計算機科學與技術專業(yè)GIS課程的教學改革研究與探討

李攀+黃猛

摘 要：該文通過分析研究在計算機科學與技術專業(yè)開設地理信息系統(tǒng)課程的教學現(xiàn)狀，從GIS課程在該專業(yè)的定位、教學內容、教學方法和實踐性教學等方面進行了探討，提出課程教學改革及措施，應明確GIS課程在計科專業(yè)的培養(yǎng)目標，加強課程與計科專業(yè)課程的緊密聯(lián)系，優(yōu)化GIS教學內容，豐富教學方法，重點突出課程的實踐性，進一步提高學生的分析問題解決問題的能力，培養(yǎng)適應社會需要的應用型人才，并取得良好的教學效果。

關鍵詞：計算機科學與技術 地理信息系統(tǒng) 教學改革

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）07（b）-0172-03

如何培養(yǎng)應用型人才，一直是各大高校深入研究的課題[1-3]。GIS課程作為一門軟件應用類課程對于促進計算機科學與技術專業(yè)學生的軟件開發(fā)設計能力的提高起著重要作用，但是目前在教學內容、教學方法、實踐性教學和課程融合方面還存在許多問題。該文針對這些問題，進行詳細的研究和分析，給出相應的改革措施，取得一定效果。

1 教學現(xiàn)狀

1.1 課程在計科專業(yè)定位模糊

計算機科學與技術專業(yè)的就業(yè)前景十分廣闊，它以計算機基本理論為基礎，研究信息獲取、表示、存儲和處理等實際應用[4]。該專業(yè)旨在培養(yǎng)適應社會主義現(xiàn)代化建設需要，培養(yǎng)德、智、體、美等方面全面發(fā)展，具有扎實的數(shù)理基礎，掌握計算機科學與技術基本理論與方法，具備系統(tǒng)分析、軟件開發(fā)和項目管理能力，能在企事業(yè)單位、政府機構從事計算機軟件分析、設計、開發(fā)、測試與維護的高級應用型人才。這些年通過不懈的發(fā)展，該專業(yè)在GIS應用軟件開發(fā)方向輸送了大批優(yōu)秀人才。但是作為該專業(yè)一門實用性工具類課程還存在在培養(yǎng)目標上不夠具體，比較泛化的問題。GIS課程在地震領域數(shù)據(jù)處理與應用體現(xiàn)也不充分，沒有最大程度發(fā)揮本課程對提高學生動手能力培養(yǎng)的作用。

1.2 與計科專業(yè)課程聯(lián)系不緊密

地理信息系統(tǒng)（GIS）是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統(tǒng)[5]。GIS具有明顯的多學科交叉特征，它需要吸取計算機學科的核心知識與技術，來逐步形成自己獨立的學科，同時也推動計算機學科的發(fā)展[6-8]。因此GIS與計算機科學密切相關，計算機圖形學為GIS提供數(shù)據(jù)輸入和圖形顯示的基礎理論；數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）更是GIS的核心；許多計算機應用算法等被廣泛應用于GIS空間數(shù)據(jù)的分析，GIS是建立在地學和計算機科學之上的一門綜合性科學。計科專業(yè)開設的主干課程為數(shù)據(jù)結構、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫原理、計算機網(wǎng)絡、面向對象程序設計和軟件工程等，這些課程都很好的應用與GIS領域，但是在教學過程中卻沒有很好的結合，知識點沒有相互滲透。針對計算機專業(yè)課程本身抽象，深奧，不易理解的特點，GIS的應用更加直觀，實用，便于學習，所以二者之間沒有很好的交融和補充。

1.3 實踐教學環(huán)節(jié)重點不突出

在以往的GIS實踐教學過程中，基本一次理論課程，對應一次上機實踐課程，學生通過對GIS軟件操作消化吸收理論知識，但是過于側重GIS功能的操作步驟，不能很好的與實際應用相聯(lián)系。教師將整個操作過程進行演示，學生依葫蘆畫瓢，對學生的獨立解決問題能力訓練非常欠缺。從而使學生在實踐中感覺枯燥單調，學習積極性不高，無法將理論知識很好的應用與實際問題中，不利于培養(yǎng)學生的綜合分析能力和創(chuàng)新能力。學生在實踐課程中都是根據(jù)實驗指導書按部就班地獨立完成，而忽視了溝通、交互與團隊合作，學生之間缺少互動，不利于合作溝通能力的培養(yǎng)。此外教師的GIS工程項目經(jīng)驗少，一些真實案例無法講授與駕馭。

2 改革措施

2.1 明確課程在計科專業(yè)的培養(yǎng)目標

地理信息系統(tǒng)（GIS）課程是計算機科學技術專業(yè)本科生的專業(yè)課程，該課程以空間數(shù)據(jù)和計算機技術為基礎，介紹運用系統(tǒng)科學和信息科學的理論與方法，進行空間數(shù)據(jù)的采集、處理和管理，空間數(shù)據(jù)的分析與綜合研究，以及地理信息系統(tǒng)的建立和應用。教學目的是使學生了解和掌握地理信息系統(tǒng)科學的基本理論與方法，初步掌握應用GIS工具分析和解決實際問題的能力，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神，并為其從事GIS的地理學應用和應用型地理信息系統(tǒng)的軟件開發(fā)奠定基礎。地理信息系統(tǒng)課程是計算機科學技術、信息管理與信息系統(tǒng)等專業(yè)本科生的專業(yè)課程，該課程以空間數(shù)據(jù)和計算機技術為基礎，介紹運用系統(tǒng)科學和信息科學的理論與方法，進行空間數(shù)據(jù)的采集、處理和管理，空間數(shù)據(jù)的分析與綜合研究，以及地理信息系統(tǒng)的建立和應用。教學目的是使學生了解和掌握地理信息系統(tǒng)科學的基本理論與方法，初步掌握應用GIS工具分析和解決實際問題的能力，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神，并為其從事GIS的地理學應用和應用型地理信息系統(tǒng)的軟件開發(fā)奠定基礎。

2.2 強化課程與計科專業(yè)課的聯(lián)系

計算機科學與技術專業(yè)把握行業(yè)主流技術，跟蹤行業(yè)關鍵技術，以人才市場需求為導向，形成了一整套完整的課程體系。用“工程實例單元教學法”貫穿教學的始終，強化學生專業(yè)應用能力培養(yǎng)，使學生集知識學習、能力培養(yǎng)、職業(yè)素質養(yǎng)成于一體，按照“夯實基礎、面向應用、強化實踐、拓展素質”的指導思想，以一組密切相關的課程作為方向課，培養(yǎng)學生在本專業(yè)某個領域的應用能力。針對本專業(yè)不同的專業(yè)方向，開設的主干課程為數(shù)據(jù)結構、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫原理、計算機網(wǎng)絡、面向對象程序設計、軟件工程和Web應用技術等。GIS課程與這些專業(yè)課程聯(lián)系緊密，矢量和柵格數(shù)據(jù)模型的內容以數(shù)據(jù)結構課程作為基礎；空間地理數(shù)據(jù)庫的基本原理來源于數(shù)據(jù)庫原理這門課程；GIS項目的開發(fā)流程與軟件工程的開發(fā)過程基本一致；在進行GIS二次開發(fā)時，需要用到面向對象程序設計和Web應用技術課程的知識；目前WebGIS技術從計算機網(wǎng)絡發(fā)展而來的。由此看來，計算機的專業(yè)課程幾乎滲透到GIS的每個知識點，為GIS課程提供了有利的技術支撐，而GIS課程也是計算機科學與計算專業(yè)一個功能強大的應用案例，二者相輔相成。

2.3 精煉教學內容并優(yōu)化教學方法

GIS課程的知識覆蓋面很廣很雜，為了幫助學生理解GIS的原理，并能夠應用GIS軟件解決各種問題。因此，將課程的內容進行提煉，把GIS和計算機聯(lián)系緊密的知識重點講述，而關于地理專業(yè)性的知識可適當減少，突出如何利用計算機知識，去設計開發(fā)一個GIS系統(tǒng)。在教學方法上，僅僅局限于課本和PPT是遠遠不夠的，可將具體GIS軟件的引入基本GIS原理中。選取實用性強的案例進行講解，演示，激發(fā)學生的學習興趣，調動學生的學習積極性，啟發(fā)學生思考，加強教師與學生，學生與學生之間的互動，通過這種綜合的方式，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，來達到更好的教學效果。

由于課程學時有限，大部分學生不能在課堂上完全消化GIS課程的內容，網(wǎng)絡教學就是課堂教學很好的補充。通過學校的網(wǎng)絡課程資源平臺，學生可以查看重點內容的教學視頻，回顧知識點。學生還能在網(wǎng)絡上提問，教師進行回答，其他同學也可以回答，學生還可以發(fā)表一些學習的經(jīng)驗，從而學生和學生之間，學生和教師之間建立實時無障礙的密切聯(lián)系。同時，學生可在網(wǎng)上提交作業(yè)，做練習，教師直接在網(wǎng)上批改，既節(jié)約了時間，又加強了互動。

2.4 突出課程的實踐性

本課程教學安排為每周2學時理論和2學時上機實驗共計4學時，在課堂上學生主要對GIS基本概念和基本原理進行學習，但是不能很好的理解消化這些知識。上機實驗是對課堂教學是很好的補充。由于實驗教學環(huán)境時間限制，對于實驗內容的選取非常重要，既可以讓學生鞏固課堂上的知識，又能對GIS有更直觀的認識，比如，在學習空間數(shù)據(jù)采集與處理這章內容時，里面包含地理配準和數(shù)字化等知識點，如果把這兩個知識點分開實驗缺乏連貫性，因此可引入一個案例，針對一幅掃描地圖首先進行地理配準然后新建相應的矢量數(shù)據(jù)文件，進行數(shù)字化，地圖選取要清晰，數(shù)字化內容要精煉，能夠涉及到點線面既可，工作量不要太大。這樣時間和內容都可兼顧，學生的實驗效率也得到大大地提高。

教師在整個實驗過程中避免大包大攬，只起到全程參與和指導作用，可將實驗的一些關鍵點和難點告訴學生，而具體步驟可啟發(fā)學生自己摸索實踐。學生在實驗過程中，通過動手，不光熟悉GIS軟件的各種功能，還形成初步的軟件開發(fā)設計的思維。但是在這個過程中，教師要把握實驗環(huán)節(jié)，協(xié)調進度快的學生和進度慢的學生，讓每個同學都有明確的實驗目標。當學生熟練使用GIS軟件，就可以開展GIS項目設計開發(fā)。首先，將項目的需求告訴學生，然后讓學生自由組合為小組共同完成一個項目。小組里每個同學完成一個模塊，按照軟件工程課程里面學習的設計開發(fā)流程進行實驗。鼓勵學生在設計開發(fā)過程中多討論，相互幫助解決各自的問題，強調團隊合作精神。所完成的項目要認真測試，發(fā)現(xiàn)查找解決存在的問題。最后，學生可嘗試撰寫GIS項目報告，不光能梳理GIS項目相關的知識點，還能對整個項目開發(fā)流程進行總結。

3 結語

經(jīng)過統(tǒng)計調查，在GIS課程中采取這些改革措施，計科專業(yè)的學生學習目標更加明確，學習態(tài)度更加積極，可以將計科專業(yè)課中抽象難懂的理論非常直觀的應用與GIS中，學生對于GIS課程的理解，也變得更為容易。學生進一步體會到計算機為GIS提供技術支持，GIS的應用很好的體現(xiàn)計算機的強大，二者相互推動相互促進。因此在計算機科學與技術專業(yè)開設GIS課程非常必要，具有積極的作用，真正培養(yǎng)出具備一定開發(fā)能力的應用型人才。

參考文獻

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