(nèi)容進(jìn)行了四個(gè)層次階段的劃分，并就計(jì)算機(jī)課程教學(xué)實(shí)踐介紹了自己的教學(xué)體會(huì)。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；GIS；計(jì)算機(jī)課程；教學(xué)研究

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1引言

隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)和空間信息科學(xué)的飛速發(fā)展，以地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感(RS)和全球定位系統(tǒng)(GPS)為技術(shù)核心的數(shù)字地球概念已經(jīng)滲入人心，世界各國(guó)都在致力于國(guó)家基礎(chǔ)地理信息建設(shè)，地理信息技術(shù)人才成為市場(chǎng)的寵兒，面臨21世紀(jì)信息時(shí)代的挑戰(zhàn)，如何在較短的時(shí)間內(nèi)培養(yǎng)大量社會(huì)急需的技術(shù)人才，成為擺在高校面前嚴(yán)峻的課題。GIS是計(jì)算機(jī)硬件、軟件支持的地理信息數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、檢索、分析處理、顯示的一門科學(xué)與技術(shù)。它主要涉及地理學(xué)、測(cè)量學(xué)、地圖制圖學(xué)、攝影測(cè)量、遙感科學(xué)等專業(yè)領(lǐng)域[1]，是以計(jì)算機(jī)為主要工具的工程技術(shù)性科學(xué)，如何在GIS課程教學(xué)體系中，合理地組織相關(guān)計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)，把計(jì)算機(jī)課程講好，成為GIS專業(yè)計(jì)算機(jī)任課教師的一項(xiàng)研究課題。

2GIS與相關(guān)課程的關(guān)系分析

2.1GIS與機(jī)助制圖的關(guān)系

機(jī)助制圖是GIS的主要技術(shù)基礎(chǔ)課程，是GIS的前身，又稱作數(shù)字地圖系統(tǒng)，它涉及GIS中空間數(shù)據(jù)采集、表示、處理、可視化和空間數(shù)據(jù)處理，從大比例尺的數(shù)字測(cè)圖、電子平板到小比例尺地圖編輯出版、專題制圖、電子地圖及數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，其主要功能強(qiáng)調(diào)可視材料的顯示和處理，忽視空間實(shí)體的非圖形屬性特征，然而GIS地學(xué)分析中卻非常重視該屬性數(shù)據(jù)。

空間分析是二者的主要區(qū)別，功能完善的GIS除包含機(jī)助制圖的所有功能外，還具有空間分析功能，機(jī)助制圖目前局限在圖文辦公自動(dòng)化、專題地圖制圖方面[2]，一個(gè)完善的GIS需要對(duì)多層圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)實(shí)行深層次的空間分析，來(lái)提供管理、規(guī)劃和決策信息，諸如疊置分析、緩沖區(qū)分析、地形分析等。

2.2GIS與CAD的關(guān)系

CAD是計(jì)算機(jī)技術(shù)用于機(jī)械、建筑、工程的自動(dòng)化系統(tǒng)，它的圖形產(chǎn)品從航天飛機(jī)到超微集成電路等，應(yīng)用范圍廣泛。GIS與CAD的共同特點(diǎn)是二者都需要有參考系統(tǒng)，都能處理圖形數(shù)據(jù)的空間關(guān)系，CAD的圖形功能強(qiáng)大，表現(xiàn)在其處理規(guī)則幾何圖形及其組合上，對(duì)非圖形的屬性數(shù)據(jù)處理不強(qiáng)。GIS處理地理空間的自然和社會(huì)目標(biāo)現(xiàn)象，圖形屬性數(shù)據(jù)可以頻繁互操作，具有鮮明的專業(yè)化特征，處理海量地理信息的能力也遠(yuǎn)非CAD能比。CAD具有強(qiáng)大的圖形處理能力和豐富的圖形符號(hào)的特點(diǎn)，在工程應(yīng)用上比較成熟，基于CAD開(kāi)發(fā)的GIS軟件在市面上也見(jiàn)得到。

2.3GIS與DBMS的關(guān)系

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)DBMS目前一般指關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，如FOXPRO、SQLSERVER、ORACLE等。它們一般作為事物處理的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，如人事檔案信息系統(tǒng)、學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)等。GIS的屬性數(shù)據(jù)庫(kù)也可以使用DBMS作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分，如ARC/INFO軟件可以使用常規(guī)DBMS作屬性數(shù)據(jù)管理。但二者區(qū)別是，GIS不僅需要有功能強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)管理的功能，而且還需要有圖形采集管理、空間數(shù)據(jù)可視化和空間分析等功能。所以GIS功能更加強(qiáng)大和復(fù)雜。事物的查詢不僅需要屬性信息而且還需要空間地理坐標(biāo)來(lái)定位。

2.4GIS與遙感圖形圖像處理系統(tǒng)的關(guān)系

遙感圖形圖像處理系統(tǒng)是專門用于對(duì)遙感圖像數(shù)據(jù)處理進(jìn)行分析的軟件。主要強(qiáng)調(diào)對(duì)圖形圖像數(shù)據(jù)的幾何處理、灰度處理和地物專題信息提取，遙感數(shù)據(jù)是GIS的重要數(shù)據(jù)源。遙感數(shù)據(jù)經(jīng)遙感圖像處理系統(tǒng)處理后，用作GIS的背景地圖或經(jīng)過(guò)分類的專題信息系統(tǒng)進(jìn)行GIS與遙感的集成分析。

許多圖形圖像處理系統(tǒng)的制圖功能強(qiáng)大，可以設(shè)計(jì)豐富的符號(hào)和注記，進(jìn)行圖幅整飾，專題地圖生產(chǎn)等?；跂鸥竦腉IS除能進(jìn)行遙感圖像分析外，還有諸如空間疊置等空間分析的功能。但由于其缺少實(shí)體的空間關(guān)系描述，很難進(jìn)行基于地理實(shí)體的空間分析和空間查詢。目前，二者的發(fā)展趨勢(shì)是走集成化的道路。

3GIS專業(yè)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)研究

3.1計(jì)算機(jī)課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)置

基于上述計(jì)算機(jī)相關(guān)課程的對(duì)比分析，根據(jù)GIS的專業(yè)特點(diǎn)和對(duì)計(jì)算機(jī)教育的要求，同時(shí)兼顧學(xué)生計(jì)算機(jī)知識(shí)領(lǐng)會(huì)能力和專業(yè)技能提高的循序漸進(jìn)過(guò)程，對(duì)GIS工程專業(yè)的計(jì)算機(jī)教育及課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)置分作如下四個(gè)層次階段。

(1) 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)階段

該階段的計(jì)算機(jī)教學(xué)以講授計(jì)算機(jī)的基本理論和常用軟件的應(yīng)用。主要內(nèi)容有：計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)知識(shí)、操作系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化軟件使用、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)、信息管理基礎(chǔ)知識(shí)、計(jì)算機(jī)安全及病毒防治等內(nèi)容。以學(xué)生上機(jī)實(shí)習(xí)為主，課堂教學(xué)為輔的方式，教學(xué)目標(biāo)是：掌握計(jì)算機(jī)的軟硬件知識(shí)；熟悉操作系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化及相關(guān)軟件的使用；掌握用計(jì)算機(jī)收集、管理和處理數(shù)據(jù)及文檔信息的能力；掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本知識(shí)并能使用網(wǎng)絡(luò)的常用工具。

該階段要求學(xué)生參加山東省計(jì)算機(jī)統(tǒng)考或國(guó)家計(jì)算機(jī)等級(jí)考試，達(dá)到一級(jí)合格水平。

(2) 計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程及應(yīng)用階段

該階段主要訓(xùn)練學(xué)生的高級(jí)語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)能力。開(kāi)設(shè)課程的主要教學(xué)內(nèi)容分為數(shù)據(jù)庫(kù)類：SQL SERVER、Visual FoxPro、PowerBuilder等。高級(jí)語(yǔ)言編程類：C或C++、VisualBasic.Net、C#、Java等。應(yīng)用軟件類：AUTOCAD、PHOTOSHOP、3Dmax、FLASH、DreamWeaver等。該階段是GIS專業(yè)計(jì)算機(jī)教育打基礎(chǔ)的重要時(shí)期[3]，是同學(xué)選擇將來(lái)軟件開(kāi)發(fā)道路的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，要求學(xué)生至少熟練掌握一門高級(jí)語(yǔ)言，具備基本的代碼編寫和設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力，掌握常規(guī)制圖軟件、平面及三維軟件的基本操作，為后續(xù)的專業(yè)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。該階段的考核，要求學(xué)生參加計(jì)算機(jī)等級(jí)考試，達(dá)到二級(jí)水平。

(3)GIS專業(yè)軟件培訓(xùn)教學(xué)

GIS專業(yè)軟件是GIS專業(yè)學(xué)生必須學(xué)習(xí)和掌握的一項(xiàng)專業(yè)技能，該階段可以選擇GIS領(lǐng)域目前國(guó)內(nèi)外炙手可熱的知名行業(yè)軟件，如ARCGIS、ARCVIEW、MAPINFO、ERDAS、SUPERMAP、MAPGIS等軟件。該階段的學(xué)習(xí)是學(xué)生已經(jīng)具備了相當(dāng)?shù)膶I(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，根據(jù)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言與編程能力培養(yǎng)的具體情況，有針對(duì)的選擇軟件來(lái)進(jìn)行培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，基本目標(biāo)是要掌握地學(xué)專業(yè)數(shù)據(jù)從輸入到處理再到輸出的整個(gè)流程。同時(shí)也為第四階段的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

(4) 地學(xué)專業(yè)GIS高級(jí)應(yīng)用階段

該階段是GIS專業(yè)計(jì)算機(jī)教學(xué)的高級(jí)階段，安排在大四結(jié)合學(xué)生的相關(guān)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行，是前三個(gè)階段學(xué)習(xí)的綜合和深入提高過(guò)程，將常規(guī)軟件的編程開(kāi)發(fā)同專業(yè)軟件的二次開(kāi)發(fā)相結(jié)合，構(gòu)件地學(xué)專題應(yīng)用系統(tǒng)，是學(xué)生專業(yè)技能的直接體現(xiàn)，該階段的要求是學(xué)生結(jié)合指導(dǎo)教師研究方向，根據(jù)自身地學(xué)專題掌握情況，選擇相關(guān)編程工具，開(kāi)發(fā)出一個(gè)較為完備的原型系統(tǒng)，調(diào)試運(yùn)行通過(guò)。

3.2計(jì)算機(jī)課程教學(xué)實(shí)踐體會(huì)

(1) 密切關(guān)注GIS專業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的新發(fā)展和新方向，教師教學(xué)緊跟飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)，教學(xué)中注意選用與之匹配的教材。同時(shí)，教師要不斷提高自身的業(yè)務(wù)水平和專業(yè)知識(shí)水平，加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域新知識(shí)的學(xué)習(xí)，始終站在計(jì)算機(jī)技術(shù)和GIS技術(shù)發(fā)展的前沿。

(2) 教師與學(xué)生都要注重信息、資料的積累，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。計(jì)算機(jī)知識(shí)具有更新快、理論廣、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，往往教材內(nèi)容多，學(xué)時(shí)較少，需要學(xué)生自學(xué)的內(nèi)容多。硬件不斷升級(jí)提高和軟件不斷更新，教會(huì)學(xué)生收集相關(guān)信息、積累資料、了解知識(shí)的更新，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，就顯得至關(guān)重要。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和獨(dú)立處理專業(yè)問(wèn)題的能力。

(3) 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力[4]。計(jì)算機(jī)課程的實(shí)踐性和操作性強(qiáng)，不動(dòng)手實(shí)踐，是不可能真正掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)的。通過(guò)大量的上機(jī)試驗(yàn)，可以培養(yǎng)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，養(yǎng)成科學(xué)研究的習(xí)慣，而且能更深地理解知識(shí)，運(yùn)用知識(shí)。還可以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、尋求解決問(wèn)題的方法和途徑，給學(xué)生一個(gè)創(chuàng)造和發(fā)現(xiàn)自己才能的機(jī)會(huì)，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

(4) 充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，培養(yǎng)學(xué)生獲取計(jì)算機(jī)及專業(yè)新知識(shí)的能力。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展使得人們獲取信息、資源的時(shí)間大為縮短，而獲取途徑和方式大為拓寬，教師可以通過(guò)自主開(kāi)發(fā)課程教學(xué)網(wǎng)或介紹優(yōu)秀的課程教學(xué)網(wǎng)站給學(xué)生，通過(guò)課程教學(xué)網(wǎng)站，學(xué)生不僅獲得了更新更快的問(wèn)題解答，教師同時(shí)也教會(huì)了學(xué)生如何利用網(wǎng)絡(luò)資源來(lái)獲得新知識(shí)的方法，從而拓寬學(xué)生的知識(shí)面和計(jì)算機(jī)的綜合應(yīng)用能力。

(5) 加強(qiáng)與社會(huì)應(yīng)用行業(yè)及軟件商的聯(lián)系，在實(shí)踐中教學(xué)，提高學(xué)生的專業(yè)技能和計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平，結(jié)合每年全國(guó)性的GIS大賽，我院每年都派專門的指導(dǎo)教師參與指導(dǎo)組織學(xué)生參加大賽，一方面，鍛煉了同學(xué)運(yùn)用GIS技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，一方面，也體現(xiàn)了專業(yè)計(jì)算機(jī)教育教學(xué)實(shí)踐的成果，從大賽舉辦以來(lái)，我院在SUPERMAP、ESRI等全國(guó)性大賽中獲得一、二等獎(jiǎng)獎(jiǎng)勵(lì)多項(xiàng)，2007年學(xué)院獲得大賽組織獎(jiǎng)。

4結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算機(jī)課程作為GIS工程專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程及相關(guān)專業(yè)課，在課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置和安排上首先要注重GIS同相關(guān)計(jì)算機(jī)課程的聯(lián)系和區(qū)分，遵循循序漸進(jìn)的方式，在教學(xué)計(jì)劃中按照學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)層次和領(lǐng)會(huì)能力特點(diǎn)構(gòu)建的四階段計(jì)算機(jī)課程教學(xué)組織方式，在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)揮了應(yīng)用的作用，同時(shí)還需要不斷深化和改革。GIS專業(yè)計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)是專業(yè)學(xué)科建設(shè)工作的一個(gè)重要組成部分，在培養(yǎng)適應(yīng)知識(shí)經(jīng)濟(jì)和面向21世紀(jì)人才方面有著十分重要的地位，必須加大計(jì)算機(jī)課程教學(xué)改革力度，只有改革才能更好地完成培養(yǎng)目標(biāo)，才能更多更好地培養(yǎng)高素質(zhì)、高質(zhì)量的高級(jí)GIS技術(shù)應(yīng)用型人才。

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The Computer Courses Teaching Research for Geographic Information System Specialty

Tian Yu1， Han Zuo-zhen2

(1.Shandong University of Science and Technology Scan College， 2. Shandong University of Science and Technology Geology College， Qindao 266510)

Abstract：Geographic Information System is a basis specialty relates to computer technology， the author discusses the relationship between GIS and its corresponding computer courses， gives the four-level stages based on the contents of computer courses teaching on GIS specialty. At the same time， the author also gives the teaching experience about his teaching practice of computer courses on GIS specialty.

Key words：Geographic Information System， GIS， Computer courses， teaching research