地理信息系統(tǒng)集成與開發(fā)教學(xué)改革探討

張震

摘要：隨著地理信息系統(tǒng)（GIS）產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，GIS開發(fā)的重要性日益顯著，課程教學(xué)需要有針對(duì)性的調(diào)整以適應(yīng)新時(shí)代的需求。針對(duì)地理信息科學(xué)專業(yè)GIS集成與開發(fā)課程教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，認(rèn)為目前存在課程體系設(shè)置不合理、教學(xué)模式單一、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和自信心差、考核方式不合理等問題。從課程體系設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容與方法、考核方式、后續(xù)實(shí)踐等方面進(jìn)行改革探索，實(shí)現(xiàn)了將GIS與計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)合，有效培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞： 地理信息系統(tǒng)； 開發(fā)； 教學(xué)改革； 實(shí)踐教學(xué)； 編程

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）18-0116-02

Discussion on Teaching Reform of Integration and Development of GIS

ZHANG Zhen

（School of Geomatics， Anhui University of Science and Technology， Huainan 232001， China）

Abstract： With the development of Geographic Information System （GIS） industry， the importance of GIS development is becoming more and more significant. The course teaching needs to be adjusted to meet the demands of a new age. The present situation of teaching on Integration and Development of GIS is analyzed. It is considered that there are some problems such as unreasonable curriculum system setting， monotonous teaching mode， studying interest and low self-confidence of students， and unreasonable examination method. The new way of reform is mentioned from the curriculum system setting， teaching content and method， examination method， and the follow-up practice. The combination of GIS and computer science is realized， and innovative practical ability of the students is effectively cultivated.

Key words： Geographic Information System； development； teaching reform； practical teaching； programming

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System， GIS）是以采集、存儲(chǔ)、管理、分析和描述地球表層信息為基本功能的信息系統(tǒng)[1-2]。21世紀(jì)以來，隨著GIS相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展及GIS領(lǐng)域的迫切需求，我國(guó)GIS專業(yè)高等教育蓬勃發(fā)展[3-6]。目前，已有超過180所高校開設(shè)GIS本科專業(yè)，每年培養(yǎng)畢業(yè)生上萬(wàn)人。GIS開發(fā)是GIS畢業(yè)生主要就業(yè)方向，即使是GIS數(shù)據(jù)處理分析崗位的工作也需要通過開發(fā)提高處理效率。盡管各高校都比較重視GIS開發(fā)的培養(yǎng)，但是由于師資、課程體系等方面存在不合理現(xiàn)象，導(dǎo)致GIS專業(yè)畢業(yè)生從事開發(fā)的比例偏少，畢業(yè)生普遍缺乏編程思維。地理信息系統(tǒng)集成開發(fā)課程是GIS專業(yè)的基礎(chǔ)課程，將前面所學(xué)的編程語(yǔ)言用于解決GIS問題，其后續(xù)課程還有WebGIS開發(fā)、移動(dòng)GIS開發(fā)、GIS開發(fā)實(shí)習(xí)等課程，起到了承前啟后的作用。本文根據(jù)地理信息系統(tǒng)集成與開發(fā)課程的特點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)現(xiàn)狀存在的問題，探討了改革的思路。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1課程體系設(shè)置不合理

地理信息科學(xué)本科專業(yè)涉及編程的課程有C、C++、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、GIS集成與開發(fā)、WebGIS等，但目前C語(yǔ)言是第2學(xué)期開設(shè)的計(jì)算機(jī)公共課，C++在第4學(xué)期開設(shè)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、GIS集成與開發(fā)和WebGIS在第7學(xué)期才開設(shè)。由于第7學(xué)期部分學(xué)生準(zhǔn)備考研和找工作，所以學(xué)生也不愿意花費(fèi)功夫?qū)W習(xí)GIS開發(fā)。同時(shí)GIS集成與開發(fā)以C#為基礎(chǔ)，前面學(xué)習(xí)的C、C++與本課程銜接困難，并且開課時(shí)學(xué)生已經(jīng)忘記了以前學(xué)過的編程語(yǔ)言。

1.2 教學(xué)模式單一

傳統(tǒng)的GIS集成與開發(fā)教學(xué)以C#和ArcGIS Engine為主，講解接口概念和OMD圖，設(shè)計(jì)一定的實(shí)驗(yàn)，并且理論課時(shí)過長(zhǎng)，學(xué)生感到枯燥無味，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)學(xué)生對(duì)照講義完成，不加理解。實(shí)驗(yàn)與理論分開，也不利于學(xué)生理解。最后，學(xué)生只會(huì)參照實(shí)驗(yàn)講義復(fù)制代碼，不能獨(dú)立完成GIS開發(fā)工作。

1.3 學(xué)生學(xué)習(xí)存在問題

學(xué)生學(xué)習(xí)方面的問題主要有：①學(xué)生對(duì)開發(fā)學(xué)習(xí)興趣不高，很多學(xué)生更愿意對(duì)照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書一步步操作軟件，不愿意思考編程的邏輯性，存在著很多學(xué)生應(yīng)付過關(guān)的現(xiàn)象，此外，部分學(xué)生在職業(yè)規(guī)劃時(shí)沒有考慮從事開發(fā)工作，所以根本不愿意學(xué)習(xí)開發(fā)，惡性循環(huán)，也影響著教師教學(xué)的積極性；②學(xué)生對(duì)開發(fā)有畏難的心理，對(duì)開發(fā)缺乏信心，即使一開始學(xué)習(xí)興致很高，但隨著難度的增大，很多學(xué)生也選擇了放棄；③學(xué)生對(duì)照講義敲代碼或者復(fù)制粘貼，很少開動(dòng)腦筋，遇到問題不假思索直接找老師解決；④沒有實(shí)踐項(xiàng)目鍛煉和足夠的持續(xù)性，后續(xù)的實(shí)踐跟不上，導(dǎo)致學(xué)生不能學(xué)以致用，不能將理論與實(shí)踐相結(jié)合，或者學(xué)完之后仍然無法勝任具體的項(xiàng)目開發(fā)。

1.4 考核方式的單一

GIS集成與開發(fā)課程具有實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的考核方式是紙質(zhì)考試，注重理論的考察，但是不足以真正考察學(xué)生的開發(fā)水平，一些學(xué)生通過死記硬背也能取得較好的成績(jī)。真正編程水平高的學(xué)生可能不喜歡該考核方式，單一的考核方式也打擊了他們學(xué)習(xí)的積極性。

2 教學(xué)改革

2.1課程體系設(shè)置不合理

針對(duì)以前課程體系設(shè)置不合理的弊端，除了第2學(xué)期開設(shè)的C語(yǔ)言不做調(diào)整之外，建議第3學(xué)期開設(shè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法，第4學(xué)期開設(shè)C#課程，第5學(xué)期開設(shè)GIS集成與開發(fā)、Web程序設(shè)計(jì)，第6學(xué)期開設(shè)WebGIS與移動(dòng)GIS開發(fā)課程，第7學(xué)期開設(shè)GIS開發(fā)實(shí)習(xí)。改革后的新方式保證了學(xué)生編程技能的不斷提升，也保證了每學(xué)期都有編程的鍛煉，課程設(shè)置的銜接性和連續(xù)性為學(xué)生以后的職業(yè)道路奠定了基礎(chǔ)。

同時(shí)GIS原理與應(yīng)用、GIS軟件實(shí)踐分別在第3和第4學(xué)期，為GIS集成與開發(fā)奠定基礎(chǔ)。此外，由于Python的興起，建議將Python作為選修課，Python結(jié)合ArcPy開發(fā)進(jìn)行講解，與GIS進(jìn)行結(jié)合[7]，可以為學(xué)生提供更多的選擇。

2.2 教學(xué)內(nèi)容與方法改革

根據(jù)GIS集成與開發(fā)課程的特點(diǎn)，建議采用遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)法[8-10]。遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)法是將項(xiàng)目教學(xué)法和遞進(jìn)教學(xué)法相結(jié)合，根據(jù)學(xué)生個(gè)體差異性，分層次以項(xiàng)目為主導(dǎo)，使各個(gè)層次的學(xué)生都能向高層次發(fā)展的教學(xué)方法。GIS集成與開發(fā)課程改革將理論課與實(shí)驗(yàn)課合并，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，設(shè)計(jì)三個(gè)項(xiàng)目：①簡(jiǎn)單的GIS瀏覽查詢系統(tǒng)；②土地適宜性評(píng)價(jià)空間決策支持系統(tǒng)；③小組自主GIS系統(tǒng)。第一個(gè)項(xiàng)目是每個(gè)人必須完成的項(xiàng)目，通過課堂講解、課堂練習(xí)、課堂提問、課堂解答、課下練習(xí)等形式，慢慢培養(yǎng)學(xué)生對(duì)GIS開發(fā)的信心，掌握GIS開發(fā)的基本流程和相關(guān)接口。第二個(gè)和第三個(gè)項(xiàng)目是團(tuán)隊(duì)任務(wù)，以不高于4人為一組，進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，有利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)體合作意識(shí)，該任務(wù)相對(duì)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段具有一定難度，通過引導(dǎo)學(xué)生思考、提供優(yōu)秀案例等方式幫助學(xué)生理解。第三個(gè)項(xiàng)目發(fā)揮小組的主觀能動(dòng)性，與GIS技能大賽相結(jié)合，由學(xué)生自主設(shè)計(jì)和完成系統(tǒng)的開發(fā)，作品可以參加校級(jí)、省級(jí)、ESRI杯等賽事?？紤]到不同學(xué)生的個(gè)體差異，第三個(gè)任務(wù)完成的作品自愿參加GIS技能大賽，但一定要完成，即使完成一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，主要目的是為了培養(yǎng)學(xué)生的思維廣度和創(chuàng)新能力。

為了從思想上消除學(xué)生的畏難心理，從大一時(shí)就開始幫助學(xué)生做好職業(yè)規(guī)劃，講述GIS開發(fā)對(duì)職業(yè)發(fā)展的重要性，同時(shí)邀請(qǐng)從事GIS開發(fā)工作的校友或者相關(guān)職場(chǎng)人士給學(xué)生講述GIS開發(fā)的必要性。授課時(shí)，著重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，引導(dǎo)學(xué)生通過設(shè)計(jì)一定的流程完成開發(fā)項(xiàng)目，遇到問題學(xué)會(huì)自己調(diào)試，慢慢培養(yǎng)學(xué)生的信心。為了培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，授課初期向?qū)W生展示典型的GIS開發(fā)作品，尤其是GIS技能大賽的開發(fā)類作品，引導(dǎo)學(xué)生完成一些有趣的功能，吸引學(xué)生學(xué)習(xí)GIS開發(fā)。

2.3 考核方式改革

為了更好地督促學(xué)生學(xué)習(xí)，建議提高平時(shí)成績(jī)?cè)诳己酥兴嫉谋壤?，每位學(xué)生在三個(gè)項(xiàng)目中的表現(xiàn)，給出綜合考核，考核應(yīng)以公開、公平、透明為基本原則，有足夠的依據(jù)。最終的考試為上機(jī)考試，注重考查學(xué)生的綜合分析能力。新的考核方式可以促進(jìn)學(xué)生增強(qiáng)實(shí)踐能力，在一定程度減少了學(xué)生通過死記硬背拿到高分的現(xiàn)象。

2.4 后續(xù)實(shí)踐的跟進(jìn)

GIS作為一門注重開發(fā)應(yīng)用的工具性學(xué)科與技術(shù)，對(duì)于學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力以及創(chuàng)新能力要求較高。但是實(shí)踐不僅僅局限于課堂上，后續(xù)的實(shí)踐還應(yīng)包括GIS開發(fā)實(shí)習(xí)、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、GIS技能大賽、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文或者畢業(yè)設(shè)計(jì)等等。積極鼓動(dòng)學(xué)生參與各類實(shí)踐是鍛煉學(xué)生實(shí)際操作能力、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑。

雖然GIS開發(fā)實(shí)習(xí)可以安排在第7學(xué)期，但第5學(xué)期GIS集成與開發(fā)課程結(jié)束時(shí)也可以安排一定的實(shí)習(xí)，當(dāng)課程學(xué)時(shí)不足以安排上述介紹的三個(gè)項(xiàng)目時(shí)，最后一個(gè)項(xiàng)目可以放在實(shí)習(xí)課程里。第7學(xué)期則結(jié)合桌面GIS、WebGIS、移動(dòng)GIS等開發(fā)靈活設(shè)置各種類型的題目，進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的開發(fā)實(shí)踐能力。

大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目是個(gè)人或者團(tuán)隊(duì)在導(dǎo)師指導(dǎo)下自主完成創(chuàng)新性實(shí)踐項(xiàng)目、創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，分為國(guó)家級(jí)、省級(jí)、學(xué)校級(jí)，分別可獲得一定數(shù)額的資助，學(xué)生均可申請(qǐng)參加。GIS開發(fā)項(xiàng)目可以參與創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目，也可以參加創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目。通過鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生參與，一方面可以更加充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，另一方面可以激發(fā)學(xué)生的科研或者創(chuàng)業(yè)興趣和思維、創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生實(shí)踐能力。

GIS技能大賽主要有Esri杯中國(guó)大學(xué)生GIS軟件開發(fā)競(jìng)賽、挑戰(zhàn)杯、創(chuàng)青春、互聯(lián)網(wǎng)+、大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽、超圖杯全國(guó)高校GIS大賽、中地?cái)?shù)碼組織的全國(guó)高校GIS應(yīng)用技能大賽等等。鼓勵(lì)學(xué)生多參與此類競(jìng)賽，一方面對(duì)就業(yè)有好處，另一方面可以真正鍛煉學(xué)生的開發(fā)和應(yīng)用能力。

畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是地理信息科學(xué)專業(yè)整體教學(xué)的一部分。在畢業(yè)論文或者設(shè)計(jì)選題時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生選擇GIS開發(fā)類的題目，完成GIS開發(fā)教育的最后一環(huán)。

除此之外，鼓勵(lì)學(xué)生參與教師科研項(xiàng)目，成立GIS開發(fā)興趣小組，鼓勵(lì)或者幫助學(xué)生進(jìn)入公司和生產(chǎn)單位進(jìn)行GIS開發(fā)實(shí)習(xí)，多方位鍛煉學(xué)生的GIS開發(fā)能力。

3 結(jié)束語(yǔ)

GIS集成與開發(fā)具有應(yīng)用性和實(shí)用性等特點(diǎn)，為了滿足新時(shí)代對(duì)GIS開發(fā)人才的需求，增強(qiáng)學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。本文針對(duì)GIS集成與開發(fā)教學(xué)過程中的出現(xiàn)的問題，從課程體系設(shè)置、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、考核方式、后續(xù)實(shí)踐等方面進(jìn)行了研究和改革。新的改革措施更有利于GIS專業(yè)課程的銜接，將GIS與計(jì)算機(jī)不再割裂，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

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