GIS應(yīng)用開發(fā)課程建設(shè)與實(shí)踐教學(xué)探索

包山虎 薩楚拉

[摘 要] 地理信息系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)課程本身的諸多局限，使學(xué)生在理論性、實(shí)踐性和綜合性等方面難以達(dá)到預(yù)期要求。如何培養(yǎng)GIS應(yīng)用開發(fā)的高質(zhì)量專業(yè)人才，已成為該課程急需研究、解決的問題。針對(duì)該問題，該文以培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的GIS人才為目標(biāo)的人才培養(yǎng)目標(biāo)與要求、教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了探討，以期為提高課程的教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生GIS開發(fā)能力，相關(guān)本科專業(yè)教學(xué)改革等方面提供參考。

[關(guān)鍵詞] GIS應(yīng)用開發(fā);本科教學(xué);人才培養(yǎng);教學(xué)內(nèi)容;實(shí)踐教學(xué)

[基金項(xiàng)目] 2016年度內(nèi)蒙古師范大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育項(xiàng)目，地理信息科學(xué)專業(yè)校企合作實(shí)踐教育基地建設(shè)研究（C-1602）

[作者簡(jiǎn)介] 包山虎（1982—），男（蒙古族），內(nèi)蒙古興安盟科右中旗人，博士，內(nèi)蒙古師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院講師，主要從事大氣遙感、全球變化與GIS應(yīng)用開發(fā)與研究，薩楚拉（1977—），男（蒙古族），內(nèi)蒙古通遼人，博士，內(nèi)蒙古師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院副教授（通信作者），主要從事遙感與地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的研究。

[中圖分類號(hào)] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）38-0232-02? ? [收稿日期] 2020-07-11

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）是一門結(jié)合地理學(xué)、地圖學(xué)、遙感技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的綜合性科學(xué)，自萌芽于20世紀(jì)60年代初以來，近30年來得到巨大的發(fā)展，當(dāng)前正向集成化、產(chǎn)業(yè)化和社會(huì)化方向邁進(jìn)。GIS作為新興交叉學(xué)科，在國(guó)土資源管理、生態(tài)監(jiān)測(cè)、公共衛(wèi)生、災(zāi)害預(yù)警與防災(zāi)減災(zāi)等很多方面發(fā)揮著重要作用[1]。目前，GIS主要包含空間數(shù)據(jù)處理和GIS應(yīng)用開發(fā)兩大任務(wù)。GIS應(yīng)用開發(fā)課程作為地理信息科學(xué)、遙感科學(xué)和測(cè)繪工程等專業(yè)本科生的必修課程，具有較強(qiáng)的理論性、技術(shù)性、實(shí)踐性和應(yīng)用性[2]。該課程要求學(xué)生提前掌握大量的基本知識(shí)和概念，并且自身講授內(nèi)容繁多、知識(shí)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)型分布、實(shí)踐性行強(qiáng)等特征，加大了學(xué)生學(xué)習(xí)難度。該課程旨在讓學(xué)生掌握GIS應(yīng)用開發(fā)技術(shù)，向?qū)W生全面展示相關(guān)課程之間的內(nèi)在聯(lián)系，讓學(xué)生建立有機(jī)、整體的專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下扎實(shí)的基礎(chǔ)[3]。因此，本文對(duì)GIS應(yīng)用開發(fā)課程的培養(yǎng)目標(biāo)與要求、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、實(shí)踐體系構(gòu)建等方面進(jìn)行了探討。

一、人才培養(yǎng)目標(biāo)與要求

該課程作為是一門綜合性較強(qiáng)的課程，需要學(xué)生完成GIS原理、GIS軟件應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、軟件工程和程序設(shè)計(jì)語言等前序課程的學(xué)習(xí)，一般在本科三年級(jí)開課。該課程主要學(xué)習(xí)GIS應(yīng)用開發(fā)的基本理論和基本知識(shí)，學(xué)生應(yīng)受到基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)方面的科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，通過基礎(chǔ)實(shí)踐、綜合實(shí)踐及創(chuàng)新實(shí)踐等多層次實(shí)踐體系，使學(xué)生了解GIS理論前沿、應(yīng)用前景和發(fā)展動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)上，具有追求創(chuàng)新的態(tài)度和意識(shí)，具備綜合運(yùn)用理論和技術(shù)手段設(shè)計(jì)GIS系統(tǒng)和過程的能力。該課程應(yīng)用性強(qiáng)、與行業(yè)知識(shí)聯(lián)系緊密，因此在教學(xué)過程中，必須為學(xué)生引入最新的、前沿性的技術(shù)知識(shí)，針對(duì)專業(yè)特點(diǎn)，科學(xué)地分析社會(huì)需求，正確評(píng)估教學(xué)資源，做出適合學(xué)生特點(diǎn)的培養(yǎng)模式，從而主動(dòng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求。該課程要求學(xué)生掌握應(yīng)用型GIS從數(shù)據(jù)生產(chǎn)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、程序?qū)崿F(xiàn)的全過程。通過本課程的培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)具備基于高級(jí)計(jì)算機(jī)語言進(jìn)行GIS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的能力;培養(yǎng)具備溝通交流能力與團(tuán)隊(duì)合作精神，能夠養(yǎng)成認(rèn)真、求實(shí)、勤奮好學(xué)的科研精神與個(gè)人素養(yǎng);培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，在實(shí)踐中運(yùn)用所學(xué)理論、方法分析與解決現(xiàn)實(shí)世界的問題，不斷優(yōu)化解決方案的能力;培養(yǎng)具備GIS相關(guān)的應(yīng)用研究、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)管理和行政管理等工作能力的GIS專業(yè)人才。

二、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

現(xiàn)今社會(huì)對(duì)GIS從業(yè)者的需求從早期GIS軟件操作者轉(zhuǎn)變成GIS應(yīng)用開發(fā)者[4]。目前，GIS應(yīng)用開發(fā)課程內(nèi)容主要集中于組件式GIS開發(fā)的教學(xué)，其課程特點(diǎn)是基于現(xiàn)有的GIS軟件開發(fā)包進(jìn)行GIS功能的進(jìn)一步研發(fā)。ArcGIS Engine是ESRI公司在ArcGIS系列產(chǎn)品之中針對(duì)GIS應(yīng)用開發(fā)而提供的嵌入式GIS程序組件庫(kù)。它以脫離桌面應(yīng)用程序，靈活性和費(fèi)用方面存在較大優(yōu)勢(shì)，嵌入當(dāng)今常用程序設(shè)計(jì)語言平臺(tái)相對(duì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，對(duì)相關(guān)行業(yè)GIS軟件開發(fā)有較大的應(yīng)用前景。因此，ArcGIS Engine組件庫(kù)被選為該課程的主要學(xué)習(xí)對(duì)象，其內(nèi)容涵蓋了ArcGIS Engine基礎(chǔ)、ArcGIS Engine控件編程、幾何形體對(duì)象Geometry、地圖組成、空間數(shù)據(jù)符號(hào)化、空間數(shù)據(jù)管理、空間分析、地圖出圖、三維可視化及三維分析等內(nèi)容。在教學(xué)過程中，需要詳細(xì)介紹每章所涉及的類、接口以及對(duì)應(yīng)的屬性和方法，應(yīng)注重學(xué)生的實(shí)踐能力的培養(yǎng)，鍛煉學(xué)生實(shí)際編寫代碼的綜合能力，使學(xué)生形成良好的編程思維與專業(yè)素養(yǎng)。該課程屬于操作性較強(qiáng)的課程，理論教學(xué)部分主要是以多媒體教學(xué)和案例教學(xué)的方法，從GIS軟件工程的角度對(duì)GIS應(yīng)用開發(fā)基本理論、方法和系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)過程的進(jìn)行講解，利用多媒體生動(dòng)、形象、直觀的人機(jī)交互界面，充分展示GIS的強(qiáng)大功能和廣泛應(yīng)用，營(yíng)造輕松愉快的學(xué)習(xí)情境，引起學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生的想象力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性;實(shí)踐教學(xué)中講解編程的基本知識(shí)，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(shí)現(xiàn);任務(wù)教學(xué)中拓展理論內(nèi)容，詳細(xì)講解系統(tǒng)功能模塊的代碼實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)集成的步驟，使學(xué)生真正掌握和理解GIS應(yīng)用開發(fā)的本質(zhì)問題，將理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐。

三、多層實(shí)踐體系的建設(shè)

實(shí)踐教學(xué)是課程教學(xué)的重要組成部分之一，是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析問題、解決問題能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié);是增強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的根本途徑[1];在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、科研能力方面起著不可取代的作用。目前，國(guó)內(nèi)許多高校為了加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，開始重視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。因此，該課程的實(shí)踐設(shè)計(jì)時(shí)，按照從一般到復(fù)雜、從基礎(chǔ)到應(yīng)用、從單項(xiàng)訓(xùn)練到綜合實(shí)踐的認(rèn)知規(guī)律，以社會(huì)需求為導(dǎo)向，建立了基礎(chǔ)實(shí)踐、綜合實(shí)踐及創(chuàng)新實(shí)踐的教學(xué)體系?；A(chǔ)實(shí)踐要以鞏固課程教學(xué)知識(shí)、提高實(shí)踐能力為目的，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)章節(jié)的功能模塊，并集成到已有的GIS系統(tǒng)中。綜合實(shí)踐要以學(xué)生感興趣的研究方向?yàn)榛A(chǔ)，開發(fā)出具有專題特色的GIS軟件平臺(tái)為目標(biāo)，加強(qiáng)課程的實(shí)踐性，提高學(xué)生實(shí)踐能力，使學(xué)生積極思考，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)興趣，增強(qiáng)就業(yè)實(shí)力。創(chuàng)新實(shí)踐要以GIS應(yīng)用開發(fā)為研究方向，讓師生共同作為研究團(tuán)體，積極參加中國(guó)“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、全國(guó)高校GIS技能大賽和SuperMap杯高校GIS大賽等比賽。通過比賽，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)GIS技術(shù)的熱情，加強(qiáng)大學(xué)生編程和調(diào)試的應(yīng)用技能，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和協(xié)作精神，為將來的就業(yè)發(fā)展打好基礎(chǔ)，希望學(xué)生能以GIS的獨(dú)特視野，為社會(huì)創(chuàng)造價(jià)值。

四、結(jié)束語

GIS應(yīng)用開發(fā)作為高等院校地理信息科學(xué)、遙感科學(xué)和測(cè)繪工程等專業(yè)的特色課程，具有很強(qiáng)的技術(shù)性、應(yīng)用性、實(shí)踐性，其教學(xué)成效對(duì)于提高學(xué)校培養(yǎng)GIS人才具有重要意義。教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識(shí)到GIS應(yīng)用開發(fā)的特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)校師資團(tuán)隊(duì)和教學(xué)資源選擇適合的開發(fā)模式與軟件平臺(tái)，采用理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式來培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力，從而切實(shí)提高學(xué)生的動(dòng)手能力，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力。該課程應(yīng)注重基于學(xué)生個(gè)性特點(diǎn)，有針對(duì)性地開展課程與實(shí)踐教學(xué)，深化學(xué)生對(duì)專業(yè)的認(rèn)識(shí)，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，提高學(xué)生專業(yè)技能，不斷提高學(xué)生創(chuàng)新思維能力、綜合應(yīng)用能力、軟件開發(fā)能力、綜合應(yīng)用能力、實(shí)際動(dòng)手能力、解決問題能力。在GIS技術(shù)發(fā)展迅速背景下，為培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的GIS應(yīng)用開發(fā)人才，應(yīng)對(duì)該課程的教學(xué)模式和改革仍需不斷地探索、實(shí)踐與完善。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭貴洲，林偉華，彭俊芳.地理信息科學(xué)專業(yè)多層次實(shí)踐體系構(gòu)建及學(xué)生綜合能力培養(yǎng)[J].測(cè)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(fā)課程與產(chǎn)業(yè)型人才培養(yǎng)模式的探討[J].測(cè)繪工程，2012，21（4）：89-92.

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

[4]聶運(yùn)菊，程朋根，夏元平，等.以開發(fā)競(jìng)賽為依托的“GIS二次開發(fā)”課程教學(xué)改革[J].東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)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