GIS項目設計與開發課程教學方法優化探索

邱銀國 簡興 魯立江 張偉 張振國

摘 要：針對GIS專業GIS項目設計與開發課程教學存在的問題，從課程特點、社會需求、學生素質提升等方面出發，對課程教學方法進行了優化探索，為專業建設提供參考。

關鍵詞：GIS項目設計與開發；教學方法；專業實踐

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）14-178-02

地理信息系統（Geographic Information System，簡稱GIS）是一門集計算機科學、測繪科學、地理學、遙感科學、信息科學等多學科技術為一體的新興學科[1-2]。隨著國家各級部門信息化進程的發展及國內從事GIS工程開發的企事業單位的發展壯大，整個社會對GIS專業的專門人才的需求量也迅速增加[3]。GIS項目設計與開發是GIS專業的一門專業核心課程，旨在培養學生從事GIS應用工程的分析和設計的能力[4]，知識內容涉及眾多學科領域，是一門理論教學與實踐環節緊密結合的課程。該門課程教學質量的好壞將直接影響學生日后從事GIS項目開發、設計的能力和水平[5]，從而在很大程度上決定了畢業生的就業率以及用人單位對學校畢業生水平的評價。由于該門課程實踐性強，許多沒有豐富GIS項目開發經驗的教師很難深入地剖析課程的核心內容，導致學生無法從課堂獲取所需知識，從而嚴重影響了課程教學效果。針對這種情況，筆者從教學內容選取與組織、實驗教學環節安排、GIS競賽組織、科研創新訓練等方面進行了初步探討，以期能夠提高教學效果。

1 GIS項目設計與開發課程特點

GIS項目的開發模式經歷了獨立開發、宿主型二次開發、基于GIS組件的二次開發、WebGIS開發等方式，目前WebGIS開發方法正成為GIS開發的主流方法。WebGIS是Internet技術應用于GIS開發過程的產物，它是基于網絡的客戶機/服務器結構的系統，Internet是客戶端和服務器之間信息交換的橋梁，用戶和服務器可以分布在不同的地點和不同的計算機平臺上。目前主流的WebGIS平臺包括ARCIMS、MapGIS IMS、SuperMap IS、TopMap World、MapXtreme等國內外成熟產品。WebGIS以其跨平臺、靈活、可擴展等優點深得GIS開發人員的青睞，眾多高校GIS專業教師也因此開始在GIS項目設計與開發課程中講授WebGIS的開發方法與流程。

與其它課程相比，GIS項目設計與開發有著自身的特點，主要包括以下3個方面：（1）綜合性強。該課程為多學科交叉課程，課程內容涵蓋地理學、地圖學、工程學、數據庫、測繪科學等眾多方面。這就要求課程主講教師具備相關的學科背景知識，且該課程應有一定數量的先修課程以助于學生更好地掌握本門課程的內容。（2）理論與實踐結合緊密。與其它課程不同，該課程的理論教學與實踐環節必須環環緊扣、相輔相成，不可獨立進行，理論教學內容作為實踐環節的理論指導，實踐環節則作為理解與鞏固理論內容的手段。缺乏理論指導的實踐環節，會使學生知其然而不知其所以然；未經實踐環節鞏固的理論知識，會使學生覺得枯燥乏味、難以理解。（3）方法與工具更新速度快。GIS項目設計與開發涉及多種平臺、體系結構、開發語言、開發工具等因素，且這些因素種類繁多、日新月異。因此，該課程的教學內容必須緊跟市場需求變化的步伐，不斷地將相關前沿內容融入到課程教案之中，這不僅要求教師能夠時刻掌握學科前沿知識，也要求課程教案經常更新，時刻與行業最新研究進展接軌。

2 課程教學方法優化探索

2.1 引入實際案例教學 GIS工程涉及許多的方法理論，如軟件過程模型包括瀑布模型、演化模型、增量模型等8種模型，教師授課時若單純地講授理論知識，則學生很難區分不同概念之間的區別，容易混淆，且易產生枯燥乏味的感覺。為了避免這一情況的出現，教師在講授該類型的知識時，應創造條件引入實際案例，結合案例講解相關內容，通過將復雜抽象的知識轉變為形象生動的實例，可以加深學生對理論知識的理解，激發學生學習的興

趣，最終收獲事半功倍的效果。

教師在進行案例選取時應優先考慮自己熟悉并具有豐富項目經驗的案例類型，一方面可以確保在教學過程中能做到游刃有余、收放自如；另一方面可以將該案例貫穿課程的始終。筆者在教學過程中，以親身參與的某煤礦3D GIS分析與管理系統項目為例，在問題定義、需求分析、可行性分析、總體設計、詳細設計、編碼、測試、維護等階段均以該案例為參照進行講解，使學生對GIS項目設計與開發的全過程有了一個整體的了解。如在講解GIS系統功能模塊設計時，以煤礦3D GIS分析與管理系統為例講述功能模塊的劃分原則及常用方式，使采用不同的劃分方法所產生不同結果之間的區別一目了然，加深了學生對該部分內容的掌握程度，極大地調動了學生學習的積極性。

在案例選擇時，教師還應考慮所選案例的時效性，即所選的案例應為當前實際生產中廣泛應用的類型。通過對案例的分解學習，學生不僅可以掌握課程大綱劃定的知識，還可以提前熟悉該類型項目的設計流程與開發方法，為將來的就業打下基礎。引導學生參與案例討論，并指導他們以程序員、UI工程師、軟件設計師的角色來分析問題并探討解決方案，可以為學生今后從事軟件工程師的工作打下基礎。

2.2 實踐內容做到與時俱進 許多從事GIS軟件開發的人員都有個共同的觀點：學校課堂上講授的知識在參加工作以后派不上用場。筆者通過與部分GIS軟件工程師交流得知這種現象并不是個例，甚至有很多軟件工程師們當初并不是從學校畢業后就直接進入工作崗位的，而是通過參加各類計算機培訓機構之后才在如今的單位謀得一席之位。由此可見，高校的GIS教學方式到了必須改變的時候了。各類培訓機構之所以能培訓出符合社會需求的人才，究其原因，是它們能夠實時掌握行業的發展動態，了解哪些專業內容是符合當今行業需求。因此，高校GIS專業在進行課程實踐環節教學時，應實現實踐內容的與時俱進。例如，10a前ComGIS開發是個熱門的技術，高校在課程實踐環節指導學生學習ComGIS的開發方式是值得推崇的，很多學生畢業后也繼續從事著ComGIS的研發工作；然而，10a后的今天，ComGIS已經是一個過時的技術，取而代之的是WebGIS、3D GIS、VR GIS等新技術。如果今天的高校GIS專業教師仍然只講授ComGIS開發，由于很多企事業單位已經沒有ComGIS開發的崗位，學生畢業后就會面臨擇業難的問題，則難免發出“學無所用”的感嘆。筆者如今在指導學生進行GIS項目設計與開發課程實踐時，把ComGIS作為一個基本內容進行介紹之后，將更多地時間用來教會他們使用FLEX Builder+ArcGIS Server、JavaScript+ArcGIS Server、Visual C#+ARCIMS、3ds Max+Unity3d+Visual C#等主流GIS項目開發方法，以及對SQL Server 2008、Oracle等主流數據庫的操作方法。此外，還向學生介紹了以Android、IOS等平臺為代表的移動GIS產品的研發思路。

2.3 組織學生參加各類GIS競賽 目前，隨著GIS行業的蓬勃發展，各類面向高校學生的GIS大賽也如雨后春筍般涌現出來，且受到了各相關院校、廣大教師的重視以及學生的歡迎[6]。目前，影響力較大的GIS大賽包括“SuperMap杯全國高校GIS大賽”、“ESRI杯中國大學生GIS軟件開發大賽”、“中地數碼杯全國高校學生MAPGIS二次開發大賽”等，參賽人數逐年遞增，作品形式逐漸豐富。與一般的課程作業不同，GIS開發大賽不僅要求學生具備扎實的理論知識，還要求學生具有對知識的綜合應用、創新、團隊協作等能力，而這些恰恰是學生今后進入職場所必備的技能。

3 結語

現今IT產業鏈中，地理信息技術（GIS）產業已成為強勁的生產力，正日益受到業界的深度關注和熱切追捧，美國更將GIS、納米技術、生物技術列為當今社會最具發展潛力的三大技術領域。目前，我國GIS技術已廣泛應用于國土、城建、交通、能源、環保、航天航空、農業、林業、教育衛生、公共事務處理、國防、外交和政府決策的諸多行業和領域，并且應用深度上不斷進行了研究探索，未來凡是與地理信息空間有關的社會、經濟和人們生存、生活的 98%領域都將會應用到GIS技術。

參考文獻

[1]黃杏元，馬勁松，湯勤.地理信息系統概論（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2001：1-5.

[2]鄔倫，劉瑜，毛善君.GIS專業本科教學探討——北京大學教學實例[J].地理信息世界，2004：2（2）：27-30.

[3]邊馥苓.我國高等GIS教育：問題、創新與發展[J].地理信息世界，2007，5（2）：4-8.

[4]宋瑋，楊曉明.GIS設計與開發教學方法探討[J].測繪與空間地理信息，2010，33（1）：1-2，7.

[5]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，2011，14（4）：14-16.

[6]楊敏，汪云甲.大學生GIS開發大賽對GIS專業實踐教學的啟示[J].測繪工程，2009，18（5）：77-80. （責編：張宏民）