GIS應用開發課程建設與實踐教學探索

包山虎 薩楚拉

[摘 要] 地理信息系統應用開發課程本身的諸多局限，使學生在理論性、實踐性和綜合性等方面難以達到預期要求。如何培養GIS應用開發的高質量專業人才，已成為該課程急需研究、解決的問題。針對該問題，該文以培養適應社會發展的GIS人才為目標的人才培養目標與要求、教學內容和實踐教學設計等方面進行了探討，以期為提高課程的教學質量，提升學生GIS開發能力，相關本科專業教學改革等方面提供參考。

[關鍵詞] GIS應用開發;本科教學;人才培養;教學內容;實踐教學

[基金項目] 2016年度內蒙古師范大學創新創業教育項目，地理信息科學專業校企合作實踐教育基地建設研究（C-1602）

[作者簡介] 包山虎（1982—），男（蒙古族），內蒙古興安盟科右中旗人，博士，內蒙古師范大學地理科學學院講師，主要從事大氣遙感、全球變化與GIS應用開發與研究，薩楚拉（1977—），男（蒙古族），內蒙古通遼人，博士，內蒙古師范大學地理科學學院副教授（通信作者），主要從事遙感與地理信息系統應用的研究。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）38-0232-02? ? [收稿日期] 2020-07-11

地理信息系統（Geographic Information System，GIS）是一門結合地理學、地圖學、遙感技術和計算機科學的綜合性科學，自萌芽于20世紀60年代初以來，近30年來得到巨大的發展，當前正向集成化、產業化和社會化方向邁進。GIS作為新興交叉學科，在國土資源管理、生態監測、公共衛生、災害預警與防災減災等很多方面發揮著重要作用[1]。目前，GIS主要包含空間數據處理和GIS應用開發兩大任務。GIS應用開發課程作為地理信息科學、遙感科學和測繪工程等專業本科生的必修課程，具有較強的理論性、技術性、實踐性和應用性[2]。該課程要求學生提前掌握大量的基本知識和概念，并且自身講授內容繁多、知識點網絡型分布、實踐性行強等特征，加大了學生學習難度。該課程旨在讓學生掌握GIS應用開發技術，向學生全面展示相關課程之間的內在聯系，讓學生建立有機、整體的專業知識結構，為今后的學習和工作打下扎實的基礎[3]。因此，本文對GIS應用開發課程的培養目標與要求、教學內容設計、實踐體系構建等方面進行了探討。

一、人才培養目標與要求

該課程作為是一門綜合性較強的課程，需要學生完成GIS原理、GIS軟件應用、數據庫原理、數據結構、軟件工程和程序設計語言等前序課程的學習，一般在本科三年級開課。該課程主要學習GIS應用開發的基本理論和基本知識，學生應受到基礎研究和技術開發方面的科學思維和實驗訓練，通過基礎實踐、綜合實踐及創新實踐等多層次實踐體系，使學生了解GIS理論前沿、應用前景和發展動態的基礎上，具有追求創新的態度和意識，具備綜合運用理論和技術手段設計GIS系統和過程的能力。該課程應用性強、與行業知識聯系緊密，因此在教學過程中，必須為學生引入最新的、前沿性的技術知識，針對專業特點，科學地分析社會需求，正確評估教學資源，做出適合學生特點的培養模式，從而主動適應社會發展的需求。該課程要求學生掌握應用型GIS從數據生產、數據分析、數據庫設計、系統設計、程序實現的全過程。通過本課程的培養學生應具備基于高級計算機語言進行GIS設計與實現的能力;培養具備溝通交流能力與團隊合作精神，能夠養成認真、求實、勤奮好學的科研精神與個人素養;培養學生終身學習的意識，在實踐中運用所學理論、方法分析與解決現實世界的問題，不斷優化解決方案的能力;培養具備GIS相關的應用研究、技術開發、生產管理和行政管理等工作能力的GIS專業人才。

二、教學內容設計

現今社會對GIS從業者的需求從早期GIS軟件操作者轉變成GIS應用開發者[4]。目前，GIS應用開發課程內容主要集中于組件式GIS開發的教學，其課程特點是基于現有的GIS軟件開發包進行GIS功能的進一步研發。ArcGIS Engine是ESRI公司在ArcGIS系列產品之中針對GIS應用開發而提供的嵌入式GIS程序組件庫。它以脫離桌面應用程序，靈活性和費用方面存在較大優勢，嵌入當今常用程序設計語言平臺相對穩定等特點，對相關行業GIS軟件開發有較大的應用前景。因此，ArcGIS Engine組件庫被選為該課程的主要學習對象，其內容涵蓋了ArcGIS Engine基礎、ArcGIS Engine控件編程、幾何形體對象Geometry、地圖組成、空間數據符號化、空間數據管理、空間分析、地圖出圖、三維可視化及三維分析等內容。在教學過程中，需要詳細介紹每章所涉及的類、接口以及對應的屬性和方法，應注重學生的實踐能力的培養，鍛煉學生實際編寫代碼的綜合能力，使學生形成良好的編程思維與專業素養。該課程屬于操作性較強的課程，理論教學部分主要是以多媒體教學和案例教學的方法，從GIS軟件工程的角度對GIS應用開發基本理論、方法和系統界面設計、實現過程的進行講解，利用多媒體生動、形象、直觀的人機交互界面，充分展示GIS的強大功能和廣泛應用，營造輕松愉快的學習情境，引起學生的興趣，激發學生的想象力，提高學生學習的主動性和積極性;實踐教學中講解編程的基本知識，并編程示范地圖的放大、縮小、漫游，屬性瀏覽等GIS操作功能的實現;任務教學中拓展理論內容，詳細講解系統功能模塊的代碼實現與系統集成的步驟，使學生真正掌握和理解GIS應用開發的本質問題，將理論轉化為實踐。

三、多層實踐體系的建設

實踐教學是課程教學的重要組成部分之一，是培養學生理論聯系實際、分析問題、解決問題能力的重要教學環節;是增強學生感性認識，培養學生實踐能力、創新能力和綜合素質的根本途徑[1];在培養學生的創新思維、科研能力方面起著不可取代的作用。目前，國內許多高校為了加強學生實踐能力的培養，開始重視實踐教學環節。因此，該課程的實踐設計時，按照從一般到復雜、從基礎到應用、從單項訓練到綜合實踐的認知規律，以社會需求為導向，建立了基礎實踐、綜合實踐及創新實踐的教學體系。基礎實踐要以鞏固課程教學知識、提高實踐能力為目的，結合教學內容設計與實現對應章節的功能模塊，并集成到已有的GIS系統中。綜合實踐要以學生感興趣的研究方向為基礎，開發出具有專題特色的GIS軟件平臺為目標，加強課程的實踐性，提高學生實踐能力，使學生積極思考，激發學生的專業興趣，增強就業實力。創新實踐要以GIS應用開發為研究方向，讓師生共同作為研究團體，積極參加中國“互聯網+”大學生創新創業大賽、全國高校GIS技能大賽和SuperMap杯高校GIS大賽等比賽。通過比賽，激發學生學習GIS技術的熱情，加強大學生編程和調試的應用技能，培養創新能力和協作精神，為將來的就業發展打好基礎，希望學生能以GIS的獨特視野，為社會創造價值。

四、結束語

GIS應用開發作為高等院校地理信息科學、遙感科學和測繪工程等專業的特色課程，具有很強的技術性、應用性、實踐性，其教學成效對于提高學校培養GIS人才具有重要意義。教學過程中，應當充分認識到GIS應用開發的特點，結合學校師資團隊和教學資源選擇適合的開發模式與軟件平臺，采用理論教學與實踐教學相結合的教學模式來培養學生學習和創新能力，從而切實提高學生的動手能力，增強學生的社會競爭力。該課程應注重基于學生個性特點，有針對性地開展課程與實踐教學，深化學生對專業的認識，充分發揮學生的主動性，提高學生專業技能，不斷提高學生創新思維能力、綜合應用能力、軟件開發能力、綜合應用能力、實際動手能力、解決問題能力。在GIS技術發展迅速背景下，為培養適應社會發展的GIS應用開發人才，應對該課程的教學模式和改革仍需不斷地探索、實踐與完善。

參考文獻

[1]鄭貴洲，林偉華，彭俊芳.地理信息科學專業多層次實踐體系構建及學生綜合能力培養[J].測繪與空間地理信息，2018，41（002）：14-17，23.

[2]楊斌，陳廷方.GIS二次開發課程與產業型人才培養模式的探討[J].測繪工程，2012，21（4）：89-92.

[3]張寶一，李小麗，楊莉，等.依托競賽的“GIS二次開發”課程教學改革[J].中國地質教育，2015，024（003）：42-46.

[4]聶運菊，程朋根，夏元平，等.以開發競賽為依托的“GIS二次開發”課程教學改革[J].東華理工大學學報：社會科學版，2018，037（001）：76-81.

Exploration on Curriculum Construction and Practical Teaching of GIS Application Development

BAO Shan-hu，SA Chu-la

（College of Geographical Science，Inner Mongolia Normal University，Hohhot，Inner Mongolia 010022，China）

Abstract：The limitations of the Geographic Information System （GIS） Application Development course make it difficult for students to meet the expected requirements in theoretical，practical，and comprehensive aspects.How to cultivate high-quality professional talents for GIS application development has become an urgent problem to be studied and solved in this course.In response to this problem，this paper discusses talent training objectives and requirements，teaching content，and practical teaching design aimed at cultivating GIS talents suitable for social development，in order to provide references for improving the teaching quality of the course，enhancing students' GIS development ability，and teaching reform of relevant undergraduate majors.

Key words：GIS Application Development;undergraduate teaching;talent training;teaching content;practical teaching