地方院校地理信息系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)課程教學(xué)質(zhì)量優(yōu)化

[摘 要]地理信息系統(tǒng)融合了地理學(xué)、測繪學(xué)、信息科學(xué)、計算機科學(xué)等學(xué)科知識，是一門交叉學(xué)科，具有強大的生命力。通過強化GIS設(shè)計與開發(fā)課程群設(shè)計，采取項目示范型、團隊協(xié)作型、開發(fā)競賽型、校企合作型、軟件測試型、就業(yè)引導(dǎo)型等多種教學(xué)模式，可以增強學(xué)生實踐能力，提升教學(xué)團隊，優(yōu)化教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]地理信息系統(tǒng) 設(shè)計與開發(fā) 地方院校 教學(xué)質(zhì)量

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）16-0042-03

地理信息系統(tǒng)（Geographical information system，簡稱GIS）融合了地理學(xué)、測繪學(xué)、信息科學(xué)、計算機科學(xué)等學(xué)科知識，是一門交叉學(xué)科，具有強大的生命力。隨著計算機科學(xué)的高速發(fā)展，地理信息系統(tǒng)展現(xiàn)了超凡的學(xué)科融合能力，應(yīng)用的深度和廣度迅速提升。到目前為止，地理信息系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用在國土、測繪、氣象、地震、林業(yè)、軍事、水利、環(huán)境、交通、環(huán)保等領(lǐng)域，全社會對GIS專業(yè)人才的需求迅速增長。[1]據(jù)統(tǒng)計，全國共有350多所高等學(xué)校近800個專業(yè)開設(shè)地理信息系統(tǒng)課程。[2]矢量化與建庫、空間數(shù)據(jù)處理與分析、GIS軟件開發(fā)與系統(tǒng)管理分別是GIS工作人員應(yīng)具備的三個層次技能。GIS軟件開發(fā)是GIS專業(yè)畢業(yè)生的主要就業(yè)途徑，占GIS從業(yè)人員的32.01%。[3]各高校GIS專業(yè)越來越重視學(xué)生GIS開發(fā)能力培養(yǎng)。[4]地方院校GIS專業(yè)畢業(yè)生主要服務(wù)于地方社會經(jīng)濟發(fā)展需要，GIS設(shè)計與開發(fā)以行業(yè)結(jié)合應(yīng)用型為主。故地方院校地理信息系統(tǒng)專業(yè)的GIS設(shè)計與開發(fā)課程以培養(yǎng)學(xué)生從事GIS應(yīng)用項目設(shè)計與開發(fā)能力為目標，具有很強的實踐性。地方院校受生源、基礎(chǔ)設(shè)施以及師資條件等影響，GIS設(shè)計與應(yīng)用教學(xué)效果普遍不盡如人意。GIS設(shè)計與開發(fā)需要教師具有豐富的行業(yè)設(shè)計與開發(fā)經(jīng)驗，同時需要豐富多彩的實例演示，這就對教師提出了很高的要求。GIS設(shè)計與開發(fā)需要學(xué)生具有很強的邏輯思維能力，并具備一定的數(shù)學(xué)和計算機功底。地方院校特別是地方師范類院校地理信息系統(tǒng)專業(yè)女性比例較高，其計算機基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)功底相對薄弱。鑒于此，筆者結(jié)合自己的教學(xué)實踐，對GIS設(shè)計與開發(fā)教學(xué)內(nèi)容與手段等方面進行探討，以期為提高GIS設(shè)計與開發(fā)教學(xué)質(zhì)量提供借鑒。

一、GIS設(shè)計與開發(fā)課程教學(xué)特點

地理信息系統(tǒng)開發(fā)目前以組件式開發(fā)為主流。[5]通過專業(yè)地理信息系統(tǒng)平臺提供的可視化開發(fā)組件，可以快速便捷地搭建自己的GIS應(yīng)用程序，嵌入常見地理信息系統(tǒng)功能，為進一步與應(yīng)用行業(yè)融合提供接口。目前，各高校GIS設(shè)計與開發(fā)大都采用組件開發(fā)，且一般選用ArcGis，SuperMap，Mapgis，Mapinfo的二次開發(fā)平臺。

GIS設(shè)計與開發(fā)課程教學(xué)具有如下特征：1.實踐性強。GIS設(shè)計與開發(fā)以應(yīng)用開發(fā)為主，需要依靠大量項目實踐來培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。2.學(xué)科交叉性強。本課程融合了計算機科學(xué)、數(shù)學(xué)學(xué)科和具體應(yīng)用行業(yè)學(xué)科知識，學(xué)科交叉性強，需要學(xué)生具有很強的學(xué)習(xí)能力、軟件開發(fā)能力和邏輯思維能力，這樣才能很好地將地理信息系統(tǒng)技術(shù)融入行業(yè)應(yīng)用當中。3.教學(xué)方式靈活。GIS設(shè)計與開發(fā)是一門動手能力很強的課程，傳統(tǒng)的以理論講授為主的教學(xué)方式難以滿足課程教學(xué)需要。GIS設(shè)計與開發(fā)常采用項目教學(xué)法[6]、分組教學(xué)法等，以增強學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體性、趣味性、能動性。因此，GIS設(shè)計與開發(fā)教學(xué)的重點不在于理論知識，而在于實踐教學(xué)。[7]以實踐操作深化理論知識，使得學(xué)生在不斷掌握軟件開發(fā)技能的同時，完成理論知識的頓悟。

二、GIS設(shè)計與開發(fā)課程教學(xué)優(yōu)化模式探討

（一）強化GIS設(shè)計與開發(fā)課程群設(shè)計

GIS設(shè)計與開發(fā)是GIS專業(yè)的一門主干課程，需要配套一系列課程構(gòu)建GIS設(shè)計與開發(fā)課程群來輔助教學(xué)。其設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：1.理論與實踐相結(jié)合，強化實踐教學(xué)；2.因材施教，注重個性差異；3.堅持知識、能力、素養(yǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展與綜合提高原則[8]；4.注重系統(tǒng)性和完整性；5.以需求為導(dǎo)向，堅持課程可調(diào)整性原則。

基于當前對GIS設(shè)計與開發(fā)人才的需求以及地方院校課程設(shè)計情況，GIS設(shè)計與開發(fā)課程群應(yīng)包括計算機組成原理、數(shù)據(jù)庫概論、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、GIS算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計、軟件工程、軟件設(shè)計模式、計算機圖形學(xué)、地理信息系統(tǒng)概論、地理信息系統(tǒng)工程、GIS軟件開發(fā)、WebGis開發(fā)等課程，囊括了GIS設(shè)計與開發(fā)過程中所需的大部分知識，全面反映了“概念—原理—方法—操作—應(yīng)用”五位一體的特征。

（二）多模式的培養(yǎng)學(xué)生實踐能力

目前，大部分GIS課程理論教學(xué)以教師講授為主，且實驗教學(xué)過程多采用學(xué)生被動學(xué)習(xí)的傳統(tǒng)模式，即由教師進行程序演示與操作，再由學(xué)生進行模仿或根據(jù)實驗指導(dǎo)書編程重現(xiàn)。在此模仿過程中，學(xué)生往往更多的關(guān)注了代碼的書寫，而未能主動思考，不能激起學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造性，大大降低了程序運行成果所獲得實踐成功的成就感。因此，應(yīng)該采取多種教學(xué)模式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，多角度培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，具體如圖1所示。

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圖1 GIS軟件設(shè)計與開發(fā)課程教學(xué)架構(gòu)示意圖

項目示范型。以教師科研成果作為典型案例，從項目的背景、需求、設(shè)計、編碼、測試進行分析、講解、示范以及實踐，將學(xué)生帶入學(xué)科前沿和具體工程實踐中，加深學(xué)生對知識的理解，讓學(xué)生直觀地感受解決實際問題的快樂，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，充分展現(xiàn)“讀、想、練、用”的教學(xué)要素。

團隊協(xié)作型。GIS設(shè)計與開發(fā)設(shè)計項目過程復(fù)雜，涉及面廣，需要發(fā)揮團隊精神，互補互助，達到最大工作效率。在實踐教學(xué)中可以將全班學(xué)生分為幾個小組，根據(jù)教學(xué)知識點假設(shè)項目背景擬定題目，教師擔(dān)任指導(dǎo)，由學(xué)生分組自學(xué)、協(xié)作完成教學(xué)工作。小組中一人負責(zé)問題分析，擔(dān)任項目甲方，負責(zé)提出需求；一人負責(zé)與甲方溝通，建立規(guī)范化需求清單；兩人負責(zé)系統(tǒng)設(shè)計與系統(tǒng)原型快速構(gòu)建；一人負責(zé)項目測試；建立系統(tǒng)設(shè)計之后，全組分工協(xié)作完成系統(tǒng)開發(fā)工作。

開發(fā)競賽型。GIS開發(fā)大賽注重學(xué)生的知識綜合運用以及解決實際問題的能力培養(yǎng)，從選題、需求分析、設(shè)計、編碼到最后的測試，周期長、任務(wù)多樣、難點多，能鍛增強學(xué)生團隊協(xié)作意識并磨煉學(xué)生意志，非常接近工作狀態(tài)，能使學(xué)生盡早接受社會競爭。目前，除ESRI和SuperMap每年均會舉辦一次全國性GIS大賽外，很多高校會舉辦一些校內(nèi)競賽，其中GIS設(shè)計與開發(fā)均是其重要的競賽項目，這為GIS設(shè)計與開發(fā)教學(xué)提供了很好的實踐教學(xué)平臺。

校企合作型。通過與相關(guān)GIS軟件公司合作建立實習(xí)基地，讓學(xué)生參與具體的項目，為學(xué)生提供進入社會和接觸實際項目鍛煉的機會，使學(xué)生在輔助完成項目的同時，熟悉項目流程、認清重點和難點、提升開發(fā)技能等。同時加強校企技術(shù)交流，邀請企業(yè)技術(shù)總監(jiān)、項目經(jīng)理舉辦不同類型的專題講座，增強學(xué)生項目閱讀能力。

軟件測試型。通過對GIS系統(tǒng)進行黑白盒測試，發(fā)現(xiàn)GIS設(shè)計與開發(fā)中的關(guān)鍵點、難點以及常見Bug分布情況，可加深學(xué)生對知識的認知并提升軟件設(shè)計與開發(fā)能力，避免自己在設(shè)計與開發(fā)過程中犯同類錯誤。

就業(yè)引導(dǎo)型。按照學(xué)生興趣愛好以及就業(yè)意向進行應(yīng)用行業(yè)分組，與相關(guān)行業(yè)企業(yè)、協(xié)會、就業(yè)指導(dǎo)中心建立聯(lián)系，舉辦企業(yè)專題、行業(yè)發(fā)展前沿、就業(yè)指導(dǎo)等講座以及到企業(yè)中參觀學(xué)習(xí)業(yè)務(wù)流程、觀摩企業(yè)成果，擴展學(xué)生學(xué)術(shù)視野與知識面，了解業(yè)界動態(tài)，建立行業(yè)發(fā)展與GIS應(yīng)用交集，縮短學(xué)生與社會、企業(yè)之間的距離。

（三）圍繞課程群打造教學(xué)團隊

教學(xué)團隊對教學(xué)質(zhì)量起決定性作用，是學(xué)科建設(shè)與發(fā)展最重要的基礎(chǔ)性資源。GIS設(shè)計與應(yīng)用課程群學(xué)科交叉廣泛，知識增長點眾多，發(fā)展迅速，這就需要教師不斷擴展學(xué)科領(lǐng)域和提升知識結(jié)構(gòu)，以優(yōu)化與提升整個教學(xué)團隊。地方院校多數(shù)將學(xué)校定位為“教學(xué)為主型”，教研僅限同門或相似課程教師間的交流，根本談不上團隊建設(shè)。[9]眾多實踐表明，科學(xué)研究是團隊建設(shè)的核心與抓手?？茖W(xué)研究可以以項目為紐帶團結(jié)各層次、各學(xué)科人才，凸顯學(xué)科帶頭人與技術(shù)骨干的作用，能形成良好的傳幫帶氛圍，建立以點帶面形成合力的局面。在項目資助與帶動下，才能實現(xiàn)學(xué)科交叉融合、知識結(jié)構(gòu)更新、人才交流，才能吸引高層次人才來校教學(xué)與研究，形成良性的“引進、培養(yǎng)、鍛煉”長效發(fā)展機制。因此，可以有針對性的凝練研究方向，覆蓋GIS設(shè)計與開發(fā)課程群，在科學(xué)研究中建立教學(xué)團隊。

三、結(jié)語

GIS設(shè)計與開發(fā)能力很大程度決定了GIS專業(yè)學(xué)生的就業(yè)前景，是GIS專業(yè)培養(yǎng)的主要目標之一。GIS設(shè)計與開發(fā)具有很強的實踐性，其能力的培養(yǎng)需要綜合性、系統(tǒng)性、多學(xué)科的實踐教學(xué)體系支撐。從GIS設(shè)計與開發(fā)課程群設(shè)計以及圍繞課程群打造教學(xué)團隊、多模式實踐教學(xué)三個方面可豐富GIS設(shè)計與開發(fā)教學(xué)體系，促進學(xué)生由被動學(xué)習(xí)向主動獲取轉(zhuǎn)變，優(yōu)化和提高教學(xué)質(zhì)量。同時，我們應(yīng)該認識到，GIS設(shè)計與開發(fā)教學(xué)質(zhì)量優(yōu)化提高是一個長期的過程，應(yīng)在教學(xué)工作中不斷摸索與總結(jié)，探索新的教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)理論，促進教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)固提升。

[ 注 釋 ]

[1] 邊馥苓.我國高等GIS教育：問題、創(chuàng)新與發(fā)展[J].地理信息世界，2007（2）.

[2] 董雋.高等綜合院校地理信息系統(tǒng)教學(xué)問題探討[J].林區(qū)教學(xué)，2009（1）.

[3] 趙銀軍.高校地理信息系統(tǒng)人才培養(yǎng)探討[J].測繪與空間地理信息，2010（1）.

[4] 蔡菲，孫英君，單寶艷等.地理信息系統(tǒng)專業(yè)學(xué)生GIS軟件開發(fā)能力的培養(yǎng)[J].測繪通報，2008（6）.

[5] 鐘廣銳.基于SuperMap Objects的“GIS設(shè)計與開發(fā)”課程實驗設(shè)計[J].地理空間信息，2007（2）.

[6] 黃猛，李攀.項目教學(xué)法在地里信息系統(tǒng)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].時代教育，2012（5）.

[7] 趙冠偉.地理信息系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)課程教學(xué)質(zhì)量優(yōu)化探討[J].實驗室科學(xué)，2011（4）.

[8] 劉華琳，龍雨萍.GIS課程體系結(jié)構(gòu)設(shè)計與課程設(shè)置方案探討[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2007（6）.

[9] 劉益和，張凱.地方院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新研究與實踐——內(nèi)江師范學(xué)院計算機專業(yè)人才培養(yǎng)模式的探索與創(chuàng)新[J].中國成人教育，2011（16）.

[責(zé)任編輯：陳 明]