測繪工程專業(yè)“GIS軟件設計”課程教學探討

余 旭 ,馬 莉,張興福

(廣東工業(yè)大學 土木與交通工程學院,廣東 廣州 510006)

測繪工程專業(yè)“GIS軟件設計”課程教學探討

余 旭 ,馬 莉,張興福

(廣東工業(yè)大學 土木與交通工程學院,廣東 廣州 510006)

結(jié)合“GIS軟件設計”課程的教學實踐,針對測繪工程專業(yè)的培養(yǎng)目標,論述“GIS軟件設計”課程的課程目標、課程特點和教學要求,對教學設計進行探討,提出教學建議。

測繪工程專業(yè);地理信息系統(tǒng);軟件設計;教學

1998年國家教委正式頒布了我國經(jīng)過第四次全面修訂的《普通高等學校本科專業(yè)目錄》。在這個專業(yè)目錄中,將測繪科學的大地測量、測量工程、攝影測量與遙感(部分)和地圖學等4個本科專業(yè)合并為一個測繪工程專業(yè)。測繪工程專業(yè)設置是高等學校測繪學科人才培養(yǎng)規(guī)格的重要標志,是為了使培養(yǎng)的人才具備扎實的基礎知識、較寬的專業(yè)口徑,并具有較強的工作適應性和實踐能力[1],成為具有較強的工作適應性和管理能力,具有技術性和管理性的復合性人才。鑒于測繪工程專業(yè)覆蓋范圍較廣的特點,近年來一些測繪教育工作者對調(diào)整后的本科專業(yè)教學進行了許多有益的探討,不同高校根據(jù)其辦學經(jīng)驗及相關專業(yè)的特色,形成了各自的教學體系和人才培養(yǎng)模式[1-10]。“測繪學”最原始的定義是“測量”和“繪圖”。但從20世紀90年代開始,“3S”技術已普遍應用于測繪生產(chǎn)中。現(xiàn)代測繪科學實際是以“3S”技術為核心內(nèi)容的高新科技體系[2],這也使得測繪學科所涵蓋的專業(yè)范圍得到了很大的擴展。作為集數(shù)據(jù)采集、存儲、處理、管理、分析及決策于一體的地理信息系統(tǒng),近些年在測繪工程專業(yè)的課程體系中也得到了充分的重視,在教學過程中不僅要培養(yǎng)學生的 GIS軟件的應用能力,而且更重視培養(yǎng)學生的 GIS軟件設計與開發(fā)能力。基于此,測繪工程專業(yè)在調(diào)整教學體系時,新增了“GIS軟件設計”這門課程。“GIS軟件設計”作為測繪工程專業(yè)一門重要的專業(yè)方向課,實踐性與理論性非常強,并且具有較強的跨學科特點。因此,針對現(xiàn)代測繪工程專業(yè)的特點,“GIS軟件設計”的教學內(nèi)容、教學方式、方法也具有一定的特殊性。本文對該課程的課程設置目標、課程特點與基本要求,教學內(nèi)容以及教學設計進行探討。

1 教學目標

“GIS軟件設計”是測繪工程本科專業(yè)學生的一門應用性很強的課程。GIS軟件設計是在完成地理信息系統(tǒng)原理、C語言程序設計、數(shù)據(jù)庫原理及應用、VB程序設計等基礎課程學習后,綜合運用 GIS理論與計算機科學理論,以滿足應用為目的,在遵循地理信息系統(tǒng)標準前提下,設計和開發(fā)具有明確針對性的應用信息系統(tǒng)。通過本課程學習,使學生具有應用型地理信息系統(tǒng)的開發(fā)能力,熟悉地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計步驟、內(nèi)容和方法,掌握應用項目組織和管理策略,掌握地理信息系統(tǒng)軟件工程體系和各種開發(fā)途徑,熟悉地理信息系統(tǒng)標準化的主要內(nèi)容。

2 課程特點與基本要求

2.1 課程特點

1)“GIS軟件設計”是一門具有學科交叉性特征的課程。該課程涉及到 GIS基本原理、軟件工程、數(shù)據(jù)庫原理、高級語言程序設計、測量學、地理學等多個學科的內(nèi)容,具有較為明顯的學科交叉性。

2)“GIS軟件設計”是一門知識迅速發(fā)展中的課程。隨著計算機軟硬件技術的發(fā)展,當前 GIS基礎軟件與應用軟件都發(fā)展很快,對 GIS軟件設計與開發(fā)也提出了更高的要求。因此,只有經(jīng)常閱讀與GIS軟件設計有關的文獻資料,才能掌握 GIS的前沿動態(tài),不斷提高學習者的業(yè)務水平。

3)“GIS軟件設計”是一門實踐性很強的課程。要進行GIS軟件設計無論是在軟件設計理論、軟件設計工具的運用、軟件開發(fā)等方面都重視技能訓練,強調(diào)理論聯(lián)系實際,要求將所學的理論與開發(fā)方式用于具體開發(fā)設計與實踐工作中。

2.2 基本要求

1)理論:使學生較好地掌握 GIS軟件開發(fā)的基本理論、知識和技能,了解地理信息系統(tǒng)的主要應用領域和發(fā)展方向,學習 GIS軟件設計的思維方式和研究方法,為從事應用型地理信息系統(tǒng)的設計與開發(fā)奠定基礎。

2)實驗:熟悉 GIS軟件的二次開發(fā)的基本原理,熟練掌握一種組件式 GIS軟件開發(fā)平臺的基本架構與主要組件庫的基本功能,具備開發(fā) GIS基本功能的能力。具體地說,就是借助已有的VB6.0技能和 GIS理論,結(jié)合 SuperM ap Objects 2008組件式 GIS創(chuàng)建實際的 GIS應用。

3 教學設計

3.1 教學參考書的選擇

由于“GIS軟件設計”這門課程在各個學校開設的時間不長,這方面的教材比較少。考慮到軟件設計的一些設計原理與方法的通用性,在教學過程中參考了張海藩編寫的《軟件工程導論》(第五版);同時考慮到 GIS軟件設計的一些特殊性,教學的基本內(nèi)容則依據(jù)吳信才等編寫的《地理信息系統(tǒng)設計與實現(xiàn)》(第二版);由于本課程還涉及到基于 GIS二次開發(fā)的內(nèi)容,因此,選擇了 SuperMap Objects 2008的開發(fā)教程作為參考書。此外,還列出部分書目清單,要求學生自學計算機高級編程語言的相關知識。

3.2 開發(fā)環(huán)境的確定

該課程是在學生學習了C語言、VB程序設計等高級語言以及M atlab等應用軟件之后開設的。學生雖然學習了C語言,除個別同學自學了VC之外,大部份同學基本不具備VC的開發(fā)能力,如果為了可視化編程而直接選擇VC作為開發(fā)環(huán)境,在有限的學時內(nèi),學生難以掌握基本開發(fā)技能。Matlab軟件以矩陣的形式處理數(shù)據(jù),將高性能的數(shù)值計算和可視化集成在一起,提供了大量的內(nèi)置函數(shù),從而被廣泛地應用于科學計算、控制系統(tǒng)、信息處理等領域的分析、仿真和程序語言設計工作,使繁瑣、枯燥的數(shù)值計算變成一種簡單、直觀的可視化操作過程,能較準確地標記樣本數(shù)據(jù)點和繪出擬合曲線,已成為國際公認的最優(yōu)秀的科技應用軟件。但是考慮到GIS需要管理海量的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù),對可視化的性能與效果要求很高,具有強大計算能力的Matlab也不適合作為本課程的開發(fā)環(huán)境。結(jié)合學生已有的開發(fā)基礎,以及.net環(huán)境的執(zhí)行效率與復雜性,本課程選擇了Visual Basic 6.0作為高級語言開發(fā)環(huán)境。為了充分利用現(xiàn)有資源,在二次開發(fā)控件方面,選擇了SuperMap Objects 2008。

3.3 教學內(nèi)容的安排

“GIS軟件設計”是我校測繪工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)方向理論課。目前該課程總學時為40學時,其中包括6學時的上機實習。針對我校測繪工程專業(yè)課程開設情況,“GIS軟件設計”課程的教學內(nèi)容如表1所示。

本課程安排3次上機實驗,分別是:VB6.0程序設計方法與數(shù)據(jù)庫訪問、SuperM ap Objects控件的使用和利用SuperM ap Objects控件進行空間查詢與數(shù)據(jù)編輯。每次上機實驗都要求提交實驗報告以及相應的程序源代碼,以檢驗學生理論學習的效果。

3.4 教學方法的運用

“GIS軟件設計”課程教學主要采用多媒體等現(xiàn)代教學方法與傳統(tǒng)教學方法相結(jié)合、理論教學與實踐教學相結(jié)合、與其它課程教學相結(jié)合的方式。可以針對不同的教學內(nèi)容采用不同的教學方式。例如,在講解 GIS軟件設計的相關理論基礎時,可進行啟發(fā)式教學,鼓勵學生提出問題、思考問題、解決問題;研究式教學方法也很重要,采用研究的方式與學生討論過去、現(xiàn)在、將來的發(fā)展方向來闡述問題;互動式教學是課程講授的一種有效的教學方法,在教學過程中采用這種方法,可以營造良好的課堂氣氛,有助于教學質(zhì)量的提高。

表1 “GIS軟件設計”課程教學內(nèi)容

3.5 考核形式的設置

為了培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維、綜合素質(zhì)和拓寬知識面,課程的考核形式應從考試方法和考試內(nèi)容2方面著手。本課程主要采用平時考核和最終試卷考試相結(jié)合的方式對學生進行考核。由于本課程開設時間較短而沒有一本完整的教材,就需要參考較多的相關教材,因此,在教學過程中要求學生上交相關的讀書報告,以此作為考核標準之一;平時的出勤率、作業(yè)完成情況以及上機實驗和試驗報告的撰寫也都作為平時成績進行計算。學生最終的成績由3個部分組成:平時作業(yè)和出勤率占10%,實驗占20%,期末考試占70%。對于考試內(nèi)容的改革,除了考查學生對基本知識掌握的程度,在試卷中增大與實習相關的軟件操作題和一些應用系統(tǒng)開發(fā)的分析論述題目,有利于引導學生脫離死記硬背。適量的增大該類題目有較好的區(qū)分度,能較好的體現(xiàn)教學效果,同時促進學生的學習積極性。

4 教學建議

4.1 編寫適合測繪專業(yè)特點的教材

作為一門具有交叉學科特點的課程,“GIS軟件設計”在各個學校開設的歷史不長,目前還沒有一本或者一套完整的適合測繪專業(yè)的教材。較早開設該課程的專業(yè)大多為地圖學與地理信息系統(tǒng)專業(yè),而測繪工程專業(yè)學生的學習背景和這個專業(yè)的學生的學習背景有很大差別。由于專業(yè)背景的不同,測繪工程“GIS軟件設計”的教學內(nèi)容應該有所差異,才能有利于本專業(yè)對于該課程教學開展。為了教學的系統(tǒng)性和完整性,以便于學生學習,編寫適合測繪專業(yè)特點的教材也是當務之急。

4.2 合理設計先修課程的教學形式

任何一門專業(yè)課的開設都是以先修課程為基礎的。在理論教學中發(fā)現(xiàn),學生對 GIS基礎知識理解不夠深入,使得教師在教學過程中要先講先修課程的內(nèi)容;學生上機實驗所具有的動手能力也表明,類似于通識教育的高級語言程序設計難以滿足應用型GIS開發(fā)的基本要求。因此,應改變作為本門課程的先修課程的教學形式,使之更適合于測繪專業(yè)學生學習,以利于后續(xù)課程的開展。

4.3 增加課程設計

“GIS軟件設計”是一門實踐性較強的課程,僅僅6學時的實驗遠遠達不到實踐教學的目的。因此,建議增加2周的課程設計或者課程實習,讓學生通過課程設計達到對 GIS軟件設計與開發(fā)過程的理解、掌握和綜合運用。在實驗階段,學生已基本掌握了GIS軟件設計的基本理論知識和程序開發(fā)技能,但知識還有待系統(tǒng)化并加強動手能力。因此,在課程設計階段,就要通過綜合學習,將學過的知識綜合起來并加以應用,達到培養(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新意識的目的。可以將學生分為幾個實習小組,每組布置不同的實習任務,由組員相互配合,在規(guī)定的時間內(nèi)完成小型 GIS應用系統(tǒng)的設計與開發(fā)任務。通過有針對性的課程設計,使學生將 GIS軟件設計的理論與實際開發(fā)應用聯(lián)系起來,使理論與實際有機結(jié)合起來,以達到良好的教學效果。

5 結(jié)束語

地理信息系統(tǒng)的發(fā)展為測繪工程專業(yè)的飛速發(fā)展帶來新的生命力,提供了新的契機。為此,在測繪工程專業(yè)設置地理信息系統(tǒng)方向也是測繪信息化的要求,是順應時代發(fā)展的需要。“GIS軟件設計”作為當前測繪工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)方向理論課,具有理論性與實踐性都較強的特點。因此,要改變傳統(tǒng)教學觀念,不斷革新教學方法,充分調(diào)動學生的學習積極性,提高學生的學習興趣,更好地講授GIS軟件設計這門課程,力爭培養(yǎng)出具有良好測繪背景的地理信息系統(tǒng)綜合人才。

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Discussion on course teaching of GISSoftware Design for Surveying and Mapping Specialty

YU Xu,M A Li,ZHANG Xing-fu
(Faculty of Civil and Transpo rtation Engineering,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510006,China)

Combining w ith the p ractice of the GISSoftware Design course and aiming at the training goalsof the Surveying and M apping Specialty,the course’s teaching targets,curriculum characteristics and teaching requirements are dissertated,and the teaching designs are mo re deep ly exp lo red.Finally,some teaching suggestions are put fo rw ard.

Surveying and M apping Specialty;GIS;softw are design;teaching

G642

A

1006-7949(2010)04-0077-04

2009-11-19

高等學校特色專業(yè)建設專項基金資助項目(TS11650);廣東省名牌專業(yè)建設專項基金資助項目

余 旭(1977-),男,講師,博士.

[責任編輯張德福]