普通本科GIS專業技術開發類課程教學探討

姜建武 李景文 陸妍玲 殷敏

摘? 要 隨著技術的發展，社會和企業對GIS專業人才培養提出更高的要求，為增強普通高校GIS專業的教學效果，分析普通高校GIS專業技術開發課存在的五大問題，提出六個解決方法，為普通高校的GIS開發課教學提供新的思路。

關鍵詞 地理信息科學;技術開發課;ArcGIS

中圖分類號：G642.3? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）06-0095-03

Discussion on Teaching of GIS Professional Technology Develop-ment Course in General Undergraduate Course//JIANG Jianwu， LI Jingwen， LU Yanling， YIN Min

Abstract The development of technology and the demand of enter-

prises put forward higher requirements for the training of GIS pro-fessionals. In order to improve the teaching effect of GIS specialty in

colleges and universities， this paper analyses five problems existing in the course of GIS specialty technology development in colleges and universities， probes into six solutions to the above problems， and

analyses how to improve the teaching of GIS specialty development course.

Key words geographic information science; technology develop-ment course; ArcGIS

1 前言

地理信息科學專業原名為地理信息系統（Geographic Information System，簡稱GIS），是一個與計算機和編程緊密聯系的專業，特別是隨著云計算、大數據、深度學習等技術的興起，企業對GIS專業學生在開發技能上的要求也越來越高，越來越多的高校增加了GIS專業的開發類課程比重。2018年新發布的《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》[1]也將GIS開發能力列入培養目標，培養學生的GIS開發能力[2]越來越重要。但是，普通高校GIS專業的開發類課程存在一些問題，如不熟悉開發平臺，缺乏應用背景，學生學習積極性不高[3]，軟硬件條件尚待完善、學生實踐能力培養不足[4]等，影響了GIS專業開發人才的培養效果。研究普通高校GIS專業技術開發類課程存在的問題，探索提升學生的學習積極性和學習效率，增強學生個人技術素質和能力的方法，成為GIS專業教學的重點。并且，根據社會、企業對GIS專業學生的要求和期待，探討切實有效的教學方法和教學手段也具有現實意義。

2 普通高校GIS專業技術開發課存在的問題

前期接觸較少，學生基礎薄弱? 在學習專業開發課程之前，大多數普通高校GIS專業學生對編程技術的概念停留在聽說過而未接觸過的層次，計算機相關知識也只是通過一門課程和課余時間的實際使用獲取，而且獲取的計算機知識大多集中于應用層面，對于計算機原理的認知基本為零。因此，學生在編程和計算機知識方面的基礎非常薄弱。一些高校為了保證學生的學習，大一時不允許攜帶電腦，學生獲取計算機知識的途徑就更加有限。這些都對學生學習開發技術產生不利影響。

課時和業余時間限制，學習內容不夠深入? GIS專業開設的技術開發類課程一般在32～64學時，其中理論課在12～24學時。開發類課程的基本教學策略是理論課講授新知識，上機課對新知識進行實踐和鞏固。在該種模式下，就需要學生利用大量的課余時間練習和鞏固。但是問題在于，在培養學生綜合素質的目標指引下，目前本科生的課程學習任務較重，課程安排較密，學生的空余時間有限。且有的學校在大一到大三安排學生晚自習，再加上其他課程的課后任務、社團活動等因素，留給學生進行課外知識拓展和練習的時間非常少。因此，學生學習技術主要集中在課堂和上機實踐期間，造成GIS專業學生在學習開發類課程時內容不夠深入，知識點不夠鞏固。

開發知識專業性強，知識體系不完整? GIS專業學生除了學習C、C++、C#等常規編程技術外，還需要學習GIS相關的專業開發知識，如ArcGIS的二次開發、三維系統開發、地下管線開發等，這是GIS專業開發人才培養的核心和競爭力所在。以上開發技能需要學生具備相當強的專業基礎和專業內容的整體框架意識。如地下管線開發需要學生具備三維可視化、三維模型編輯和維護、三維管網拓撲分析、全景三維模擬等知識。由于不可能等學生學習完所有專業知識才安排開發類課程，因此，大部分情況下開設開發課程時，學生的學習進程還未完成，且尚未經歷完整的系統鍛煉，造成學生的知識體系不完整，專業知識學習不深入，這對GIS技術開發課程的講授提出新的要求，需要教師講授新課的同時兼顧關聯知識的講解。這既對教師提出挑戰，也考驗學生的接受能力。

師資力量有限，教學內容不能與時俱進? 普通高校GIS專業開發類課程所講述的知識更新緩慢。以ArcGIS Engine開發為例，目前所講述內容的重點還是基于桌面C/S架構的GIS軟件開發技術。在技術快速發展的前提下，主流GIS專業軟件如ArcGIS、SuperMap等都在向云計算、大數據和互聯網靠攏，推出大量基于B/S架構的產品，并且在“互聯網+”發展大潮下，也要求GIS專業開發技術跟上時代潮流。特別是隨著云GIS的興起，對GIS產品提出新的要求，而目前的教學內容和知識依然沒有太大更新，顯得尤為落后，培養出的學生到了社會還需要經二次培養，才能符合用人單位的要求。造成這一問題的原因，一方面是師資力量有限，教師面臨繁重的科研和教學任務，以及隨著年齡的增長，沒有精力學習新知識;另一方面是學生在學習開發技術之前基本不具備網絡開發技術，專業培養方案也并未列入網頁開發課程，雙重原因導致學生的學習內容不能做到與時俱進。

編程概念模糊，好奇與畏懼心理共存? GIS專業學生在真正接觸開發類課程前，只學習過“計算機知識及應用初步”課程，大多數學生不具備基本的編程概念。因此，當接觸開發類課程時，學生一方面存在對課程的好奇心，另一方面是個人基于外界的編程難學的言論，潛意識里也會對課程產生畏懼心理。好奇和畏懼心理并存有利有弊，利在于當好奇心強于畏懼心理時，能夠激發學生學習的欲望;弊在于隨著課程的深入，如果教師的教學方法不當，學生無法跟上課程的內容，將造成好奇心減弱而畏懼心理增強，最終會導致產生厭學心理。

3 GIS專業技術開發類課程教學方法研究

針對以上問題，對GIS專業技術開發類課程的教學方法進行深入研究，以下是研究得出的幾點教學方法。

學習內容問題導向? 該方法主要解決開發知識專業性強，學生知識體系不完整的問題。以問題為導向，并將該問題貫穿于整個開發教學過程中，能夠很好地幫助學生形成完整的知識體系。同時將整個開發課程作為一個項目解決方案講解，比理論與實踐分開的講法更容易讓學生記住，也方便課程的知識點聚焦，不讓學生感到枯燥。如在教學C#語言時，以學生的學分系統為例，從最早的學生信息的聲明（對應變量聲明），到模擬學生登錄（判斷、循環及比較），再到以結構體、數組、數據庫存儲學生信息，將C#課程貫穿于一個問題并逐步加深，學生學習起來更容易理解和掌握。

學習過程逐步深入? 該方法主要解決學生前期接觸較少，基礎薄弱和編程概念模糊，好奇與畏懼矛盾共存的問題。對于開發基礎薄弱的學生，不能按照常規的講解方式講述學習內容，要采用先易后難、循序漸進的教學方法。由于學生不具備相關基礎，如果教師一開始就按照常規的教學方法教學，會讓學生付出很大的努力也不一定跟上講解的內容，并隨著課程的深入而產生恐懼和厭學情緒。一旦發生這種情況，學生對這門課的興趣就喪失了。因此，在最初的教學中可以多花費一點兒時間在學生入門的知識點上，講解最基礎的內容，并和學生互動，讓學生獲得成就感，一步步帶領學生入門，增強基礎，降低開發類課程學習的恐懼感。

開發內容的挫折設置? 該方法主要解決學生學習內容不夠深入、知識體系不完整的問題。學生的現狀是教師布置的實驗任務和作業都要給相應的指導書，否則學生很難獨立完成一個實驗任務。這就造成學生喪失了獨立自主和發現解決問題的能力，對于學生構建完整的知識體系和深入學習不利。因此，教師在進行實驗教學時，編寫教學指導書可以故意留一些問題讓學生去發現和解決。這樣一方面鍛煉了學生的思考和排錯能力，另一方面讓學生潛意識里以批判的態度考量程序實驗內容，加深了學生的思考，從而達到加深知識點學習和構建完整知識體系的目的。

教學過程總體概括? 該方法主要解決開發知識專業性強，學生知識體系不完整的問題。在課堂教學過程中，要經常對所學知識點進行概括，并將各個知識點串聯起來，形成該門課程的網狀邏輯圖。該概括需要學生一起參與，共同完成課程邏輯圖的繪制，這樣能夠培養學生的宏觀概念，理解所學內容之間的關系，有助于構建完整的知識脈絡。

抽象概念的互動講述? 該方法主要用于解決學生編程概念模糊，好奇與畏懼矛盾共存和開發知識專業性強的問題。對于比較抽象的概念，要求學生一起參與完成概念的解釋。如講解類和對象的關系時，以人為目標，首先讓學生分析班級學生的共同特點，然后以某一個學生為例子，為其特點附加屬性內容，這樣就很好地詮釋了類和對象間的關系。

網絡技術手段的應用? 該方法主要解決學生課時和業余時間有限，學習內容不夠深入和師資力量有限，教學內容不能與時俱進的問題。學生課余時間很少進行課程實踐的一個重要原因在于GIS專業軟件的安裝要求較高，一般學生連安裝都成問題，更別提開發。對于該問題，利用先進的網絡技術解決。目前網上有很多開源免費的代碼編輯網站，用戶無須安裝，通過在線編程和運行即可學習編程技術。通過在線編程，一方面讓學生隨時隨地進行實驗而不需要復雜的配置，另一方面通過設定編程場景，提升學生的開發興趣。同時，網絡技術平臺的應用能夠幫助學生接觸最新的技術，做到學習內容與時俱進。

4 結語

針對目前普通高校GIS專業人才培養的問題，分析問題產生的原因，尋找相應的解決對策，對于提升GIS專業開發類課程教學質量，制定切實有效的教學方法，具有重要意義。從課程、教師和學生三個層面，總結出以學習內容問題導向、學習過程逐步深入、開發內容的挫折設置、教學過程總體概括、抽象概念的互動講述和網絡技術手段的應用六個教學方法，為提升GIS專業技術開發類課程教學質量提供了切實可行的方法?！?/p>

參考文獻

[1]教育部高等學校教學指導委員會.普通高等學校本科專業類教學質量國家標準[S].北京：高等教育出版社，2018.

[2]邊馥苓.我國高等GIS教育：進展、特點與探討[J].地理信息世界，2004（5）：16-18.

[3]張志華，楊樹文，楊軍，等.GIS軟件開發課程設計教學改革探討[J].山西建筑，2016，42（14）：235-236.

[4]李丹，張海軍.地方普通本科高校GIS開發類課程教學探討[J].南陽師范學院學報，2018，17（4）：70-74.