地理信息系統課程教學改革探析

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地理信息系統（Geographic Information System, GIS）是以采集、存儲、管理、分析和描述地球表層信息為基本功能的信息系統。21世紀以來，隨著GIS相關技術的快速發展及GIS領域的迫切需求，我國GIS專業高等教育蓬勃發展。目前，已有超過180所高校開設GIS本科專業，每年培養畢業生上萬人。GIS開發是GIS畢業生主要就業方向，即使是GIS數據處理分析崗位的工作也需要通過開發提高處理效率。盡管各高校都比較重視GIS開發的培養，但是由于師資、課程體系等方面存在不合理現象，導致GIS專業畢業生從事開發的比例偏少，畢業生普遍缺乏編程思維。地理信息系統集成開發課程是GIS專業的基礎課程，將前面所學的編程語言用于解決GIS問題，其后續課程還有WebGIS開發、移動GIS開發、GIS開發實習等課程，起到了承前啟后的作用。本文根據地理信息系統集成與開發課程的特點，結合教學現狀存在的問題，探討了改革的思路。

1教學現狀分析

1.1課程體系設置不合理

地理信息科學本科專業涉及編程的課程有C、C++、數據結構、GIS集成與開發、WebGIS等，但目前C語言是第2學期開設的計算機公共課，C++在第4學期開設，數據結構、GIS集成與開發和WebGIS在第7學期才開設。由于第7學期部分學生準備考研和找工作，所以學生也不愿意花費功夫學習GIS開發。同時GIS集成與開發以C#為基礎，前面學習的C、C++與本課程銜接困難，并且開課時學生已經忘記了以前學過的編程語言。

1.2教學模式單一

傳統的GIS集成與開發教學以C#和ArcGISEngine為主，講解接口概念和OMD圖，設計一定的實驗，并且理論課時過長，學生感到枯燥無味，設計的實驗學生對照講義完成，不加理解。實驗與理論分開，也不利于學生理解。最后，學生只會參照實驗講義復制代碼，不能獨立完成GIS開發工作。

1.3學生學習存在問題

學生學習方面的問題主要有：①學生對開發學習興趣不高，很多學生更愿意對照實驗指導書一步步操作軟件，不愿意思考編程的邏輯性，存在著很多學生應付過關的現象，此外，部分學生在職業規劃時沒有考慮從事開發工作，所以根本不愿意學習開發，惡性循環，也影響著教師教學的積極性；②學生對開發有畏難的心理，對開發缺乏信心，即使一開始學習興致很高，但隨著難度的增大，很多學生也選擇了放棄；③學生對照講義敲代碼或者復制粘貼，很少開動腦筋，遇到問題不假思索直接找老師解決；④沒有實踐項目鍛煉和足夠的持續性，后續的實踐跟不上，導致學生不能學以致用，不能將理論與實踐相結合，或者學完之后仍然無法勝任具體的項目開發。

1.4考核方式的單一

GIS集成與開發課程具有實踐性強的特點，傳統的考核方式是紙質考試，注重理論的考察，但是不足以真正考察學生的開發水平，一些學生通過死記硬背也能取得較好的成績。真正編程水平高的學生可能不喜歡該考核方式，單一的考核方式也打擊了他們學習的積極性。

2教學改革

2.1課程體系設置不合理

針對以前課程體系設置不合理的弊端，除了第2學期開設的C語言不做調整之外，建議第3學期開設數據結構與算法，第4學期開設C#課程，第5學期開設GIS集成與開發、Web程序設計，第6學期開設WebGIS與移動GIS開發課程，第7學期開設GIS開發實習。改革后的新方式保證了學生編程技能的不斷提升，也保證了每學期都有編程的鍛煉，課程設置的銜接性和連續性為學生以后的職業道路奠定了基礎。同時GIS原理與應用、GIS軟件實踐分別在第3和第4學期，為GIS集成與開發奠定基礎。此外，由于Python的興起，建議將Python作為選修課，Python結合ArcPy開發進行講解，與GIS進行結合，可以為學生提供更多的選擇。

2.2教學內容與方法改革

根據GIS集成與開發課程的特點，建議采用遞進式項目教學法。遞進式項目教學法是將項目教學法和遞進教學法相結合，根據學生個體差異性，分層次以項目為主導，使各個層次的學生都能向高層次發展的教學方法。GIS集成與開發課程改革將理論課與實驗課合并，從簡單到復雜，設計三個項目：①簡單的GIS瀏覽查詢系統；②土地適宜性評價空間決策支持系統；③小組自主GIS系統。第一個項目是每個人必須完成的項目，通過課堂講解、課堂練習、課堂提問、課堂解答、課下練習等形式，慢慢培養學生對GIS開發的信心，掌握GIS開發的基本流程和相關接口。第二個和第三個項目是團隊任務，以不高于4人為一組，進行團隊合作，有利于培養學生的團體合作意識，該任務相對基礎學習階段具有一定難度，通過引導學生思考、提供優秀案例等方式幫助學生理解。第三個項目發揮小組的主觀能動性，與GIS技能大賽相結合，由學生自主設計和完成系統的開發，作品可以參加校級、省級、ESRI杯等賽事?？紤]到不同學生的個體差異，第三個任務完成的作品自愿參加GIS技能大賽，但一定要完成，即使完成一個相對簡單的系統，主要目的是為了培養學生的思維廣度和創新能力。為了從思想上消除學生的畏難心理，從大一時就開始幫助學生做好職業規劃，講述GIS開發對職業發展的重要性，同時邀請從事GIS開發工作的校友或者相關職場人士給學生講述GIS開發的必要性。授課時，著重培養學生的邏輯思維能力，引導學生通過設計一定的流程完成開發項目，遇到問題學會自己調試，慢慢培養學生的信心。為了培養學生的學習興趣，授課初期向學生展示典型的GIS開發作品，尤其是GIS技能大賽的開發類作品，引導學生完成一些有趣的功能，吸引學生學習GIS開發。

2.3考核方式改革

為了更好地督促學生學習，建議提高平時成績在考核中所占的比例，每位學生在三個項目中的表現，給出綜合考核，考核應以公開、公平、透明為基本原則，有足夠的依據。最終的考試為上機考試，注重考查學生的綜合分析能力。新的考核方式可以促進學生增強實踐能力，在一定程度減少了學生通過死記硬背拿到高分的現象。

2.4后續實踐的跟進

GIS作為一門注重開發應用的工具性學科與技術，對于學生動手實踐能力以及創新能力要求較高。但是實踐不僅僅局限于課堂上，后續的實踐還應包括GIS開發實習、大學生創新創業訓練計劃項目、GIS技能大賽、畢業實習、畢業論文或者畢業設計等等。積極鼓動學生參與各類實踐是鍛煉學生實際操作能力、激發學生創新能力的有效途徑。雖然GIS開發實習可以安排在第7學期，但第5學期GIS集成與開發課程結束時也可以安排一定的實習，當課程學時不足以安排上述介紹的三個項目時，最后一個項目可以放在實習課程里。第7學期則結合桌面GIS、WebGIS、移動GIS等開發靈活設置各種類型的題目，進一步鍛煉學生的開發實踐能力。大學生創新創業訓練計劃項目是個人或者團隊在導師指導下自主完成創新性實踐項目、創業項目的實踐教學活動，分為國家級、省級、學校級，分別可獲得一定數額的資助，學生均可申請參加。GIS開發項目可以參與創新實踐項目，也可以參加創業項目。通過鼓勵和引導學生參與，一方面可以更加充分調動學生學習的積極性，另一方面可以激發學生的科研或者創業興趣和思維、創新意識，提高學生實踐能力。GIS技能大賽主要有Esri杯中國大學生GIS軟件開發競賽、挑戰杯、創青春、互聯網+、大學生課外學術科技作品競賽、超圖杯全國高校GIS大賽、中地數碼組織的全國高校GIS應用技能大賽等等。鼓勵學生多參與此類競賽，一方面對就業有好處，另一方面可以真正鍛煉學生的開發和應用能力。畢業實習和畢業論文（設計）是地理信息科學專業整體教學的一部分。在畢業論文或者設計選題時，鼓勵學生選擇GIS開發類的題目，完成GIS開發教育的最后一環。除此之外，鼓勵學生參與教師科研項目，成立GIS開發興趣小組，鼓勵或者幫助學生進入公司和生產單位進行GIS開發實習，多方位鍛煉學生的GIS開發能力。

3結束語

GIS集成與開發具有應用性和實用性等特點，為了滿足新時代對GIS開發人才的需求，增強學生的就業競爭力。本文針對GIS集成與開發教學過程中的出現的問題，從課程體系設置、教學方法、教學內容、考核方式、后續實踐等方面進行了研究和改革。新的改革措施更有利于GIS專業課程的銜接，將GIS與計算機不再割裂，提高了學生的學習興趣，有效地培養學生的創新實踐能力。