地方院校地理信息系統設計與開發課程教學質量優化

[摘 要]地理信息系統融合了地理學、測繪學、信息科學、計算機科學等學科知識，是一門交叉學科，具有強大的生命力。通過強化GIS設計與開發課程群設計，采取項目示范型、團隊協作型、開發競賽型、校企合作型、軟件測試型、就業引導型等多種教學模式，可以增強學生實踐能力，提升教學團隊，優化教學質量。

[關鍵詞]地理信息系統 設計與開發 地方院校 教學質量

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）16-0042-03

地理信息系統（Geographical information system，簡稱GIS）融合了地理學、測繪學、信息科學、計算機科學等學科知識，是一門交叉學科，具有強大的生命力。隨著計算機科學的高速發展，地理信息系統展現了超凡的學科融合能力，應用的深度和廣度迅速提升。到目前為止，地理信息系統已經應用在國土、測繪、氣象、地震、林業、軍事、水利、環境、交通、環保等領域，全社會對GIS專業人才的需求迅速增長。[1]據統計，全國共有350多所高等學校近800個專業開設地理信息系統課程。[2]矢量化與建庫、空間數據處理與分析、GIS軟件開發與系統管理分別是GIS工作人員應具備的三個層次技能。GIS軟件開發是GIS專業畢業生的主要就業途徑，占GIS從業人員的32.01%。[3]各高校GIS專業越來越重視學生GIS開發能力培養。[4]地方院校GIS專業畢業生主要服務于地方社會經濟發展需要，GIS設計與開發以行業結合應用型為主。故地方院校地理信息系統專業的GIS設計與開發課程以培養學生從事GIS應用項目設計與開發能力為目標，具有很強的實踐性。地方院校受生源、基礎設施以及師資條件等影響，GIS設計與應用教學效果普遍不盡如人意。GIS設計與開發需要教師具有豐富的行業設計與開發經驗，同時需要豐富多彩的實例演示，這就對教師提出了很高的要求。GIS設計與開發需要學生具有很強的邏輯思維能力，并具備一定的數學和計算機功底。地方院校特別是地方師范類院校地理信息系統專業女性比例較高，其計算機基礎和數學功底相對薄弱。鑒于此，筆者結合自己的教學實踐，對GIS設計與開發教學內容與手段等方面進行探討，以期為提高GIS設計與開發教學質量提供借鑒。

一、GIS設計與開發課程教學特點

地理信息系統開發目前以組件式開發為主流。[5]通過專業地理信息系統平臺提供的可視化開發組件，可以快速便捷地搭建自己的GIS應用程序，嵌入常見地理信息系統功能，為進一步與應用行業融合提供接口。目前，各高校GIS設計與開發大都采用組件開發，且一般選用ArcGis，SuperMap，Mapgis，Mapinfo的二次開發平臺。

GIS設計與開發課程教學具有如下特征：1.實踐性強。GIS設計與開發以應用開發為主，需要依靠大量項目實踐來培養學生的動手能力。2.學科交叉性強。本課程融合了計算機科學、數學學科和具體應用行業學科知識，學科交叉性強，需要學生具有很強的學習能力、軟件開發能力和邏輯思維能力，這樣才能很好地將地理信息系統技術融入行業應用當中。3.教學方式靈活。GIS設計與開發是一門動手能力很強的課程，傳統的以理論講授為主的教學方式難以滿足課程教學需要。GIS設計與開發常采用項目教學法[6]、分組教學法等，以增強學生在學習過程中的主體性、趣味性、能動性。因此，GIS設計與開發教學的重點不在于理論知識，而在于實踐教學。[7]以實踐操作深化理論知識，使得學生在不斷掌握軟件開發技能的同時，完成理論知識的頓悟。

二、GIS設計與開發課程教學優化模式探討

（一）強化GIS設計與開發課程群設計

GIS設計與開發是GIS專業的一門主干課程，需要配套一系列課程構建GIS設計與開發課程群來輔助教學。其設計應遵循以下原則：1.理論與實踐相結合，強化實踐教學；2.因材施教，注重個性差異；3.堅持知識、能力、素養協調發展與綜合提高原則[8]；4.注重系統性和完整性；5.以需求為導向，堅持課程可調整性原則。

基于當前對GIS設計與開發人才的需求以及地方院校課程設計情況，GIS設計與開發課程群應包括計算機組成原理、數據庫概論、數據結構與算法、GIS算法與數據結構、程序設計、軟件工程、軟件設計模式、計算機圖形學、地理信息系統概論、地理信息系統工程、GIS軟件開發、WebGis開發等課程，囊括了GIS設計與開發過程中所需的大部分知識，全面反映了“概念—原理—方法—操作—應用”五位一體的特征。

（二）多模式的培養學生實踐能力

目前，大部分GIS課程理論教學以教師講授為主，且實驗教學過程多采用學生被動學習的傳統模式，即由教師進行程序演示與操作，再由學生進行模仿或根據實驗指導書編程重現。在此模仿過程中，學生往往更多的關注了代碼的書寫，而未能主動思考，不能激起學生的主觀能動性和創造性，大大降低了程序運行成果所獲得實踐成功的成就感。因此，應該采取多種教學模式激發學生的學習積極性，多角度培養學生的實踐能力，具體如圖1所示。

■

圖1 GIS軟件設計與開發課程教學架構示意圖

項目示范型。以教師科研成果作為典型案例，從項目的背景、需求、設計、編碼、測試進行分析、講解、示范以及實踐，將學生帶入學科前沿和具體工程實踐中，加深學生對知識的理解，讓學生直觀地感受解決實際問題的快樂，激發學生學習興趣，充分展現“讀、想、練、用”的教學要素。

團隊協作型。GIS設計與開發設計項目過程復雜，涉及面廣，需要發揮團隊精神，互補互助，達到最大工作效率。在實踐教學中可以將全班學生分為幾個小組，根據教學知識點假設項目背景擬定題目，教師擔任指導，由學生分組自學、協作完成教學工作。小組中一人負責問題分析，擔任項目甲方，負責提出需求；一人負責與甲方溝通，建立規范化需求清單；兩人負責系統設計與系統原型快速構建；一人負責項目測試；建立系統設計之后，全組分工協作完成系統開發工作。

開發競賽型。GIS開發大賽注重學生的知識綜合運用以及解決實際問題的能力培養，從選題、需求分析、設計、編碼到最后的測試，周期長、任務多樣、難點多，能鍛增強學生團隊協作意識并磨煉學生意志，非常接近工作狀態，能使學生盡早接受社會競爭。目前，除ESRI和SuperMap每年均會舉辦一次全國性GIS大賽外，很多高校會舉辦一些校內競賽，其中GIS設計與開發均是其重要的競賽項目，這為GIS設計與開發教學提供了很好的實踐教學平臺。

校企合作型。通過與相關GIS軟件公司合作建立實習基地，讓學生參與具體的項目，為學生提供進入社會和接觸實際項目鍛煉的機會，使學生在輔助完成項目的同時，熟悉項目流程、認清重點和難點、提升開發技能等。同時加強校企技術交流，邀請企業技術總監、項目經理舉辦不同類型的專題講座，增強學生項目閱讀能力。

軟件測試型。通過對GIS系統進行黑白盒測試，發現GIS設計與開發中的關鍵點、難點以及常見Bug分布情況，可加深學生對知識的認知并提升軟件設計與開發能力，避免自己在設計與開發過程中犯同類錯誤。

就業引導型。按照學生興趣愛好以及就業意向進行應用行業分組，與相關行業企業、協會、就業指導中心建立聯系，舉辦企業專題、行業發展前沿、就業指導等講座以及到企業中參觀學習業務流程、觀摩企業成果，擴展學生學術視野與知識面，了解業界動態，建立行業發展與GIS應用交集，縮短學生與社會、企業之間的距離。

（三）圍繞課程群打造教學團隊

教學團隊對教學質量起決定性作用，是學科建設與發展最重要的基礎性資源。GIS設計與應用課程群學科交叉廣泛，知識增長點眾多，發展迅速，這就需要教師不斷擴展學科領域和提升知識結構，以優化與提升整個教學團隊。地方院校多數將學校定位為“教學為主型”，教研僅限同門或相似課程教師間的交流，根本談不上團隊建設。[9]眾多實踐表明，科學研究是團隊建設的核心與抓手。科學研究可以以項目為紐帶團結各層次、各學科人才，凸顯學科帶頭人與技術骨干的作用，能形成良好的傳幫帶氛圍，建立以點帶面形成合力的局面。在項目資助與帶動下，才能實現學科交叉融合、知識結構更新、人才交流，才能吸引高層次人才來校教學與研究，形成良性的“引進、培養、鍛煉”長效發展機制。因此，可以有針對性的凝練研究方向，覆蓋GIS設計與開發課程群，在科學研究中建立教學團隊。

三、結語

GIS設計與開發能力很大程度決定了GIS專業學生的就業前景，是GIS專業培養的主要目標之一。GIS設計與開發具有很強的實踐性，其能力的培養需要綜合性、系統性、多學科的實踐教學體系支撐。從GIS設計與開發課程群設計以及圍繞課程群打造教學團隊、多模式實踐教學三個方面可豐富GIS設計與開發教學體系，促進學生由被動學習向主動獲取轉變，優化和提高教學質量。同時，我們應該認識到，GIS設計與開發教學質量優化提高是一個長期的過程，應在教學工作中不斷摸索與總結，探索新的教學模式、教學方法和教學理論，促進教學質量穩固提升。

[ 注 釋 ]

[1] 邊馥苓.我國高等GIS教育：問題、創新與發展[J].地理信息世界，2007（2）.

[2] 董雋.高等綜合院校地理信息系統教學問題探討[J].林區教學，2009（1）.

[3] 趙銀軍.高校地理信息系統人才培養探討[J].測繪與空間地理信息，2010（1）.

[4] 蔡菲，孫英君，單寶艷等.地理信息系統專業學生GIS軟件開發能力的培養[J].測繪通報，2008（6）.

[5] 鐘廣銳.基于SuperMap Objects的“GIS設計與開發”課程實驗設計[J].地理空間信息，2007（2）.

[6] 黃猛，李攀.項目教學法在地里信息系統教學中的應用研究[J].時代教育，2012（5）.

[7] 趙冠偉.地理信息系統設計與開發課程教學質量優化探討[J].實驗室科學，2011（4）.

[8] 劉華琳，龍雨萍.GIS課程體系結構設計與課程設置方案探討[J].實驗科學與技術，2007（6）.

[9] 劉益和，張凱.地方院校應用型人才培養模式的創新研究與實踐——內江師范學院計算機專業人才培養模式的探索與創新[J].中國成人教育，2011（16）.

[責任編輯：陳 明]