基于C/S和B/S模式的地理信息工程實踐教學案例庫建設

劉亞靜 姚紀明

摘?要：結合測繪科學與技術學科特點，從企業(yè)實踐、日常生活、科研和互聯(lián)網媒體與教學的互動關系等方面搜集構建案例庫資料，進行案例素材的組織、案例庫數(shù)據(jù)結構設計、案例庫的內容描述以及格式結構等方面的研究，構建測繪工程專業(yè)學位研究生的地理信息工程實踐教學案例庫，把理論教學與實踐教學銜接起來，使研究生具有獨立承擔地理信息工程技術或工程管理工作的能力，具有較強的創(chuàng)新意識和適應能力等較高的綜合素質。

關鍵詞：測繪工程；混合體系結構；實踐教學；案例庫建設

隨著研究生招生規(guī)模的不斷擴展，測繪工程專業(yè)研究生培養(yǎng)效果較好，與此同時在培養(yǎng)過程中也暴露出了一些問題，如注重課程學習輕實踐應用，研究生的專業(yè)能力培養(yǎng)類型不夠合理，與企業(yè)實踐結合不緊密，沒有與學術性研究生的培養(yǎng)模式區(qū)分開來，使得人才培養(yǎng)與社會需求脫節(jié)。根據(jù)專業(yè)學位研究生的培養(yǎng)要求，學生要參與企業(yè)的實踐能力培養(yǎng)，以便畢業(yè)后很快地適應企業(yè)的要求，因此從企業(yè)工程實踐、科研院所的實際科研項目、教師的科研項目以及網上搜集相關具有一定的深度與廣度的案例來進行實踐教學，啟發(fā)式地培養(yǎng)學生主動且獨立思考和研究問題，培養(yǎng)學生建立一套在實際工程項目中分析問題和解決問題的思維方式。

案例教學是以學生為主體，以真實項目為案例，引導學習者進入科學探索和反思的學習過程，培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的參考。案例庫的建立有利于同類課程的不同教師進行資源共享，提高了教育資源的利用率；另外案例庫的建立也可以作為課堂案例式教學、PBL教學、引導式教學等教學方法的支持系統(tǒng)，有利于教學案例的不斷更新。現(xiàn)有研究中在不同學科不同課程中，有大量的案例庫的建設成果出現(xiàn)：在20世紀初，哈佛商學院提出了建立行政管理相關課程的案例庫建設，培養(yǎng)出了許多優(yōu)秀的律師；南加利福尼亞大學（University?of?Southern?California）信息科學研究所（ISI）自然語言團隊開發(fā)的SENSUS語言本體共涵蓋電子科學領域的數(shù)萬個概念，建立了模擬作戰(zhàn)系統(tǒng)的案例庫，對作戰(zhàn)模擬應用案例進行了高效的管理。全國各大高校也編寫了不少教學案例，例如，北京大學光華管理學院建立了企業(yè)管理教學案例庫；西南林業(yè)大學建立了森林滅火教學案例庫，等等。國內高校和科研機構進行案例庫建設取得了一定的成果，但是仍然存在一些問題。首先，案例啟發(fā)性不強，案例教學主要作用是通過案例的討論啟發(fā)學生對于課程目標中知識點的掌握，要求每個案例要能夠對學生的思維有一定的啟發(fā)性；其次，案例典型性不強，案例教學主要是由任課教師來編寫，實踐經驗不如現(xiàn)場企業(yè)人員實踐經驗豐富，因此案例的代表性不足；最后，案例的時效性差，相對于企業(yè)的工程實踐，學校教學編寫的案例庫相對存在滯后性。縱觀國內外參考文獻，專門針對測繪工程專業(yè)地理工程實踐課程進行研究生實踐教學能力培養(yǎng)的案例庫建設沒有相關的研究。

一、地理信息工程實踐課程的特點

地理信息工程實踐課程主要培養(yǎng)測繪工程專業(yè)研究生的地圖制圖、應用模型分析以及C/S和B/S模式的地理信息系統(tǒng)軟件開發(fā)的實際操作能力，培養(yǎng)研究的獲取知識、解決實際工程項目的能力。課程主要具有以下幾方面的特點：

（一）綜合性強

地理信息工程實踐課程融合了多個學科領域的知識，而且內容更新速度快。該課程的前修課程包括：基礎地理學、數(shù)據(jù)結構、GIS原理與應用、面向對象程序設計、數(shù)據(jù)庫原理與應用、GIS軟件應用等課程，每門課程知識點眾多，在該門課程中的實踐環(huán)節(jié)要涉及前修課程的若干知識點，涉及若干個技術和方法，所以綜合性非常強。

（二）實踐性強

地理信息工程實踐包括地圖制圖、桌面版程序設計與開發(fā)、WebGIS程序設計與開發(fā)以及移動GIS設計與開發(fā)等幾個層次的實踐操作知識，學生只有通過實際操作才能掌握繪圖、加工、分析和表達空間信息的實踐能力，注重學生的實際動手能力和專業(yè)操作技能的培養(yǎng)，讓學生在實際操作的過程中加深對專業(yè)知識的理解。

（三）應用多樣性

地理信息工程應用領域廣泛，針對不同領域，具有不同地理信息工程功能體現(xiàn)，如城市基礎設施管理、資源保護和管理系統(tǒng)、土地利用規(guī)劃系統(tǒng)、地籍信息系統(tǒng)。不同類型的用戶對于GIS具有不同的復雜性功能的要求。

（四）團隊合作的重要性

每個地理信息工程實踐內容多，涉及的專業(yè)技術多，通過單兵作戰(zhàn)來完成是不可能的，必須要有一個強有力的團隊。

二、系統(tǒng)總體體系結構設計

根據(jù)測繪工程專業(yè)碩士地理信息工程實踐課程的特點以及教學的實際需求，確定在網絡平臺上建立課程案例庫管理信息系統(tǒng)。整個案例庫系統(tǒng)采用C/S和B/S混合模式：學院內部局域網采用C/S體系結構實現(xiàn)案例庫中案例的管理，Web服務器上采用B/S體系結構的應用程序，使用戶可通過Web界面進行案例的在線查詢與更新等操作。案例數(shù)據(jù)庫中存儲與案例管理有關的所有數(shù)據(jù)，Web服務器是網絡用戶訪問數(shù)據(jù)庫的接口，是Web應用程序的執(zhí)行平臺。整個系統(tǒng)的網絡體系結構，如圖1所示。

三、案例庫模型設計

（一）案例庫的概念模型設計

在教學實踐的基礎上，通過到企業(yè)調研，查閱網站、書籍、報紙、期刊等資源，收集測繪工程相關專業(yè)教師科研項目素材，進行有關資料信息的收集，經過反復編輯整理，建立教學案例庫概念模型，對案例進行分類：如以地圖制圖實現(xiàn)GIS軟件應用式案例，以組件式開發(fā)為主的C/S模式開發(fā)案例，以WebGIS開發(fā)為主的B/S模式的開發(fā)案例，以移動APP為主的移動GIS開發(fā)案例。將案例涉及的背景問題、主題和思路等進行梳理寫出的規(guī)范的案例，對案例的來源、理論和技術基礎以及技術實現(xiàn)進行描述。

（二）案例庫內容、格式描述以及邏輯結構設計

結合學科特點，教學案例的內容主要從測繪儀器操作、地理信息軟件操作、專題地理信息系統(tǒng)開發(fā)、遙感圖像處理等方面案例內容進行描述，且進行案例庫的邏輯結構設計，對不同格式的案例進行數(shù)據(jù)結構設計、表達和存儲。尤其是對于單一案例、一題多解以及綜合案例進行內容、格式的設計。

（三）案例庫的動態(tài)管理模式研究

案例庫構建的主要問題首先是如何對案例庫進行動態(tài)管理，保證案例能隨著GIS技術更新、技術標準更新、法律法規(guī)的變化而及時更新調整，建立長效案例采集基地，保障案例庫案例來源的穩(wěn)定性和時效性。其次，建立科學合理的案例庫使用、管理辦法，使得案例能夠得到高效充分的利用。

四、系統(tǒng)實現(xiàn)

（一）C/S?模式的實現(xiàn)

客戶端應用程序為用戶提供了訪問服務器數(shù)據(jù)的友好界面，服務器實現(xiàn)大部分系統(tǒng)的業(yè)務并向客戶提供服務，數(shù)據(jù)庫服務器負責提供系統(tǒng)數(shù)據(jù)的管理服務。該部分具體實現(xiàn)為：客戶端訪問數(shù)據(jù)時，連接到應用服務器，并向其發(fā)出請求。應用服務器根據(jù)預定的規(guī)則來訪問數(shù)據(jù)庫服務器，執(zhí)行對數(shù)據(jù)庫的操作，完成用戶的請求，最后將結果送回給用戶，如圖2所示。

筆者在案例庫案例查詢實現(xiàn)時，首先由用戶在客戶端輸入案例的主要內容或者關鍵字信息，然后客戶端向應用程序案例庫查詢的請求，應用服務器根據(jù)預定的規(guī)則判斷案例庫的關鍵字是否合理等，當查詢操作完成（成功或失?。┖?，通過應用服務器，將操作結果返回給客戶端用戶，完成一個完整的數(shù)據(jù)訪問流程。

（二）B/S模式的實現(xiàn)

系統(tǒng)的B/S部分結構，與系統(tǒng)C/S部分進行明確的分割，使其在邏輯上獨立，并且單獨加以實現(xiàn)。其結構分為3層，分別是數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務邏輯層和表示層。該模式采用ASP.NET技術，利用面向對象的語言Visual?C#進行后臺開發(fā)。ASP.NET是一種創(chuàng)建Web動態(tài)網頁的強大的服務器端的新技術，它可為萬維網絡站點或為企業(yè)內部互聯(lián)網創(chuàng)建動態(tài)的可進行交互的頁面，其采用面向對象的技術來構建動態(tài)Web應用管理程序。B/S模式結構與訪問流程，如圖3所示。實現(xiàn)過程為：瀏覽器請求訪問一個帶*.aspx擴展名的文件時，Web服務器運行相應的ASPX程序，該程序中調用的ADO對象連接到數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的查詢、修改等功能，最后Web服務器將執(zhí)行結果以HTML格式返回給瀏覽器。通過在Web服務器端編制相應的ASPX應用程序，用戶就可以通過瀏覽器與數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的交互，功能實現(xiàn)如圖4所示。

五、結論

在為期半年的教學實施過程中，研究生在實際項目中得到了較大的能力提升，同時實現(xiàn)以下轉變。

（1）實現(xiàn)授課環(huán)境從單純課內教學向課外與課內相結合轉變：通過課前任務和課后思考題的形式，引導研究生課后自主學習，部分內容留作課后自我學習。

（2）實現(xiàn)授課形式以教師的教為主，向以教師與學生共同討論為主轉變：課上講解自己對案例的理解和認識、課上討論、小組答辯，教師給學生講解內容的點評和總結。學生以團隊協(xié)助完成層次的遞進式的項目案例，使學生的閱讀文獻能力、知識梳理能力、溝通能力和表達能力得到了提升，由淺入深，逐步遞進的方式來學習知識和鍛煉能力。

（3）實現(xiàn)考核從注重學習的結果向結果與過程相結合轉變：通過小組做報告、小組之間質疑和小組討論等方式來進行課堂的組織，注重學生綜合能力的評價，加大過程成績的比重。

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基金項目：河北省專業(yè)學位案例庫建設項目（KCJSZ?2021061），河北省教育廳研究生案例庫建設項目基金支持

作者簡介：劉亞靜（1977—?），女，漢族，博士，教授，研究方向：專題地理信息工程。