GIS開發類課程教學中的因材施教法

羅慶洲，王培法，何永健

GIS開發類課程教學中的因材施教法

羅慶洲，王培法，何永健

（南京信息工程大學 地理科學學院，江蘇 南京 210044）

隨著地理科學大類招生的開展和GIS專業擴招，由于學生教育環境、學習基礎、思維能力、興趣等各不相同，學生個體間存在明顯的學習能力差異，這種差異在GIS開發類課程學習中尤為顯著．針對這種現象，從課程體系設置、師資力量培養、教學資源與教學手段使用等方面，在GIS開發類課程教學中提出因材施教策略的方法與建議．

地理信息科學；軟件開發；因材施教

地理信息科學（Geographic Information Science，GIS）是研究地理信息采集、分析、存儲、顯示、管理、傳播、應用，以及地理信息流的產生、傳輸和轉化規律的一門科學[1-2]．GIS專業人才的培養與計算機開發技能緊密聯系，隨著導航地圖等各專題GIS產品的廣泛應用，云計算、大數據、機器學習等技術興起，社會的發展需要GIS專業學生具有較強的軟件開發能力[3-5]．目前，國內設置GIS專業的高校已經超出150所，這些高校基本上都開設了GIS開發類課程群，如C++、C#、GIS二次開發、WebGIS開發、GIS設計等．對高校而言，GIS開發技能的培養也是拓寬GIS專業學生就業的重要渠道；對學生而言，較強的編程能力是受企事業歡迎的“通行證”，是開展科研數據處理的有力工具．

1　GIS開發類課程因材施教的必要性

普通高校GIS專業的開發類課程在教學中存在學生學習水平差異大，同一個班級開發技能兩極分化嚴重的現象．與理論性、應用性課程相比，學生間學習能力差距問題在GIS開發類課程中尤其明顯．因此，GIS開發類課程迫切需要進行因材施教．隨著大類招生的開展，學生來自不同地方、不同學習背景，生源基礎差異越發明顯，也迫使GIS開發類課程教學需要進行因材施材的改革．根據各層次學生的學習基礎、邏輯思維能力、興趣、接受能力等設計可供選修的多樣化課程，教學過程中根據生源基礎進行有針對性的教育和輔導，做到有的放矢，相信不同層次的學生都會具有積極的學習興趣，從而有效提升學習效果，既促進學生個體的良好發展，也促使GIS專業人才培養質量的整體提升．

2　GIS開發類課程因材施教的實施方法

不同類型、不同能力水平學生的學習表現極為復雜，GIS開發類課程因材施教在具體的實施過程中提出以下方法與建議．

2.1　設計合理的課程體系

設置不同難度、不同應用面的多樣化課程，構造合理的課程體系，引導不同層次的學生選擇適合自己的課程．根據學生的興趣、知識水平、發展方向，可以將學生分為技術開發型、學術研究型、軟件應用型等．學生除了學習C++、C#等基礎編程技術外，還可以引導他們選擇適合自身方向的開發類課程．對于編程能力較強的技術開發型學生，可以引導他們學習組件式GIS開發、WebGIS開發、三維GIS開發、云計算模式GIS開發等課程；對于學術研究型學生，可以引導他們選擇R語言、Matlab、IDL、Python等課程，讓其掌握這些科學計算語言的編程及其空間處理方法實現，為今后學術研究中數據編程處理打下基礎；對于開發知識薄弱的軟件應用型學生，在學完GIS平臺軟件操作之后，可以引導他們學習平臺軟件的宿主開發，如ArcGIS VBA編程開發、MapInfo Mapbasic編程開發等．設計合理的課程體系，開設了多樣化的GIS開發課程，提供給學生更多可選擇的空間，“因材施課程”將促進不同層次學生的GIS開發能力發展．

2.2　提高師資力量，與時俱進掌握新技術

對學生因材施教，開設多樣化的選修開發課程，教授不同難度的知識內容，這要求高校必須具有雄厚的師資力量，要求教師個體具有淵博的開發知識．針對不同知識基礎的學生授予相對應的知識內容，要求教師既掌握GIS宿主開發、組件式GIS開發等較成熟的開發技術，也要掌握云計算、大數據等新技術．在“互聯網+”的時代，掌握云GIS、時空大數據等新技術是社會要求GIS專業人才培養的方向之一，尤其是對程序開發型的學生，這也是今后從事GIS開發的核心競爭力之一．目前，GIS開發教學內容往往落后于社會新技術，其原因為：高校教師面臨繁重的科研與教學任務，時間、精力有限，對新技術關注不夠；隨著教齡的增長，習慣講授成熟的知識；專業培養方案滯后于GIS新技術變革．引導學生學習GIS開發的新技術，教師自身知識必須與時俱進，要跟蹤、掌握前沿開發技術．高校也可以引進具有GIS產業經驗豐富、開發技術過硬的“產業技術型”教師從事GIS開發教學，充實師資力量．

2.3　教學資源、教學手段的合理運用

要讓學生掌握開發類課程內容，不能死記硬背書本上的代碼，需要大量的上機練習，鞏固課堂知識，靈活應用開發技能解決專業問題．在實踐鍛煉中，設計豐富練習庫，對教師來講是一項巨大的工作挑戰，但為了因材施教，必須設計不同難度的練習庫以適應不同層次學生，可分難、中、易三種梯度，甚至更細的劃分．合理構建不同層次練習案例對學生掌握GIS開發知識非常有益，得到了GIS開發專業教師的廣泛認同，李小龍[6]等將練習案例按任務類型劃分為模仿型、擴展型和開放型，王志恒[7]等從概念理解、技術、方法應用3個層次設計練習案例．

指導學生不僅要完成代碼編寫，而且要研究編程思想和算法．學習過程中，學生的好奇心與畏懼心理是并存的，只是在學生個體上表現哪種心理為主有所差異．教師在傳道、授業、解惑的過程中，對不同知識層次、不同心理的學生，要把握教學與溝通的技巧．對于程序開發能力突出、好奇心強烈的學生，可以鼓勵他們挑戰難題，參加競賽，實現以賽促學，通過大創、畢業設計提升GIS開發能力；對于基礎薄弱的學生，往往畏懼心理為主，要適當降低教學與作業難度，降低入門要求，提高此類學生的編程興趣與技能，克服其畏懼心理．在實際教學過程中，只考慮到基礎好的學生而講得快，就會有部分學生無法跟上教學節奏，如果過分顧及基礎不是很好的學生而講得慢，就會影響教學進度，因此建議盡量多開展分組學習與練習，組內學生分工合作，相互討論與幫助，共同進步，教師對學生做好分類引導，讓不同層次學生的知識和能力都得到培養和提升．

3　結語

2018版地理科學類國家教學質量標準明確提出了人才多樣化培養的建議[8]，GIS開發類課程教學實施因材施教原則是人才多樣化培養的有效舉措之一．因材施教方法引入分層次差別機制，以學生為主，滿足基礎不同的學生對GIS開發知識不同的學習需要，以適應社會多樣化人才培養的需要和滿足學生就業及繼續深造的需求．本文從課程體系設置、師資力量培養、教學資源與教學手段使用等方面，提出因材施教策略在GIS開發類課程教學中的方法與建議．“因材施教”策略在實施中不可避免地會給教學設計、教學實踐等帶來一定難度，但隨著教學經驗的積累，因材施教的持續推進必然會全面提高GIS專業人才培養水平．

[1] 黃杏元．地理信息系統概論[M]．北京：高等教育出版社，2008

[2] 湯國安．地理信息系統[M]．2版．北京：科學出版社，2015

[3] 劉歡．智慧旅游背景下高職旅游專業GIS課程開發及策略[J]．現代教育管理，2018（5）：205-206

[4] 陳家贏，華麗，張海濤，等．農業資源與環境專業“GIS設計與開發”課程教學探討[J]．教育教學論壇，2013（36）：192-194

[5] 姜建武，李景文，陸妍玲，等．普通本科GIS專業技術開發類課程教學探討[J]．中國教育技術裝備，2019（6）：95-97

[6] 李小龍，滑珺，譚永濱．面向社會需求的GIS二次開發課程教學改革[J]．教育教學論壇，2018（49）：117-119

[7] 王志恒，胡卓瑋，國巧真．GIS設計與開發課程中的組件式開發案例實現[J]．測繪科學，2015，40（7）：164-168

[8] 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[M]．北京：高等教育出版社，2018

The methods of teaching students in accordance of their aptitude for GIS development courses

LUO Qingzhou，WANG Peifa，HE Yongjian

（School of Geographic Science，Nanjing University of Information Science and Technology，Nanjing 210044，China）

With the development of geographical science enrollment and the expansion of GIS specialty，there are obvious differences in learning ability among students due to the different educational background，knowledge foundation，thinking ability and learning interest．The differences are more obvious in the learning of GIS development courses．In response to this phenomenon，GIS development courses include curriculum system，teacher training，teaching resources and teaching means，puts forward the methods and suggestions of teaching students in accordance with their aptitude in the teaching of GIS development courses．

geographic information science；software development；teach students in accordance with their aptitude

K90∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2020.09.025

1007-9831（2020）09-0096-03

2020-06-17

國家自然科學基金項目（41971298）；南京信息工程大學教改項目（2019043）；南京信息工程大學大創訓練項目（2020250）

羅慶洲（1979-），男，浙江平陽人，副教授，博士，從事GIS開發與遙感應用研究．E-mail：luofirst@126.com