普通本科GIS專業(yè)技術(shù)開發(fā)類課程教學(xué)探討

姜建武 李景文 陸妍玲 殷敏

摘? 要 隨著技術(shù)的發(fā)展，社會和企業(yè)對GIS專業(yè)人才培養(yǎng)提出更高的要求，為增強(qiáng)普通高校GIS專業(yè)的教學(xué)效果，分析普通高校GIS專業(yè)技術(shù)開發(fā)課存在的五大問題，提出六個解決方法，為普通高校的GIS開發(fā)課教學(xué)提供新的思路。

關(guān)鍵詞 地理信息科學(xué);技術(shù)開發(fā)課;ArcGIS

中圖分類號：G642.3? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）06-0095-03

Discussion on Teaching of GIS Professional Technology Develop-ment Course in General Undergraduate Course//JIANG Jianwu， LI Jingwen， LU Yanling， YIN Min

Abstract The development of technology and the demand of enter-

prises put forward higher requirements for the training of GIS pro-fessionals. In order to improve the teaching effect of GIS specialty in

colleges and universities， this paper analyses five problems existing in the course of GIS specialty technology development in colleges and universities， probes into six solutions to the above problems， and

analyses how to improve the teaching of GIS specialty development course.

Key words geographic information science; technology develop-ment course; ArcGIS

1 前言

地理信息科學(xué)專業(yè)原名為地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS），是一個與計算機(jī)和編程緊密聯(lián)系的專業(yè)，特別是隨著云計算、大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)的興起，企業(yè)對GIS專業(yè)學(xué)生在開發(fā)技能上的要求也越來越高，越來越多的高校增加了GIS專業(yè)的開發(fā)類課程比重。2018年新發(fā)布的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》[1]也將GIS開發(fā)能力列入培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的GIS開發(fā)能力[2]越來越重要。但是，普通高校GIS專業(yè)的開發(fā)類課程存在一些問題，如不熟悉開發(fā)平臺，缺乏應(yīng)用背景，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高[3]，軟硬件條件尚待完善、學(xué)生實踐能力培養(yǎng)不足[4]等，影響了GIS專業(yè)開發(fā)人才的培養(yǎng)效果。研究普通高校GIS專業(yè)技術(shù)開發(fā)類課程存在的問題，探索提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)學(xué)生個人技術(shù)素質(zhì)和能力的方法，成為GIS專業(yè)教學(xué)的重點。并且，根據(jù)社會、企業(yè)對GIS專業(yè)學(xué)生的要求和期待，探討切實有效的教學(xué)方法和教學(xué)手段也具有現(xiàn)實意義。

2 普通高校GIS專業(yè)技術(shù)開發(fā)課存在的問題

前期接觸較少，學(xué)生基礎(chǔ)薄弱? 在學(xué)習(xí)專業(yè)開發(fā)課程之前，大多數(shù)普通高校GIS專業(yè)學(xué)生對編程技術(shù)的概念停留在聽說過而未接觸過的層次，計算機(jī)相關(guān)知識也只是通過一門課程和課余時間的實際使用獲取，而且獲取的計算機(jī)知識大多集中于應(yīng)用層面，對于計算機(jī)原理的認(rèn)知基本為零。因此，學(xué)生在編程和計算機(jī)知識方面的基礎(chǔ)非常薄弱。一些高校為了保證學(xué)生的學(xué)習(xí)，大一時不允許攜帶電腦，學(xué)生獲取計算機(jī)知識的途徑就更加有限。這些都對學(xué)生學(xué)習(xí)開發(fā)技術(shù)產(chǎn)生不利影響。

課時和業(yè)余時間限制，學(xué)習(xí)內(nèi)容不夠深入? GIS專業(yè)開設(shè)的技術(shù)開發(fā)類課程一般在32～64學(xué)時，其中理論課在12～24學(xué)時。開發(fā)類課程的基本教學(xué)策略是理論課講授新知識，上機(jī)課對新知識進(jìn)行實踐和鞏固。在該種模式下，就需要學(xué)生利用大量的課余時間練習(xí)和鞏固。但是問題在于，在培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的目標(biāo)指引下，目前本科生的課程學(xué)習(xí)任務(wù)較重，課程安排較密，學(xué)生的空余時間有限。且有的學(xué)校在大一到大三安排學(xué)生晚自習(xí)，再加上其他課程的課后任務(wù)、社團(tuán)活動等因素，留給學(xué)生進(jìn)行課外知識拓展和練習(xí)的時間非常少。因此，學(xué)生學(xué)習(xí)技術(shù)主要集中在課堂和上機(jī)實踐期間，造成GIS專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)開發(fā)類課程時內(nèi)容不夠深入，知識點不夠鞏固。

開發(fā)知識專業(yè)性強(qiáng)，知識體系不完整? GIS專業(yè)學(xué)生除了學(xué)習(xí)C、C++、C#等常規(guī)編程技術(shù)外，還需要學(xué)習(xí)GIS相關(guān)的專業(yè)開發(fā)知識，如ArcGIS的二次開發(fā)、三維系統(tǒng)開發(fā)、地下管線開發(fā)等，這是GIS專業(yè)開發(fā)人才培養(yǎng)的核心和競爭力所在。以上開發(fā)技能需要學(xué)生具備相當(dāng)強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)內(nèi)容的整體框架意識。如地下管線開發(fā)需要學(xué)生具備三維可視化、三維模型編輯和維護(hù)、三維管網(wǎng)拓?fù)浞治?、全景三維模擬等知識。由于不可能等學(xué)生學(xué)習(xí)完所有專業(yè)知識才安排開發(fā)類課程，因此，大部分情況下開設(shè)開發(fā)課程時，學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程還未完成，且尚未經(jīng)歷完整的系統(tǒng)鍛煉，造成學(xué)生的知識體系不完整，專業(yè)知識學(xué)習(xí)不深入，這對GIS技術(shù)開發(fā)課程的講授提出新的要求，需要教師講授新課的同時兼顧關(guān)聯(lián)知識的講解。這既對教師提出挑戰(zhàn)，也考驗學(xué)生的接受能力。

師資力量有限，教學(xué)內(nèi)容不能與時俱進(jìn)? 普通高校GIS專業(yè)開發(fā)類課程所講述的知識更新緩慢。以ArcGIS Engine開發(fā)為例，目前所講述內(nèi)容的重點還是基于桌面C/S架構(gòu)的GIS軟件開發(fā)技術(shù)。在技術(shù)快速發(fā)展的前提下，主流GIS專業(yè)軟件如ArcGIS、SuperMap等都在向云計算、大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)靠攏，推出大量基于B/S架構(gòu)的產(chǎn)品，并且在“互聯(lián)網(wǎng)+”發(fā)展大潮下，也要求GIS專業(yè)開發(fā)技術(shù)跟上時代潮流。特別是隨著云GIS的興起，對GIS產(chǎn)品提出新的要求，而目前的教學(xué)內(nèi)容和知識依然沒有太大更新，顯得尤為落后，培養(yǎng)出的學(xué)生到了社會還需要經(jīng)二次培養(yǎng)，才能符合用人單位的要求。造成這一問題的原因，一方面是師資力量有限，教師面臨繁重的科研和教學(xué)任務(wù)，以及隨著年齡的增長，沒有精力學(xué)習(xí)新知識;另一方面是學(xué)生在學(xué)習(xí)開發(fā)技術(shù)之前基本不具備網(wǎng)絡(luò)開發(fā)技術(shù)，專業(yè)培養(yǎng)方案也并未列入網(wǎng)頁開發(fā)課程，雙重原因?qū)е聦W(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容不能做到與時俱進(jìn)。

編程概念模糊，好奇與畏懼心理共存? GIS專業(yè)學(xué)生在真正接觸開發(fā)類課程前，只學(xué)習(xí)過“計算機(jī)知識及應(yīng)用初步”課程，大多數(shù)學(xué)生不具備基本的編程概念。因此，當(dāng)接觸開發(fā)類課程時，學(xué)生一方面存在對課程的好奇心，另一方面是個人基于外界的編程難學(xué)的言論，潛意識里也會對課程產(chǎn)生畏懼心理。好奇和畏懼心理并存有利有弊，利在于當(dāng)好奇心強(qiáng)于畏懼心理時，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的欲望;弊在于隨著課程的深入，如果教師的教學(xué)方法不當(dāng)，學(xué)生無法跟上課程的內(nèi)容，將造成好奇心減弱而畏懼心理增強(qiáng)，最終會導(dǎo)致產(chǎn)生厭學(xué)心理。

3 GIS專業(yè)技術(shù)開發(fā)類課程教學(xué)方法研究

針對以上問題，對GIS專業(yè)技術(shù)開發(fā)類課程的教學(xué)方法進(jìn)行深入研究，以下是研究得出的幾點教學(xué)方法。

學(xué)習(xí)內(nèi)容問題導(dǎo)向? 該方法主要解決開發(fā)知識專業(yè)性強(qiáng)，學(xué)生知識體系不完整的問題。以問題為導(dǎo)向，并將該問題貫穿于整個開發(fā)教學(xué)過程中，能夠很好地幫助學(xué)生形成完整的知識體系。同時將整個開發(fā)課程作為一個項目解決方案講解，比理論與實踐分開的講法更容易讓學(xué)生記住，也方便課程的知識點聚焦，不讓學(xué)生感到枯燥。如在教學(xué)C#語言時，以學(xué)生的學(xué)分系統(tǒng)為例，從最早的學(xué)生信息的聲明（對應(yīng)變量聲明），到模擬學(xué)生登錄（判斷、循環(huán)及比較），再到以結(jié)構(gòu)體、數(shù)組、數(shù)據(jù)庫存儲學(xué)生信息，將C#課程貫穿于一個問題并逐步加深，學(xué)生學(xué)習(xí)起來更容易理解和掌握。

學(xué)習(xí)過程逐步深入? 該方法主要解決學(xué)生前期接觸較少，基礎(chǔ)薄弱和編程概念模糊，好奇與畏懼矛盾共存的問題。對于開發(fā)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，不能按照常規(guī)的講解方式講述學(xué)習(xí)內(nèi)容，要采用先易后難、循序漸進(jìn)的教學(xué)方法。由于學(xué)生不具備相關(guān)基礎(chǔ)，如果教師一開始就按照常規(guī)的教學(xué)方法教學(xué)，會讓學(xué)生付出很大的努力也不一定跟上講解的內(nèi)容，并隨著課程的深入而產(chǎn)生恐懼和厭學(xué)情緒。一旦發(fā)生這種情況，學(xué)生對這門課的興趣就喪失了。因此，在最初的教學(xué)中可以多花費一點兒時間在學(xué)生入門的知識點上，講解最基礎(chǔ)的內(nèi)容，并和學(xué)生互動，讓學(xué)生獲得成就感，一步步帶領(lǐng)學(xué)生入門，增強(qiáng)基礎(chǔ)，降低開發(fā)類課程學(xué)習(xí)的恐懼感。

開發(fā)內(nèi)容的挫折設(shè)置? 該方法主要解決學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容不夠深入、知識體系不完整的問題。學(xué)生的現(xiàn)狀是教師布置的實驗任務(wù)和作業(yè)都要給相應(yīng)的指導(dǎo)書，否則學(xué)生很難獨立完成一個實驗任務(wù)。這就造成學(xué)生喪失了獨立自主和發(fā)現(xiàn)解決問題的能力，對于學(xué)生構(gòu)建完整的知識體系和深入學(xué)習(xí)不利。因此，教師在進(jìn)行實驗教學(xué)時，編寫教學(xué)指導(dǎo)書可以故意留一些問題讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)和解決。這樣一方面鍛煉了學(xué)生的思考和排錯能力，另一方面讓學(xué)生潛意識里以批判的態(tài)度考量程序?qū)嶒瀮?nèi)容，加深了學(xué)生的思考，從而達(dá)到加深知識點學(xué)習(xí)和構(gòu)建完整知識體系的目的。

教學(xué)過程總體概括? 該方法主要解決開發(fā)知識專業(yè)性強(qiáng)，學(xué)生知識體系不完整的問題。在課堂教學(xué)過程中，要經(jīng)常對所學(xué)知識點進(jìn)行概括，并將各個知識點串聯(lián)起來，形成該門課程的網(wǎng)狀邏輯圖。該概括需要學(xué)生一起參與，共同完成課程邏輯圖的繪制，這樣能夠培養(yǎng)學(xué)生的宏觀概念，理解所學(xué)內(nèi)容之間的關(guān)系，有助于構(gòu)建完整的知識脈絡(luò)。

抽象概念的互動講述? 該方法主要用于解決學(xué)生編程概念模糊，好奇與畏懼矛盾共存和開發(fā)知識專業(yè)性強(qiáng)的問題。對于比較抽象的概念，要求學(xué)生一起參與完成概念的解釋。如講解類和對象的關(guān)系時，以人為目標(biāo)，首先讓學(xué)生分析班級學(xué)生的共同特點，然后以某一個學(xué)生為例子，為其特點附加屬性內(nèi)容，這樣就很好地詮釋了類和對象間的關(guān)系。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段的應(yīng)用? 該方法主要解決學(xué)生課時和業(yè)余時間有限，學(xué)習(xí)內(nèi)容不夠深入和師資力量有限，教學(xué)內(nèi)容不能與時俱進(jìn)的問題。學(xué)生課余時間很少進(jìn)行課程實踐的一個重要原因在于GIS專業(yè)軟件的安裝要求較高，一般學(xué)生連安裝都成問題，更別提開發(fā)。對于該問題，利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)解決。目前網(wǎng)上有很多開源免費的代碼編輯網(wǎng)站，用戶無須安裝，通過在線編程和運行即可學(xué)習(xí)編程技術(shù)。通過在線編程，一方面讓學(xué)生隨時隨地進(jìn)行實驗而不需要復(fù)雜的配置，另一方面通過設(shè)定編程場景，提升學(xué)生的開發(fā)興趣。同時，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺的應(yīng)用能夠幫助學(xué)生接觸最新的技術(shù)，做到學(xué)習(xí)內(nèi)容與時俱進(jìn)。

4 結(jié)語

針對目前普通高校GIS專業(yè)人才培養(yǎng)的問題，分析問題產(chǎn)生的原因，尋找相應(yīng)的解決對策，對于提升GIS專業(yè)開發(fā)類課程教學(xué)質(zhì)量，制定切實有效的教學(xué)方法，具有重要意義。從課程、教師和學(xué)生三個層面，總結(jié)出以學(xué)習(xí)內(nèi)容問題導(dǎo)向、學(xué)習(xí)過程逐步深入、開發(fā)內(nèi)容的挫折設(shè)置、教學(xué)過程總體概括、抽象概念的互動講述和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段的應(yīng)用六個教學(xué)方法，為提升GIS專業(yè)技術(shù)開發(fā)類課程教學(xué)質(zhì)量提供了切實可行的方法?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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