地理信息系統（ＧＩＳ）專業計算機課程教學研究

文章編號：1962-5913(2008)13-0068-03

摘要：地理信息系統(GIS)是與計算機信息技術有著密切關系的專業，本文在分析GIS同相關計算機課程關系的基礎上，對GIS工程專業的計算機教學課程內容進行了四個層次階段的劃分，并就計算機課程教學實踐介紹了自己的教學體會。

關鍵詞：地理信息系統；GIS；計算機課程；教學研究

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

1引言

隨著知識經濟時代的到來和空間信息科學的飛速發展，以地理信息系統(GIS)、遙感(RS)和全球定位系統(GPS)為技術核心的數字地球概念已經滲入人心，世界各國都在致力于國家基礎地理信息建設，地理信息技術人才成為市場的寵兒，面臨21世紀信息時代的挑戰，如何在較短的時間內培養大量社會急需的技術人才，成為擺在高校面前嚴峻的課題。GIS是計算機硬件、軟件支持的地理信息數據采集、存儲、檢索、分析處理、顯示的一門科學與技術。它主要涉及地理學、測量學、地圖制圖學、攝影測量、遙感科學等專業領域[1]，是以計算機為主要工具的工程技術性科學，如何在GIS課程教學體系中，合理地組織相關計算機課程的教學，把計算機課程講好，成為GIS專業計算機任課教師的一項研究課題。

2GIS與相關課程的關系分析

2.1GIS與機助制圖的關系

機助制圖是GIS的主要技術基礎課程，是GIS的前身，又稱作數字地圖系統，它涉及GIS中空間數據采集、表示、處理、可視化和空間數據處理，從大比例尺的數字測圖、電子平板到小比例尺地圖編輯出版、專題制圖、電子地圖及數據庫系統，其主要功能強調可視材料的顯示和處理，忽視空間實體的非圖形屬性特征，然而GIS地學分析中卻非常重視該屬性數據。

空間分析是二者的主要區別，功能完善的GIS除包含機助制圖的所有功能外，還具有空間分析功能，機助制圖目前局限在圖文辦公自動化、專題地圖制圖方面[2]，一個完善的GIS需要對多層圖形數據和屬性數據實行深層次的空間分析，來提供管理、規劃和決策信息，諸如疊置分析、緩沖區分析、地形分析等。

2.2GIS與CAD的關系

CAD是計算機技術用于機械、建筑、工程的自動化系統，它的圖形產品從航天飛機到超微集成電路等，應用范圍廣泛。GIS與CAD的共同特點是二者都需要有參考系統，都能處理圖形數據的空間關系，CAD的圖形功能強大，表現在其處理規則幾何圖形及其組合上，對非圖形的屬性數據處理不強。GIS處理地理空間的自然和社會目標現象，圖形屬性數據可以頻繁互操作，具有鮮明的專業化特征，處理海量地理信息的能力也遠非CAD能比。CAD具有強大的圖形處理能力和豐富的圖形符號的特點，在工程應用上比較成熟，基于CAD開發的GIS軟件在市面上也見得到。

2.3GIS與DBMS的關系

數據庫管理系統DBMS目前一般指關系型的數據庫管理系統，如FOXPRO、SQLSERVER、ORACLE等。它們一般作為事物處理的數據庫軟件，如人事檔案信息系統、學生成績管理系統、財務管理系統等。GIS的屬性數據庫也可以使用DBMS作為系統數據存儲部分，如ARC/INFO軟件可以使用常規DBMS作屬性數據管理。但二者區別是，GIS不僅需要有功能強大的空間數據管理的功能，而且還需要有圖形采集管理、空間數據可視化和空間分析等功能。所以GIS功能更加強大和復雜。事物的查詢不僅需要屬性信息而且還需要空間地理坐標來定位。

2.4GIS與遙感圖形圖像處理系統的關系

遙感圖形圖像處理系統是專門用于對遙感圖像數據處理進行分析的軟件。主要強調對圖形圖像數據的幾何處理、灰度處理和地物專題信息提取，遙感數據是GIS的重要數據源。遙感數據經遙感圖像處理系統處理后，用作GIS的背景地圖或經過分類的專題信息系統進行GIS與遙感的集成分析。

許多圖形圖像處理系統的制圖功能強大，可以設計豐富的符號和注記，進行圖幅整飾，專題地圖生產等?；跂鸥竦腉IS除能進行遙感圖像分析外，還有諸如空間疊置等空間分析的功能。但由于其缺少實體的空間關系描述，很難進行基于地理實體的空間分析和空間查詢。目前，二者的發展趨勢是走集成化的道路。

3GIS專業計算機課程教學研究

3.1計算機課程教學內容設置

基于上述計算機相關課程的對比分析，根據GIS的專業特點和對計算機教育的要求，同時兼顧學生計算機知識領會能力和專業技能提高的循序漸進過程，對GIS工程專業的計算機教育及課程教學內容設置分作如下四個層次階段。

(1) 計算機基礎教學階段

該階段的計算機教學以講授計算機的基本理論和常用軟件的應用。主要內容有：計算機硬件基礎知識、操作系統、辦公自動化軟件使用、計算機網絡基礎知識、信息管理基礎知識、計算機安全及病毒防治等內容。以學生上機實習為主，課堂教學為輔的方式，教學目標是：掌握計算機的軟硬件知識；熟悉操作系統和辦公自動化及相關軟件的使用；掌握用計算機收集、管理和處理數據及文檔信息的能力；掌握計算機網絡基本知識并能使用網絡的常用工具。

該階段要求學生參加山東省計算機統考或國家計算機等級考試，達到一級合格水平。

(2) 計算機語言編程及應用階段

該階段主要訓練學生的高級語言程序開發與設計能力。開設課程的主要教學內容分為數據庫類：SQL SERVER、Visual FoxPro、PowerBuilder等。高級語言編程類：C或C++、VisualBasic.Net、C#、Java等。應用軟件類：AUTOCAD、PHOTOSHOP、3Dmax、FLASH、DreamWeaver等。該階段是GIS專業計算機教育打基礎的重要時期[3]，是同學選擇將來軟件開發道路的重要轉折點，要求學生至少熟練掌握一門高級語言，具備基本的代碼編寫和設計開發能力，掌握常規制圖軟件、平面及三維軟件的基本操作，為后續的專業應用打下基礎。該階段的考核，要求學生參加計算機等級考試，達到二級水平。

(3)GIS專業軟件培訓教學

GIS專業軟件是GIS專業學生必須學習和掌握的一項專業技能，該階段可以選擇GIS領域目前國內外炙手可熱的知名行業軟件，如ARCGIS、ARCVIEW、MAPINFO、ERDAS、SUPERMAP、MAPGIS等軟件。該階段的學習是學生已經具備了相當的專業基礎知識，根據計算機語言與編程能力培養的具體情況，有針對的選擇軟件來進行培訓和學習，基本目標是要掌握地學專業數據從輸入到處理再到輸出的整個流程。同時也為第四階段的學習打下堅實的基礎。

(4) 地學專業GIS高級應用階段

該階段是GIS專業計算機教學的高級階段，安排在大四結合學生的相關課程設計和畢業設計來進行，是前三個階段學習的綜合和深入提高過程，將常規軟件的編程開發同專業軟件的二次開發相結合，構件地學專題應用系統，是學生專業技能的直接體現，該階段的要求是學生結合指導教師研究方向，根據自身地學專題掌握情況，選擇相關編程工具，開發出一個較為完備的原型系統，調試運行通過。

3.2計算機課程教學實踐體會

(1) 密切關注GIS專業計算機應用的新發展和新方向，教師教學緊跟飛速發展的計算機技術，教學中注意選用與之匹配的教材。同時，教師要不斷提高自身的業務水平和專業知識水平，加強對計算機領域新知識的學習，始終站在計算機技術和GIS技術發展的前沿。

(2) 教師與學生都要注重信息、資料的積累，培養學生的自學能力。計算機知識具有更新快、理論廣、實踐性強等特點，往往教材內容多，學時較少，需要學生自學的內容多。硬件不斷升級提高和軟件不斷更新，教會學生收集相關信息、積累資料、了解知識的更新，培養學生的自學能力，就顯得至關重要。培養學生獨立思考和獨立處理專業問題的能力。

(3) 加強實驗教學環節，培養學生的實踐能力[4]。計算機課程的實踐性和操作性強，不動手實踐，是不可能真正掌握計算機知識的。通過大量的上機試驗，可以培養提高學生的學習興趣，養成科學研究的習慣，而且能更深地理解知識，運用知識。還可以發現問題、尋求解決問題的方法和途徑，給學生一個創造和發現自己才能的機會，激發學生的好奇心和求知欲，培養學生的創新精神和實踐能力。

(4) 充分利用網絡資源，培養學生獲取計算機及專業新知識的能力。網絡技術的飛速發展使得人們獲取信息、資源的時間大為縮短，而獲取途徑和方式大為拓寬，教師可以通過自主開發課程教學網或介紹優秀的課程教學網站給學生，通過課程教學網站，學生不僅獲得了更新更快的問題解答，教師同時也教會了學生如何利用網絡資源來獲得新知識的方法，從而拓寬學生的知識面和計算機的綜合應用能力。

(5) 加強與社會應用行業及軟件商的聯系，在實踐中教學，提高學生的專業技能和計算機應用水平，結合每年全國性的GIS大賽，我院每年都派專門的指導教師參與指導組織學生參加大賽，一方面，鍛煉了同學運用GIS技術解決實際問題的能力，一方面，也體現了專業計算機教育教學實踐的成果，從大賽舉辦以來，我院在SUPERMAP、ESRI等全國性大賽中獲得一、二等獎獎勵多項，2007年學院獲得大賽組織獎。

4結束語

計算機課程作為GIS工程專業的重要專業基礎課程及相關專業課，在課程教學內容的設置和安排上首先要注重GIS同相關計算機課程的聯系和區分，遵循循序漸進的方式，在教學計劃中按照學生的知識結構層次和領會能力特點構建的四階段計算機課程教學組織方式，在教學實踐中發揮了應用的作用，同時還需要不斷深化和改革。GIS專業計算機課程的教學是專業學科建設工作的一個重要組成部分，在培養適應知識經濟和面向21世紀人才方面有著十分重要的地位，必須加大計算機課程教學改革力度，只有改革才能更好地完成培養目標，才能更多更好地培養高素質、高質量的高級GIS技術應用型人才。

參考文獻

[1] 龔健雅. 地理信息系統基礎[M]. 北京:科學出版社，2001:37-41.

[2] 承繼成，李琦等. 數字城市---理論、方法與應用[M]. 北京:科學出版社，2003:17-20.

[3] 馬龍軍. 編程語言教學模式探索[J]. 計算機教育，2007，(2):51-52.

[4] 王淑晴. “地理信息系統”課程教學中學生綜合能力的培養[J]. 中國地質教育，2005，(3):99-101.

The Computer Courses Teaching Research for Geographic Information System Specialty

Tian Yu1， Han Zuo-zhen2

(1.Shandong University of Science and Technology Scan College， 2. Shandong University of Science and Technology Geology College， Qindao 266510)

Abstract：Geographic Information System is a basis specialty relates to computer technology， the author discusses the relationship between GIS and its corresponding computer courses， gives the four-level stages based on the contents of computer courses teaching on GIS specialty. At the same time， the author also gives the teaching experience about his teaching practice of computer courses on GIS specialty.

Key words：Geographic Information System， GIS， Computer courses， teaching research