GIS項目設(shè)計與開發(fā)課程教學(xué)方法優(yōu)化探索

邱銀國 簡興 魯立江 張偉 張振國

摘 要：針對GIS專業(yè)GIS項目設(shè)計與開發(fā)課程教學(xué)存在的問題，從課程特點、社會需求、學(xué)生素質(zhì)提升等方面出發(fā)，對課程教學(xué)方法進行了優(yōu)化探索，為專業(yè)建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：GIS項目設(shè)計與開發(fā)；教學(xué)方法；專業(yè)實踐

中圖分類號 G642.0 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）14-178-02

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS）是一門集計算機科學(xué)、測繪科學(xué)、地理學(xué)、遙感科學(xué)、信息科學(xué)等多學(xué)科技術(shù)為一體的新興學(xué)科[1-2]。隨著國家各級部門信息化進程的發(fā)展及國內(nèi)從事GIS工程開發(fā)的企事業(yè)單位的發(fā)展壯大，整個社會對GIS專業(yè)的專門人才的需求量也迅速增加[3]。GIS項目設(shè)計與開發(fā)是GIS專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生從事GIS應(yīng)用工程的分析和設(shè)計的能力[4]，知識內(nèi)容涉及眾多學(xué)科領(lǐng)域，是一門理論教學(xué)與實踐環(huán)節(jié)緊密結(jié)合的課程。該門課程教學(xué)質(zhì)量的好壞將直接影響學(xué)生日后從事GIS項目開發(fā)、設(shè)計的能力和水平[5]，從而在很大程度上決定了畢業(yè)生的就業(yè)率以及用人單位對學(xué)校畢業(yè)生水平的評價。由于該門課程實踐性強，許多沒有豐富GIS項目開發(fā)經(jīng)驗的教師很難深入地剖析課程的核心內(nèi)容，導(dǎo)致學(xué)生無法從課堂獲取所需知識，從而嚴(yán)重影響了課程教學(xué)效果。針對這種情況，筆者從教學(xué)內(nèi)容選取與組織、實驗教學(xué)環(huán)節(jié)安排、GIS競賽組織、科研創(chuàng)新訓(xùn)練等方面進行了初步探討，以期能夠提高教學(xué)效果。

1 GIS項目設(shè)計與開發(fā)課程特點

GIS項目的開發(fā)模式經(jīng)歷了獨立開發(fā)、宿主型二次開發(fā)、基于GIS組件的二次開發(fā)、WebGIS開發(fā)等方式，目前WebGIS開發(fā)方法正成為GIS開發(fā)的主流方法。WebGIS是Internet技術(shù)應(yīng)用于GIS開發(fā)過程的產(chǎn)物，它是基于網(wǎng)絡(luò)的客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，Internet是客戶端和服務(wù)器之間信息交換的橋梁，用戶和服務(wù)器可以分布在不同的地點和不同的計算機平臺上。目前主流的WebGIS平臺包括ARCIMS、MapGIS IMS、SuperMap IS、TopMap World、MapXtreme等國內(nèi)外成熟產(chǎn)品。WebGIS以其跨平臺、靈活、可擴展等優(yōu)點深得GIS開發(fā)人員的青睞，眾多高校GIS專業(yè)教師也因此開始在GIS項目設(shè)計與開發(fā)課程中講授WebGIS的開發(fā)方法與流程。

與其它課程相比，GIS項目設(shè)計與開發(fā)有著自身的特點，主要包括以下3個方面：（1）綜合性強。該課程為多學(xué)科交叉課程，課程內(nèi)容涵蓋地理學(xué)、地圖學(xué)、工程學(xué)、數(shù)據(jù)庫、測繪科學(xué)等眾多方面。這就要求課程主講教師具備相關(guān)的學(xué)科背景知識，且該課程應(yīng)有一定數(shù)量的先修課程以助于學(xué)生更好地掌握本門課程的內(nèi)容。（2）理論與實踐結(jié)合緊密。與其它課程不同，該課程的理論教學(xué)與實踐環(huán)節(jié)必須環(huán)環(huán)緊扣、相輔相成，不可獨立進行，理論教學(xué)內(nèi)容作為實踐環(huán)節(jié)的理論指導(dǎo)，實踐環(huán)節(jié)則作為理解與鞏固理論內(nèi)容的手段。缺乏理論指導(dǎo)的實踐環(huán)節(jié)，會使學(xué)生知其然而不知其所以然；未經(jīng)實踐環(huán)節(jié)鞏固的理論知識，會使學(xué)生覺得枯燥乏味、難以理解。（3）方法與工具更新速度快。GIS項目設(shè)計與開發(fā)涉及多種平臺、體系結(jié)構(gòu)、開發(fā)語言、開發(fā)工具等因素，且這些因素種類繁多、日新月異。因此，該課程的教學(xué)內(nèi)容必須緊跟市場需求變化的步伐，不斷地將相關(guān)前沿內(nèi)容融入到課程教案之中，這不僅要求教師能夠時刻掌握學(xué)科前沿知識，也要求課程教案經(jīng)常更新，時刻與行業(yè)最新研究進展接軌。

2 課程教學(xué)方法優(yōu)化探索

2.1 引入實際案例教學(xué) GIS工程涉及許多的方法理論，如軟件過程模型包括瀑布模型、演化模型、增量模型等8種模型，教師授課時若單純地講授理論知識，則學(xué)生很難區(qū)分不同概念之間的區(qū)別，容易混淆，且易產(chǎn)生枯燥乏味的感覺。為了避免這一情況的出現(xiàn)，教師在講授該類型的知識時，應(yīng)創(chuàng)造條件引入實際案例，結(jié)合案例講解相關(guān)內(nèi)容，通過將復(fù)雜抽象的知識轉(zhuǎn)變?yōu)樾蜗笊鷦拥膶嵗梢约由顚W(xué)生對理論知識的理解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興

趣，最終收獲事半功倍的效果。

教師在進行案例選取時應(yīng)優(yōu)先考慮自己熟悉并具有豐富項目經(jīng)驗的案例類型，一方面可以確保在教學(xué)過程中能做到游刃有余、收放自如；另一方面可以將該案例貫穿課程的始終。筆者在教學(xué)過程中，以親身參與的某煤礦3D GIS分析與管理系統(tǒng)項目為例，在問題定義、需求分析、可行性分析、總體設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、編碼、測試、維護等階段均以該案例為參照進行講解，使學(xué)生對GIS項目設(shè)計與開發(fā)的全過程有了一個整體的了解。如在講解GIS系統(tǒng)功能模塊設(shè)計時，以煤礦3D GIS分析與管理系統(tǒng)為例講述功能模塊的劃分原則及常用方式，使采用不同的劃分方法所產(chǎn)生不同結(jié)果之間的區(qū)別一目了然，加深了學(xué)生對該部分內(nèi)容的掌握程度，極大地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

在案例選擇時，教師還應(yīng)考慮所選案例的時效性，即所選的案例應(yīng)為當(dāng)前實際生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的類型。通過對案例的分解學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅可以掌握課程大綱劃定的知識，還可以提前熟悉該類型項目的設(shè)計流程與開發(fā)方法，為將來的就業(yè)打下基礎(chǔ)。引導(dǎo)學(xué)生參與案例討論，并指導(dǎo)他們以程序員、UI工程師、軟件設(shè)計師的角色來分析問題并探討解決方案，可以為學(xué)生今后從事軟件工程師的工作打下基礎(chǔ)。

2.2 實踐內(nèi)容做到與時俱進 許多從事GIS軟件開發(fā)的人員都有個共同的觀點：學(xué)校課堂上講授的知識在參加工作以后派不上用場。筆者通過與部分GIS軟件工程師交流得知這種現(xiàn)象并不是個例，甚至有很多軟件工程師們當(dāng)初并不是從學(xué)校畢業(yè)后就直接進入工作崗位的，而是通過參加各類計算機培訓(xùn)機構(gòu)之后才在如今的單位謀得一席之位。由此可見，高校的GIS教學(xué)方式到了必須改變的時候了。各類培訓(xùn)機構(gòu)之所以能培訓(xùn)出符合社會需求的人才，究其原因，是它們能夠?qū)崟r掌握行業(yè)的發(fā)展動態(tài)，了解哪些專業(yè)內(nèi)容是符合當(dāng)今行業(yè)需求。因此，高校GIS專業(yè)在進行課程實踐環(huán)節(jié)教學(xué)時，應(yīng)實現(xiàn)實踐內(nèi)容的與時俱進。例如，10a前ComGIS開發(fā)是個熱門的技術(shù)，高校在課程實踐環(huán)節(jié)指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)ComGIS的開發(fā)方式是值得推崇的，很多學(xué)生畢業(yè)后也繼續(xù)從事著ComGIS的研發(fā)工作；然而，10a后的今天，ComGIS已經(jīng)是一個過時的技術(shù)，取而代之的是WebGIS、3D GIS、VR GIS等新技術(shù)。如果今天的高校GIS專業(yè)教師仍然只講授ComGIS開發(fā)，由于很多企事業(yè)單位已經(jīng)沒有ComGIS開發(fā)的崗位，學(xué)生畢業(yè)后就會面臨擇業(yè)難的問題，則難免發(fā)出“學(xué)無所用”的感嘆。筆者如今在指導(dǎo)學(xué)生進行GIS項目設(shè)計與開發(fā)課程實踐時，把ComGIS作為一個基本內(nèi)容進行介紹之后，將更多地時間用來教會他們使用FLEX Builder+ArcGIS Server、JavaScript+ArcGIS Server、Visual C#+ARCIMS、3ds Max+Unity3d+Visual C#等主流GIS項目開發(fā)方法，以及對SQL Server 2008、Oracle等主流數(shù)據(jù)庫的操作方法。此外，還向?qū)W生介紹了以Android、IOS等平臺為代表的移動GIS產(chǎn)品的研發(fā)思路。

2.3 組織學(xué)生參加各類GIS競賽 目前，隨著GIS行業(yè)的蓬勃發(fā)展，各類面向高校學(xué)生的GIS大賽也如雨后春筍般涌現(xiàn)出來，且受到了各相關(guān)院校、廣大教師的重視以及學(xué)生的歡迎[6]。目前，影響力較大的GIS大賽包括“SuperMap杯全國高校GIS大賽”、“ESRI杯中國大學(xué)生GIS軟件開發(fā)大賽”、“中地數(shù)碼杯全國高校學(xué)生MAPGIS二次開發(fā)大賽”等，參賽人數(shù)逐年遞增，作品形式逐漸豐富。與一般的課程作業(yè)不同，GIS開發(fā)大賽不僅要求學(xué)生具備扎實的理論知識，還要求學(xué)生具有對知識的綜合應(yīng)用、創(chuàng)新、團隊協(xié)作等能力，而這些恰恰是學(xué)生今后進入職場所必備的技能。

3 結(jié)語

現(xiàn)今IT產(chǎn)業(yè)鏈中，地理信息技術(shù)（GIS）產(chǎn)業(yè)已成為強勁的生產(chǎn)力，正日益受到業(yè)界的深度關(guān)注和熱切追捧，美國更將GIS、納米技術(shù)、生物技術(shù)列為當(dāng)今社會最具發(fā)展?jié)摿Φ娜蠹夹g(shù)領(lǐng)域。目前，我國GIS技術(shù)已廣泛應(yīng)用于國土、城建、交通、能源、環(huán)保、航天航空、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、教育衛(wèi)生、公共事務(wù)處理、國防、外交和政府決策的諸多行業(yè)和領(lǐng)域，并且應(yīng)用深度上不斷進行了研究探索，未來凡是與地理信息空間有關(guān)的社會、經(jīng)濟和人們生存、生活的 98%領(lǐng)域都將會應(yīng)用到GIS技術(shù)。

參考文獻

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