關于《GIS開發與應用》教學及創新實踐的探討

馮永玖　高峰　李陽東　馮貴平　楊曉明

【摘 要】《GIS開發與應用》是地理信息系統（GIS）的重要實踐性課程，是使學生從GIS理論與方法的學習轉向GIS工程應用的必修課程。本文從實踐手段改革、精細化實施過程、課程考核方式和校企合作的培養模式4個方面論述了改進《GIS開發與應用》課程的具體方法，為提高該課程的教學效果、培養大學生的實踐創新能力打造一門從師資到教學方法都優良的核心課程。該課程的改革，為上海海洋大學GIS類課程的建設奠定了堅實的基礎，并有望將其推廣到外省市進行教學實踐應用。

【關鍵詞】地理信息系統開發；GIS應用；程序設計；教學改革；創新實踐

中圖分類號： F426.63 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）17-0006-002

Discussion on Teaching and Innovation Practice of "GIS Development and Application"

FENG Yong-jiu GAO Feng LI Yang-dong FENG Gui-ping YANG Xiao-ming

（College of Marine Science，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China）

【Abstract】"GIS development and application" is an important practical course of geographic information system （GIS），which is a compulsory course for students to shift from GIS theory and method learning to GIS engineering application.This paper discusses the concrete methods of improving the course of "GIS development and application" from four aspects： the reform of practice，the implementation process of refinement，the way of curriculum assessment and the mode of cooperation between schools and enterprises. In order to improve the teaching effect and cultivate the practice of college students Innovation ability to build a teacher from the teaching methods are excellent core courses.The reform of the course has laid a solid foundation for the construction of GIS courses in Shanghai Ocean University，and is expected to be extended to other provinces and cities for teaching practice.

【Key words】Geographic Information System Development；GIS Application；Programming；Teaching Reform；Innovation Practice

0 引言

據統計，全球80%的數據與空間位置有直接或間接的聯系。具有明顯空間屬性的數據來自地球表面，是對地物的位置、形狀和特征的客觀描述，如土地利用、道路交通、水系分布、海洋環境等。這些數據和領域已被大眾所熟識。然而，大量的其他數據看似與空間位置沒有顯著的關系，但實際上它們與空間的聯系是非常緊密的，如人口、景點、賓館、訂餐、經濟、交通出行等，這些現象或事物都是發生或存在于一定空間位置上的。當人們使用網絡上免費的APP解決生活的問題時，均需要獲取使用者的精確位置，以確定最佳的解決方案。這些案例均和地理信息系統（GIS）有必然的聯系，因此GIS并不是一個流于紙上的理論方法，而是與人們的生活息息相關的科學。因此，許許多多的高等學校均開設了與GIS相關的課程，并將GIS應用到各種各樣的領域來解決其中存在的空間問題。《GIS開發與應用》是GIS科學中的實踐性課程，是實現從理論、方法到應用的重要途徑，對培養學生的動手能力和GIS工程實踐能力具有舉足輕重的作用。

在上海海洋大學，《GIS開發與應用》的教學目標是，通過教與學使學生掌握GIS的一般功能和應用領域、基本具備利用現有GIS開發工具來解決實際問題的能力，掌握自定義GIS軟件開發的一般過程、熟悉主流開發環境、掌握用戶定制GIS的基本編程技能技巧，增強該專業學生應用GIS來解決海洋領域相關實際問題的能力，同時拓寬該專業學生今后開展海洋領域工作的范圍。

1 GIS開發課程的教學目標與內容

在教學過程中，GIS程序設計不是獨立于空間數據的，因此除了通用的GIS功能，必須基于某種空間數據而建立GIS應用程序。相關的空間數據包括矢量數據（面域數據、線裝數據、點狀數據）、矢量數據和DEM數據等。在進行GIS程序設計和開發時，考慮它們之間的相同點和不同特性，實施針對性開發和應用。有關GIS開發課程涉及的內容和學生需要掌握的知識點和實踐技能包括：

（1）有關GIS理論與方法的緒論：GIS的概念、原理與功能、商業GIS與自定義GIS的特點與優點、國內外幾種著名的GIS商業平臺軟件介紹，如ArcGIS、SpuerMap GIS和MapGIS等。endprint

（2）GIS的編程基礎：GIS的基本原理及ArcGIS的基本使用，圖層的加載、查詢，要素數據的編輯，以及地圖的排版等技術。

（3）GIS開發的初階技術：學習GIS編程的通用語言（VB.NET或C#），學會使用其中一種語言進行GIS開發。開發GIS應用程序所使用的編程環境為VS.NET，并且要求掌握VS.NET環境下常用的編程技巧。

（4）ArcGIS開發平臺使用：學習使用ArcGIS Desktop開發平臺，掌握VS.NET環境下的ArcGIS Engine開發技術。

（5）掌握ArcGIS控件使用：使用常見的ArcEngine控件，包括主地圖控件MapControl、地圖排版控件PageLayout、圖例控件ToccControl、以及工具欄控件ToolbarControl等。

（6）ArcObjects編程模型使用：使用ArcObjects和ArcEngine的主要模型，包括GeoDatabase、Geometry、Display和Carto等。

（7）ArcGIS開發實例：根據編程實例綜合使用MapControl、PageLayout、ToocControl、ToolbarControl、GlobalCore和SymbolgyControl控件，實現要素數據的查詢顯示、編輯、處理與分析等基本功能。

（8）程序的部署與打包：掌握ArcGIS Engine自定義程序部署，以及GIS應用程序的安裝打包。

2 教學改革與創新

2.1 以實踐為手段改進教學方法

教師隊伍的建設是一門課程的核心，只有高水平的教師才能建設一門高水平的課程。因此，本課程通過教師隊伍建設、教學資源開發和教學方法改革，使學生正確理解和掌握GIS開發的概念、原理和應用，提高學生的動手能力。同時，利用現代信息技術開發優質的教學資源，實現教學資源的網絡共享以及教學方法、手段的新突破，從而提高教學質量。同時，GIS開發是一門實踐性非常強的課程，只有通過大量的編程實踐、動腦思考，才能實現編程能力從普通訓練到質變的飛躍。因此，以實踐為手段，本課程從始至終完全是操作、動手動腦的全方位鍛煉，而教學方法和教學手段完全圍繞實踐來開展，實現學生程序設計能力的真正突破。

2.2 課程講授實現精細化實施過程

在學習國內外相關GIS開發課程及先進經驗的基礎上，組織教學組教師進行討論，完善教學內容、突出特色與特點，完善教師程序與題目，完善課程教學網站，進一步豐富學生成績評價方法等。每個學生在程序設計方面各有不同的基礎，因此應當根據學生不同的能力、興趣點設置精細化的教學、針對性的教學，使得每個學生都得到最大限度的能力提高，都能夠發揮自己的長處、在程序設計中完全展現自己的天賦。同時，根據教師與學生的反饋，再次組織課程組教師討論，進一步完善課程各方面內容、教學模式，以及教學的實施開展過程。教學程序要開發不同的語言版本，包括C#版本和VB.NET版本，實現與前期課程《可視化程序設計》的無縫對接（以C#為教學語言）。

2.3 合理的課程考核方式引導實踐創新

本課程實行的是非標準化考試，主要以程序設計結果和報告來進行評價。標準化考試以考察學生的理論知識為主，但是《GIS開發與應用》對學生的培養目標并不是基礎理論知識，而是學生的實踐動手能力、編程實干能力等，因此本課程考試主要采用程序結果和編寫報告方式。學生根據選定的報告題目完成軟件的設計、程序的編寫及總結，報告涉及課程范圍應涵蓋核心講授內容及少部分自學內容。報告考察內容能客觀反映出學生對本門課程主要的原理、方法和步驟、開發技術等的理解掌握程度和實踐能力。

2.4 開展校企聯合的課外培養模式

由于GIS開發課程實踐性較強的特性，它需要學生不斷練習、鞏固，而最有效的鞏固方法則是找到對口的實習實踐單位，從事專業相關的GIS開發工作。培養模式包括學習與實踐兩個部分：1）學生參照教師程序，對程序進行理解和重復開發；2）在完成第一部分的基礎上，自己根據對GIS開發的理解，開發出新的GIS功能；3）開發GIS程序用于國土資源、海岸帶、海洋與漁業資源領域；4）選拔優秀同學去“上海海洋大學地理信息技術實踐教學基地”（上海GIS知名企業）進一步從實踐學習。目前，上海部分GIS企業已從我校海洋技術專業吸納畢業生和實習生數十名，實現學校和企業緊密交流。

3 結論

《GIS開發與應用》是GIS類課程中除了數據處理以外的重要實踐性課程，是使學生從GIS理論與方法的學習轉向GIS工程應用的必修課程，該課程在地理、測繪、海洋等學科領域具有廣泛的應用。本文從實踐手段改革、精細化實施過程、課程考核方式和校企合作的培養模式4個方面論述了改進《GIS開發與應用》課程的具體方法，為提高該課程的教學效果、培養大學生的實踐創新能力，打造一門從師資到教學方法都優良的核心課程。該課程的改革，為上海海洋大學GIS類課程的建設奠定了堅實的基礎，并有望將其推廣到外省市進行教學實踐應用。

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