測(cè)繪工程專業(yè)“GIS軟件設(shè)計(jì)”課程教學(xué)探討

余 旭 ,馬 莉,張興福

(廣東工業(yè)大學(xué) 土木與交通工程學(xué)院,廣東 廣州 510006)

測(cè)繪工程專業(yè)“GIS軟件設(shè)計(jì)”課程教學(xué)探討

余 旭 ,馬 莉,張興福

(廣東工業(yè)大學(xué) 土木與交通工程學(xué)院,廣東 廣州 510006)

結(jié)合“GIS軟件設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)實(shí)踐,針對(duì)測(cè)繪工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo),論述“GIS軟件設(shè)計(jì)”課程的課程目標(biāo)、課程特點(diǎn)和教學(xué)要求,對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討,提出教學(xué)建議。

測(cè)繪工程專業(yè);地理信息系統(tǒng);軟件設(shè)計(jì);教學(xué)

1998年國(guó)家教委正式頒布了我國(guó)經(jīng)過(guò)第四次全面修訂的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》。在這個(gè)專業(yè)目錄中,將測(cè)繪科學(xué)的大地測(cè)量、測(cè)量工程、攝影測(cè)量與遙感(部分)和地圖學(xué)等4個(gè)本科專業(yè)合并為一個(gè)測(cè)繪工程專業(yè)。測(cè)繪工程專業(yè)設(shè)置是高等學(xué)校測(cè)繪學(xué)科人才培養(yǎng)規(guī)格的重要標(biāo)志,是為了使培養(yǎng)的人才具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)、較寬的專業(yè)口徑,并具有較強(qiáng)的工作適應(yīng)性和實(shí)踐能力[1],成為具有較強(qiáng)的工作適應(yīng)性和管理能力,具有技術(shù)性和管理性的復(fù)合性人才。鑒于測(cè)繪工程專業(yè)覆蓋范圍較廣的特點(diǎn),近年來(lái)一些測(cè)繪教育工作者對(duì)調(diào)整后的本科專業(yè)教學(xué)進(jìn)行了許多有益的探討,不同高校根據(jù)其辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)專業(yè)的特色,形成了各自的教學(xué)體系和人才培養(yǎng)模式[1-10]?！皽y(cè)繪學(xué)”最原始的定義是“測(cè)量”和“繪圖”。但從20世紀(jì)90年代開(kāi)始,“3S”技術(shù)已普遍應(yīng)用于測(cè)繪生產(chǎn)中?，F(xiàn)代測(cè)繪科學(xué)實(shí)際是以“3S”技術(shù)為核心內(nèi)容的高新科技體系[2],這也使得測(cè)繪學(xué)科所涵蓋的專業(yè)范圍得到了很大的擴(kuò)展。作為集數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理、管理、分析及決策于一體的地理信息系統(tǒng),近些年在測(cè)繪工程專業(yè)的課程體系中也得到了充分的重視,在教學(xué)過(guò)程中不僅要培養(yǎng)學(xué)生的 GIS軟件的應(yīng)用能力,而且更重視培養(yǎng)學(xué)生的 GIS軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)能力?；诖?測(cè)繪工程專業(yè)在調(diào)整教學(xué)體系時(shí),新增了“GIS軟件設(shè)計(jì)”這門課程。“GIS軟件設(shè)計(jì)”作為測(cè)繪工程專業(yè)一門重要的專業(yè)方向課,實(shí)踐性與理論性非常強(qiáng),并且具有較強(qiáng)的跨學(xué)科特點(diǎn)。因此,針對(duì)現(xiàn)代測(cè)繪工程專業(yè)的特點(diǎn),“GIS軟件設(shè)計(jì)”的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、方法也具有一定的特殊性。本文對(duì)該課程的課程設(shè)置目標(biāo)、課程特點(diǎn)與基本要求,教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

1 教學(xué)目標(biāo)

“GIS軟件設(shè)計(jì)”是測(cè)繪工程本科專業(yè)學(xué)生的一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。GIS軟件設(shè)計(jì)是在完成地理信息系統(tǒng)原理、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用、VB程序設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)后,綜合運(yùn)用 GIS理論與計(jì)算機(jī)科學(xué)理論,以滿足應(yīng)用為目的,在遵循地理信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)前提下,設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)具有明確針對(duì)性的應(yīng)用信息系統(tǒng)。通過(guò)本課程學(xué)習(xí),使學(xué)生具有應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)能力,熟悉地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟、內(nèi)容和方法,掌握應(yīng)用項(xiàng)目組織和管理策略,掌握地理信息系統(tǒng)軟件工程體系和各種開(kāi)發(fā)途徑,熟悉地理信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的主要內(nèi)容。

2 課程特點(diǎn)與基本要求

2.1 課程特點(diǎn)

1)“GIS軟件設(shè)計(jì)”是一門具有學(xué)科交叉性特征的課程。該課程涉及到 GIS基本原理、軟件工程、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、測(cè)量學(xué)、地理學(xué)等多個(gè)學(xué)科的內(nèi)容,具有較為明顯的學(xué)科交叉性。

2)“GIS軟件設(shè)計(jì)”是一門知識(shí)迅速發(fā)展中的課程。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展,當(dāng)前 GIS基礎(chǔ)軟件與應(yīng)用軟件都發(fā)展很快,對(duì) GIS軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)也提出了更高的要求。因此,只有經(jīng)常閱讀與GIS軟件設(shè)計(jì)有關(guān)的文獻(xiàn)資料,才能掌握 GIS的前沿動(dòng)態(tài),不斷提高學(xué)習(xí)者的業(yè)務(wù)水平。

3)“GIS軟件設(shè)計(jì)”是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。要進(jìn)行GIS軟件設(shè)計(jì)無(wú)論是在軟件設(shè)計(jì)理論、軟件設(shè)計(jì)工具的運(yùn)用、軟件開(kāi)發(fā)等方面都重視技能訓(xùn)練,強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際,要求將所學(xué)的理論與開(kāi)發(fā)方式用于具體開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)與實(shí)踐工作中。

2.2 基本要求

1)理論:使學(xué)生較好地掌握 GIS軟件開(kāi)發(fā)的基本理論、知識(shí)和技能,了解地理信息系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展方向,學(xué)習(xí) GIS軟件設(shè)計(jì)的思維方式和研究方法,為從事應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。

2)實(shí)驗(yàn):熟悉 GIS軟件的二次開(kāi)發(fā)的基本原理,熟練掌握一種組件式 GIS軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)的基本架構(gòu)與主要組件庫(kù)的基本功能,具備開(kāi)發(fā) GIS基本功能的能力。具體地說(shuō),就是借助已有的VB6.0技能和 GIS理論,結(jié)合 SuperM ap Objects 2008組件式 GIS創(chuàng)建實(shí)際的 GIS應(yīng)用。

3 教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1 教學(xué)參考書的選擇

由于“GIS軟件設(shè)計(jì)”這門課程在各個(gè)學(xué)校開(kāi)設(shè)的時(shí)間不長(zhǎng),這方面的教材比較少?？紤]到軟件設(shè)計(jì)的一些設(shè)計(jì)原理與方法的通用性,在教學(xué)過(guò)程中參考了張海藩編寫的《軟件工程導(dǎo)論》(第五版);同時(shí)考慮到 GIS軟件設(shè)計(jì)的一些特殊性,教學(xué)的基本內(nèi)容則依據(jù)吳信才等編寫的《地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》(第二版);由于本課程還涉及到基于 GIS二次開(kāi)發(fā)的內(nèi)容,因此,選擇了 SuperMap Objects 2008的開(kāi)發(fā)教程作為參考書。此外,還列出部分書目清單,要求學(xué)生自學(xué)計(jì)算機(jī)高級(jí)編程語(yǔ)言的相關(guān)知識(shí)。

3.2 開(kāi)發(fā)環(huán)境的確定

該課程是在學(xué)生學(xué)習(xí)了C語(yǔ)言、VB程序設(shè)計(jì)等高級(jí)語(yǔ)言以及M atlab等應(yīng)用軟件之后開(kāi)設(shè)的。學(xué)生雖然學(xué)習(xí)了C語(yǔ)言,除個(gè)別同學(xué)自學(xué)了VC之外,大部份同學(xué)基本不具備VC的開(kāi)發(fā)能力,如果為了可視化編程而直接選擇VC作為開(kāi)發(fā)環(huán)境,在有限的學(xué)時(shí)內(nèi),學(xué)生難以掌握基本開(kāi)發(fā)技能。Matlab軟件以矩陣的形式處理數(shù)據(jù),將高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化集成在一起,提供了大量的內(nèi)置函數(shù),從而被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和程序語(yǔ)言設(shè)計(jì)工作,使繁瑣、枯燥的數(shù)值計(jì)算變成一種簡(jiǎn)單、直觀的可視化操作過(guò)程,能較準(zhǔn)確地標(biāo)記樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)和繪出擬合曲線,已成為國(guó)際公認(rèn)的最優(yōu)秀的科技應(yīng)用軟件。但是考慮到GIS需要管理海量的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù),對(duì)可視化的性能與效果要求很高,具有強(qiáng)大計(jì)算能力的Matlab也不適合作為本課程的開(kāi)發(fā)環(huán)境。結(jié)合學(xué)生已有的開(kāi)發(fā)基礎(chǔ),以及.net環(huán)境的執(zhí)行效率與復(fù)雜性,本課程選擇了Visual Basic 6.0作為高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境。為了充分利用現(xiàn)有資源,在二次開(kāi)發(fā)控件方面,選擇了SuperMap Objects 2008。

3.3 教學(xué)內(nèi)容的安排

“GIS軟件設(shè)計(jì)”是我校測(cè)繪工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)方向理論課。目前該課程總學(xué)時(shí)為40學(xué)時(shí),其中包括6學(xué)時(shí)的上機(jī)實(shí)習(xí)。針對(duì)我校測(cè)繪工程專業(yè)課程開(kāi)設(shè)情況,“GIS軟件設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)內(nèi)容如表1所示。

本課程安排3次上機(jī)實(shí)驗(yàn),分別是:VB6.0程序設(shè)計(jì)方法與數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)、SuperM ap Objects控件的使用和利用SuperM ap Objects控件進(jìn)行空間查詢與數(shù)據(jù)編輯。每次上機(jī)實(shí)驗(yàn)都要求提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告以及相應(yīng)的程序源代碼,以檢驗(yàn)學(xué)生理論學(xué)習(xí)的效果。

3.4 教學(xué)方法的運(yùn)用

“GIS軟件設(shè)計(jì)”課程教學(xué)主要采用多媒體等現(xiàn)代教學(xué)方法與傳統(tǒng)教學(xué)方法相結(jié)合、理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合、與其它課程教學(xué)相結(jié)合的方式?？梢葬槍?duì)不同的教學(xué)內(nèi)容采用不同的教學(xué)方式。例如,在講解 GIS軟件設(shè)計(jì)的相關(guān)理論基礎(chǔ)時(shí),可進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué),鼓勵(lì)學(xué)生提出問(wèn)題、思考問(wèn)題、解決問(wèn)題;研究式教學(xué)方法也很重要,采用研究的方式與學(xué)生討論過(guò)去、現(xiàn)在、將來(lái)的發(fā)展方向來(lái)闡述問(wèn)題;互動(dòng)式教學(xué)是課程講授的一種有效的教學(xué)方法,在教學(xué)過(guò)程中采用這種方法,可以營(yíng)造良好的課堂氣氛,有助于教學(xué)質(zhì)量的提高。

表1 “GIS軟件設(shè)計(jì)”課程教學(xué)內(nèi)容

3.5 考核形式的設(shè)置

為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維、綜合素質(zhì)和拓寬知識(shí)面,課程的考核形式應(yīng)從考試方法和考試內(nèi)容2方面著手。本課程主要采用平時(shí)考核和最終試卷考試相結(jié)合的方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核。由于本課程開(kāi)設(shè)時(shí)間較短而沒(méi)有一本完整的教材,就需要參考較多的相關(guān)教材,因此,在教學(xué)過(guò)程中要求學(xué)生上交相關(guān)的讀書報(bào)告,以此作為考核標(biāo)準(zhǔn)之一;平時(shí)的出勤率、作業(yè)完成情況以及上機(jī)實(shí)驗(yàn)和試驗(yàn)報(bào)告的撰寫也都作為平時(shí)成績(jī)進(jìn)行計(jì)算。學(xué)生最終的成績(jī)由3個(gè)部分組成:平時(shí)作業(yè)和出勤率占10%,實(shí)驗(yàn)占20%,期末考試占70%。對(duì)于考試內(nèi)容的改革,除了考查學(xué)生對(duì)基本知識(shí)掌握的程度,在試卷中增大與實(shí)習(xí)相關(guān)的軟件操作題和一些應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的分析論述題目,有利于引導(dǎo)學(xué)生脫離死記硬背。適量的增大該類題目有較好的區(qū)分度,能較好的體現(xiàn)教學(xué)效果,同時(shí)促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

4 教學(xué)建議

4.1 編寫適合測(cè)繪專業(yè)特點(diǎn)的教材

作為一門具有交叉學(xué)科特點(diǎn)的課程,“GIS軟件設(shè)計(jì)”在各個(gè)學(xué)校開(kāi)設(shè)的歷史不長(zhǎng),目前還沒(méi)有一本或者一套完整的適合測(cè)繪專業(yè)的教材。較早開(kāi)設(shè)該課程的專業(yè)大多為地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)專業(yè),而測(cè)繪工程專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)背景和這個(gè)專業(yè)的學(xué)生的學(xué)習(xí)背景有很大差別。由于專業(yè)背景的不同,測(cè)繪工程“GIS軟件設(shè)計(jì)”的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該有所差異,才能有利于本專業(yè)對(duì)于該課程教學(xué)開(kāi)展。為了教學(xué)的系統(tǒng)性和完整性,以便于學(xué)生學(xué)習(xí),編寫適合測(cè)繪專業(yè)特點(diǎn)的教材也是當(dāng)務(wù)之急。

4.2 合理設(shè)計(jì)先修課程的教學(xué)形式

任何一門專業(yè)課的開(kāi)設(shè)都是以先修課程為基礎(chǔ)的。在理論教學(xué)中發(fā)現(xiàn),學(xué)生對(duì) GIS基礎(chǔ)知識(shí)理解不夠深入,使得教師在教學(xué)過(guò)程中要先講先修課程的內(nèi)容;學(xué)生上機(jī)實(shí)驗(yàn)所具有的動(dòng)手能力也表明,類似于通識(shí)教育的高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)難以滿足應(yīng)用型GIS開(kāi)發(fā)的基本要求。因此,應(yīng)改變作為本門課程的先修課程的教學(xué)形式,使之更適合于測(cè)繪專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí),以利于后續(xù)課程的開(kāi)展。

4.3 增加課程設(shè)計(jì)

“GIS軟件設(shè)計(jì)”是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程,僅僅6學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)踐教學(xué)的目的。因此,建議增加2周的課程設(shè)計(jì)或者課程實(shí)習(xí),讓學(xué)生通過(guò)課程設(shè)計(jì)達(dá)到對(duì) GIS軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)過(guò)程的理解、掌握和綜合運(yùn)用。在實(shí)驗(yàn)階段,學(xué)生已基本掌握了GIS軟件設(shè)計(jì)的基本理論知識(shí)和程序開(kāi)發(fā)技能,但知識(shí)還有待系統(tǒng)化并加強(qiáng)動(dòng)手能力。因此,在課程設(shè)計(jì)階段,就要通過(guò)綜合學(xué)習(xí),將學(xué)過(guò)的知識(shí)綜合起來(lái)并加以應(yīng)用,達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)的目的?？梢詫W(xué)生分為幾個(gè)實(shí)習(xí)小組,每組布置不同的實(shí)習(xí)任務(wù),由組員相互配合,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成小型 GIS應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)任務(wù)。通過(guò)有針對(duì)性的課程設(shè)計(jì),使學(xué)生將 GIS軟件設(shè)計(jì)的理論與實(shí)際開(kāi)發(fā)應(yīng)用聯(lián)系起來(lái),使理論與實(shí)際有機(jī)結(jié)合起來(lái),以達(dá)到良好的教學(xué)效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

地理信息系統(tǒng)的發(fā)展為測(cè)繪工程專業(yè)的飛速發(fā)展帶來(lái)新的生命力,提供了新的契機(jī)。為此,在測(cè)繪工程專業(yè)設(shè)置地理信息系統(tǒng)方向也是測(cè)繪信息化的要求,是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要?！癎IS軟件設(shè)計(jì)”作為當(dāng)前測(cè)繪工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)方向理論課,具有理論性與實(shí)踐性都較強(qiáng)的特點(diǎn)。因此,要改變傳統(tǒng)教學(xué)觀念,不斷革新教學(xué)方法,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,更好地講授GIS軟件設(shè)計(jì)這門課程,力爭(zhēng)培養(yǎng)出具有良好測(cè)繪背景的地理信息系統(tǒng)綜合人才。

[1]寧津生.測(cè)繪工程專業(yè)和測(cè)繪學(xué)[J].測(cè)繪工程,2000,9(2):70-74.

[2]周文國(guó),孫彩敏.測(cè)繪工程專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探索[J].測(cè)繪通報(bào),2005(5):62-64.

[3]王新洲.對(duì)21世紀(jì)測(cè)繪教育的初步思考[J].測(cè)繪通報(bào),1999(11):38-39.

[4]盛業(yè)華,張書畢,宋金鈴.從“數(shù)字地球”看測(cè)繪工程專業(yè)的教育改革[J].測(cè)繪軟科學(xué)研究,2001,7(4):30-33.

[5]許才軍.測(cè)繪工程專業(yè)課程創(chuàng)新體系初探[J].測(cè)繪通報(bào),2007(11):74-77.

[6]林卉,趙長(zhǎng)勝,吳慶忠.測(cè)繪工程專業(yè)課教學(xué)改革的思考與對(duì)策[J].高等理科教育,2005(5):87-90.

[7]張廷斌,秦巖賓,高雅萍.測(cè)繪工程專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)合理化設(shè)計(jì)初探[J].測(cè)繪通報(bào),2003(11):64-66.

[8]史富貴.測(cè)繪工程專業(yè)課程設(shè)置和教學(xué)計(jì)劃的探討[J].礦山測(cè)量,2004(1):56-57.

[9]寧津生,楊凱.從數(shù)字化測(cè)繪到信息化測(cè)繪的測(cè)繪學(xué)科新進(jìn)展[J].測(cè)繪科學(xué),2007,32(2):5-11.

[10]尹暉,郭際明,羅檔.測(cè)繪工程雙語(yǔ)教學(xué)模式的探討與實(shí)踐[J].測(cè)繪通報(bào),2006(11):74-77.

Discussion on course teaching of GISSoftware Design for Surveying and Mapping Specialty

YU Xu,M A Li,ZHANG Xing-fu
(Faculty of Civil and Transpo rtation Engineering,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510006,China)

Combining w ith the p ractice of the GISSoftware Design course and aiming at the training goalsof the Surveying and M apping Specialty,the course’s teaching targets,curriculum characteristics and teaching requirements are dissertated,and the teaching designs are mo re deep ly exp lo red.Finally,some teaching suggestions are put fo rw ard.

Surveying and M apping Specialty;GIS;softw are design;teaching

G642

A

1006-7949(2010)04-0077-04

2009-11-19

高等學(xué)校特色專業(yè)建設(shè)專項(xiàng)基金資助項(xiàng)目(TS11650);廣東省名牌專業(yè)建設(shè)專項(xiàng)基金資助項(xiàng)目

余 旭(1977-),男,講師,博士.

[責(zé)任編輯張德福]