面向“空間專業”的JAVA教學設計

袁小華 王令群 王振華 張書臺 張天蛟

摘 要：針對“空間信息與數字技術”專業（“空間專業”）對本科學生空間信息系統開發能力的培養需求，初步探討了如何在該專業的JAVA課程中引入關于空間信息系統開發基礎教學，其中對教學內容、教學模式和方法及教學實例等的設計，可為相關教學實踐提供參考。

關鍵詞：JAVA教學設計；面向專業；空間信息系統開發；教學實例

一、 引言

行業要求本科畢業生具備“以能為本”的綜合素質，這需要本科專業優化培養模式，從教學內容和形式對課程體系進行改革和調整。本校“空間專業”針對行業對空間信息和計算機技術復合人才的需求，培養學生空間信息系統開發就業和深造能力，為此，本專業積極將行業知識和空間信息系統開發知識融入計算機課程，搭建空間與信息融合的課程體系。

在程序類課程中引入空間信息系統開發教學內容，要求對應課程課時充足，且學生已掌握面向對象編程、可視化編程、網絡和數據庫編程基礎，在本校“空間專業”程序類課程中，《JAVA程序設計基礎》具備該條件，因此我們在其中探討了如何融入空間信息系統開發知識的教學內容。本文簡要介紹相關教學設計。

二、 教學內容設計

依據JAVA常規教學目標和培養學生空間信息系統開發基礎的目的，我們對以教材為藍本的原《JAVA程序設計基礎》教學內容進行整合，設置包括空間信息系統開發基礎在內的七個教學單元。下面表1中為具體教學設計。

上表中部分課堂內容調整成課后自學，以便為空間信息系統開發教學騰出學時。

在空間信息系統開發教學中：

1. 在概述部分，基于典型實例介紹空間信息系統的特征、功能和開發流程；

2. 在空間數據管理教學中，先介紹基于開源數據庫的空間數據擴展，演示點、線和面等空間對象的創建和管理方法，然后學生實踐空間數據的建立和管理；

3. 在開發技術與平臺教學中，介紹基于開源軟件的空間信息系統開發技術及平臺選型，演示空間數據的獲取、加載和顯示；

4. 在課堂和課后實踐中，學生對課堂空間數據顯示過程進行重復。

三、 教學模式和教學方法

依據教學目的、教學內容、課時條件和學生基礎，采用合適的教學模式和具體的教學方法，可保證課程教學效果。

《JAVA程序設計基礎》是“空間專業”第4門程序類課程，學生前驅課程已掌握一定的編程基礎，因此在教學中，我們對各教學內容靈活應用講授、實例示范、實踐探究和自學等教學模式和教學方法，尤其注重應用典型實例來精簡理論講解，通過上機實踐來鍛煉學生編程能力，并設置問題框架引導學生完成相關自學。

空間信息系統開發教學模塊共6學時，實例和實踐教學尤為重要。在教學中，我們精選已有實例介紹空間信息系統開發流程和技術，設計簡單實例演示基于開源技術的數據建立和顯示的編程實現，設置實踐和自學題目讓學生模擬實例中的全過程。

四、 教學實例與實踐

在程序類課程中，程序實例直觀展示語法和編程思路，方便學生理解和模仿，上機實踐訓練學生靈活應用知識和解決問題的能力。JAVA語言中涉及豐富語法和復雜概念，空間信息系統開發教學中包含多個全新知識，因此在該課程中有效設計和應用實例與實踐更為重要。

在JAVA常規教學中，除從教材和網絡中選擇合適的實例和實踐題目外，還將前驅程序類課程中的典型問題納入實踐題目。我們發現，包括數組排序與查找、字符串轉計算公式、公民/學生/在職學生的繼承關系、Shape/Cirlcle/Cylinder的接口和實現類、多線程網絡通信的簡單實現、計算器、詞霸和圖示Hannovi等在內的實例和實踐題目，能起到良好教學效果。

在空間信息系統開發教學中：概述中介紹的實例是百度地圖、騰訊地圖及本單位完成系統；空間數據管理中演示的實例是學校周圍典型地物坐標的獲取、數據創建和管理；技術與平臺中演示的實例是C/S模式下我國陸界的顯示；課堂和課后實踐題目則是重復陸界數據的顯示。通過相關實例和實踐，我們發現學生對如何開發空間信息系統有了較深刻的理解。

下圖為三個典型實例的程序結果。

五、 結論

在“空間專業”的《JAVA程序設計基礎》課程中探索了如何引入關于空間信息開發基本理論和實踐內容。為此在教學中圍繞教學目的，整合了JAVA常規教學和空間信息系統開發的相關教學內容，設計和應用了有效的教學實例和實踐題目，采用了實例教學、實踐教學和自學等教學形式實施教學，保障了教學效果，在培養學生JAVA編程能力的同時，實現了對學生空間信息系統開發能力的初步培養。

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作者簡介：袁小華，王令群，王振華，張書臺，張天蛟，上海市，上海海洋大學信息學院。