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地方院校地理信息系统设计与开发课程教学的问

发布时间:2015-07-28 18:39

  地理信息系统(Geographical information system,简称GIS)融合了地理学、测绘学、信息科学、计算机科学等学科知识,是一门交叉学科,具有强大的生命力。随着计算机科学的高速发展,地理信息系统展现了超凡的学科融合能力,应用的深度和广度迅速提升。到目前为止,地理信息系统已经应用在国土、测绘、气象、地震、林业、军事、水利、环境、交通、环保等领域,全社会对GIS专业人才的需求迅速增长。设计与开发需要教师具有丰富的行业设计与开发经验,同时需要丰富多彩的实例演示,这就对教师提出了很高的要求。GIS设计与开发需要学生具有很强的逻辑思维能力,并具备一定的数学和计算机功底。地方院校特别是地方师范类院校地理信息系统专业女性比例较高,其计算机基础和数学功底相对薄弱。鉴于此,笔者结合自己的教学实践,对GIS设计与开发教学内容与手段等方面进行探讨,以期为提高GIS设计与开发教学质量提供借鉴。
  一、GIS设计与开发课程教学特点
  地理信息系统开发目前以组件式开发为主流。[5]通过专业地理信息系统平台提供的可视化开发组件,可以快速便捷地搭建自己的GIS应用程序,嵌入常见地理信息系统功能,为进一步与应用行业融合提供接口。目前,各高校GIS设计与开发大都采用组件开发,且一般选用ArcGis,SuperMap,Mapgis,Mapinfo的二次开发平台。
  GIS设计与开发课程教学具有如下特征:1.实践性强。GIS设计与开发以应用开发为主,需要依靠大量项目实践来培养学生的动手能力。2.学科交叉性强。本课程融合了计算机科学、数学学科和具体应用行业学科知识,学科交叉性强,需要学生具有很强的学习能力、软件开发能力和逻辑思维能力,这样才能很好地将地理信息系统技术融入行业应用当中。3.教学方式灵活。GIS设计与开发是一门动手能力很强的课程,传统的以理论讲授为主的教学方式难以满足课程教学需要。GIS设计与开发常采用项目教学法[6]、分组教学法等,以增强学生在学习过程中的主体性、趣味性、能动性。因此,GIS设计与开发教学的重点不在于理论知识,而在于实践教学。[7]以实践操作深化理论知识,使得学生在不断掌握软件开发技能的同时,完成理论知识的顿悟。
  二、GIS设计与开发课程教学优化模式探讨
  (一)强化GIS设计与开发课程群设计
  GIS设计与开发是GIS专业的一门主干课程,需要配套一系列课程构建GIS设计与开发课程群来辅助教学。其设计应遵循以下原则:1.理论与实践相结合,强化实践教学;2.因材施教,注重个性差异;3.坚持知识、能力、素养协调发展与综合提高原则[8];4.注重系统性和完整性;5.以需求为导向,坚持课程可调整性原则。
  基于当前对GIS设计与开发人才的需求以及地方院校课程设计情况,GIS设计与开发课程群应包括计算机组成原理、数据库概论、数据结构与算法、GIS算法与数据结构、程序设计、软件工程、软件设计模式、计算机图形学、地理信息系统概论、地理信息系统工程、GIS软件开发、WebGis开发等课程,囊括了GIS设计与开发过程中所需的大部分知识,全面反映了“概念—原理—方法—操作—应用”五位一体的特征。
  (二)多模式的培养学生实践能力
  目前,大部分GIS课程理论教学以教师讲授为主,且实验教学过程多采用学生被动学习的传统模式,即由教师进行程序演示与操作,再由学生进行模仿或根据实验指导书编程重现。在此模仿过程中,学生往往更多的关注了代码的书写,而未能主动思考,不能激起学生的主观能动性和创造性,大大降低了程序运行成果所获得实践成功的成就感。因此,应该采取多种教学模式激发学生的学习积极性,多角度培养学生的实践能力,具体如图1所示。
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  图1 GIS软件设计与开发课程教学架构示意图
  项目示范型。以教师科研成果作为典型案例,从项目的背景、需求、设计、编码、测试进行分析、讲解、示范以及实践,将学生带入学科前沿和具体工程实践中,加深学生对知识的理解,让学生直观地感受解决实际问题的快乐,激发学生学习兴趣,充分展现“读、想、练、用”的教学要素。
  团队协作型。GIS设计与开发设计项目过程复杂,涉及面广,需要发挥团队精神,互补互助,达到最大工作效率。在实践教学中可以将全班学生分为几个小组,根据教学知识点假设项目背景拟定题目,教师担任指导,由学生分组自学、协作完成教学工作。小组中一人负责问题分析,担任项目甲方,负责提出需求;一人负责与甲方沟通,建立规范化需求清单;两人负责系统设计与系统原型快速构建;一人负责项目测试;建立系统设计之后,全组分工协作完成系统开发工作。
开发竞赛型。GIS开发大赛注重学生的知识综合运用以及解决实际问题的能力培养,从选题、需求分析、设计、编码到最后的测试,周期长、任务多样、难点多,能锻增强学生团队协作意识并磨炼学生意志,非常接近工作状态,能使学生尽早接受社会竞争。目前,除ESRI和SuperMap每年均会举办一次全国性GIS大赛外,很多高校会举办一些校内竞赛,其中GIS设计与开发均是其重要的竞赛项目,这为GIS设计与开发教学提供了很好的实践教学平台。
  校企合作型。通过与相关GIS软件公司合作建立实习基地,让学生参与具体的项目,为学生提供进入社会和接触实际项目锻炼的机会,使学生在辅助完成项目的同时,熟悉项目流程、认清重点和难点、提升开发 技能等。同时加强校企技术交流,邀请企业技术总监、项目经理举办不同类型的专题讲座,增强学生项目阅读能力。
  软件测试型。通过对GIS系统进行黑白盒测试,发现GIS设计与开发中的关键点、难点以及常见Bug分布情况,可加深学生对知识的认知并提升软件设计与开发能力,避免自己在设计与开发过程中犯同类错误。
  就业引导型。按照学生兴趣爱好以及就业意向进行应用行业分组,与相关行业企业、协会、就业指导中心建立联系,举办企业专题、行业发展前沿、就业指导等讲座以及到企业中参观学习业务流程、观摩企业成果,扩展学生学术视野与知识面,了解业界动态,建立行业发展与GIS应用交集,缩短学生与社会、企业之间的距离。
  (三)围绕课程群打造教学团队
  教学团队对教学质量起决定性作用,是学科建设与发展最重要的基础性资源。GIS设计与应用课程群学科交叉广泛,知识增长点众多,发展迅速,这就需要教师不断扩展学科领域和提升知识结构,以优化与提升整个教学团队。地方院校多数将学校定位为“教学为主型”,教研仅限同门或相似课程教师间的交流,根本谈不上团队建设。学科人才,凸显学科带头人与技术骨干的作用,能形成良好的传帮带氛围,建立以点带面形成合力的局面。在项目资助与带动下,才能实现学科交叉融合、知识结构更新、人才交流,才能吸引高层次人才来校教学与研究,形成良性的“引进、培养、锻炼”长效发展机制。因此,可以有针对性的凝练研究方向,覆盖GIS设计与开发课程群,在科学研究中建立教学团队。
  三、结语
  GIS设计与开发能力很大程度决定了GIS专业学生的就业前景,是GIS专业培养的主要目标之一。GIS设计与开发具有很强的实践性,其能力的培养需要综合性、系统性、多学科的实践教学体系支撑。从GIS设计与开发课程群设计以及围绕课程群打造教学团队、多模式实践教学三个方面可丰富GIS设计与开发教学体系,促进学生由被动学习向主动获取转变,优化和提高教学质量。同时,我们应该认识到,GIS设计与开发教学质量优化提高是一个长期的过程,应在教学工作中不断摸索与总结,探索新的教学模式、教学方法和教学理论,促进教学质量稳固提升。
  [ 注 释 ]
  [1] 边馥苓.我国高等GIS教育:问题、创新与发展[J].地理信息世界,2007(2).
  [2] 董隽.高等综合院校地理信息系统教学问题探讨[J].林区教学,2009(1).
  [3] 赵银军.高校地理信息系统人才培养探讨[J].测绘与空间地理信息,2010(1).
  [4] 蔡菲,孙英君,单宝艳等.地理信息系统专业学生GIS软件开发能力的培养[J].测绘通报,2008(6).
  [5] 钟广锐.基于SuperMap Objects的“GIS设计与开发”课程实验设计[J].地理空间信息,2007(2).
  [6] 黄猛,李攀.项目教学法在地里信息系统教学中的应用研究[J].时代教育,2012(5).
  [7] 赵冠伟.地理信息系统设计与开发课程教学质量优化探讨[J].实验室科学,2011(4).
  [8] 刘华琳,龙雨萍.GIS课程体系结构设计与课程设置方案探讨[J].实验科学与技术,2007(6).
  [9] 刘益和,张凯.地方院校应用型人才培养模式的创新研究与实践——内江师范学院计算机专业人才培养模式的探索与创新[J].中国成人教育,2011(16).

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