GIS项目设计与开发课程教学方法优化探索

邱银国 简兴 鲁立江 张伟 张振国

摘 要：针对GIS专业GIS项目设计与开发课程教学存在的问题，从课程特点、社会需求、学生素质提升等方面出发，对课程教学方法进行了优化探索，为专业建设提供参考。

关键词：GIS项目设计与开发；教学方法；专业实践

中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）14-178-02

地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一门集计算机科学、测绘科学、地理学、遥感科学、信息科学等多学科技术为一体的新兴学科[1-2]。随着国家各级部门信息化进程的发展及国内从事GIS工程开发的企事业单位的发展壮大，整个社会对GIS专业的专门人才的需求量也迅速增加[3]。GIS项目设计与开发是GIS专业的一门专业核心课程，旨在培养学生从事GIS应用工程的分析和设计的能力[4]，知识内容涉及众多学科領域，是一门理论教学与实践环节紧密结合的课程。该门课程教学质量的好坏将直接影响学生日后从事GIS项目开发、设计的能力和水平[5]，从而在很大程度上决定了毕业生的就业率以及用人单位对学校毕业生水平的评价。由于该门课程实践性强，许多没有丰富GIS项目开发经验的教师很难深入地剖析课程的核心内容，导致学生无法从课堂获取所需知识，从而严重影响了课程教学效果。针对这种情况，笔者从教学内容选取与组织、实验教学环节安排、GIS竞赛组织、科研创新训练等方面进行了初步探讨，以期能够提高教学效果。

1 GIS项目设计与开发课程特点

GIS项目的开发模式经历了独立开发、宿主型二次开发、基于GIS组件的二次开发、WebGIS开发等方式，目前WebGIS开发方法正成为GIS开发的主流方法。WebGIS是Internet技术应用于GIS开发过程的产物，它是基于网络的客户机/服务器结构的系统，Internet是客户端和服务器之间信息交换的桥梁，用户和服务器可以分布在不同的地点和不同的计算机平台上。目前主流的WebGIS平台包括ARCIMS、MapGIS IMS、SuperMap IS、TopMap World、MapXtreme等国内外成熟产品。WebGIS以其跨平台、灵活、可扩展等优点深得GIS开发人员的青睐，众多高校GIS专业教师也因此开始在GIS项目设计与开发课程中讲授WebGIS的开发方法与流程。

与其它课程相比，GIS项目设计与开发有着自身的特点，主要包括以下3个方面：（1）综合性强。该课程为多学科交叉课程，课程内容涵盖地理学、地图学、工程学、数据库、测绘科学等众多方面。这就要求课程主讲教师具备相关的学科背景知识，且该课程应有一定数量的先修课程以助于学生更好地掌握本门课程的内容。（2）理论与实践结合紧密。与其它课程不同，该课程的理论教学与实践环节必须环环紧扣、相辅相成，不可独立进行，理论教学内容作为实践环节的理论指导，实践环节则作为理解与巩固理论内容的手段。缺乏理论指导的实践环节，会使学生知其然而不知其所以然；未经实践环节巩固的理论知识，会使学生觉得枯燥乏味、难以理解。（3）方法与工具更新速度快。GIS项目设计与开发涉及多种平台、体系结构、开发语言、开发工具等因素，且这些因素种类繁多、日新月异。因此，该课程的教学内容必须紧跟市场需求变化的步伐，不断地将相关前沿内容融入到课程教案之中，这不仅要求教师能够时刻掌握学科前沿知识，也要求课程教案经常更新，时刻与行业最新研究进展接轨。

2 课程教学方法优化探索

2.1 引入实际案例教学 GIS工程涉及许多的方法理论，如软件过程模型包括瀑布模型、演化模型、增量模型等8种模型，教师授课时若单纯地讲授理论知识，则学生很难区分不同概念之间的区别，容易混淆，且易产生枯燥乏味的感觉。为了避免这一情况的出现，教师在讲授该类型的知识时，应创造条件引入实际案例，结合案例讲解相关内容，通过将复杂抽象的知识转变为形象生动的实例，可以加深学生对理论知识的理解，激发学生学习的兴

趣，最终收获事半功倍的效果。

教师在进行案例选取时应优先考虑自己熟悉并具有丰富项目经验的案例类型，一方面可以确保在教学过程中能做到游刃有余、收放自如；另一方面可以将该案例贯穿课程的始终。笔者在教学过程中，以亲身参与的某煤矿3D GIS分析与管理系统项目为例，在问题定义、需求分析、可行性分析、总体设计、详细设计、编码、测试、维护等阶段均以该案例为参照进行讲解，使学生对GIS项目设计与开发的全过程有了一个整体的了解。如在讲解GIS系统功能模块设计时，以煤矿3D GIS分析与管理系统为例讲述功能模块的划分原则及常用方式，使采用不同的划分方法所产生不同结果之间的区别一目了然，加深了学生对该部分内容的掌握程度，极大地调动了学生学习的积极性。

在案例选择时，教师还应考虑所选案例的时效性，即所选的案例应为当前实际生产中广泛应用的类型。通过对案例的分解学习，学生不仅可以掌握课程大纲划定的知识，还可以提前熟悉该类型项目的设计流程与开发方法，为将来的就业打下基础。引导学生参与案例讨论，并指导他们以程序员、UI工程师、软件设计师的角色来分析问题并探讨解决方案，可以为学生今后从事软件工程师的工作打下基础。

2.2 实践内容做到与时俱进 许多从事GIS软件开发的人员都有个共同的观点：学校课堂上讲授的知识在参加工作以后派不上用场。笔者通过与部分GIS软件工程师交流得知这种现象并不是个例，甚至有很多软件工程师们当初并不是从学校毕业后就直接进入工作岗位的，而是通过参加各类计算机培训机构之后才在如今的单位谋得一席之位。由此可见，高校的GIS教学方式到了必须改变的时候了。各类培训机构之所以能培训出符合社会需求的人才，究其原因，是它们能够实时掌握行业的发展动态，了解哪些专业内容是符合当今行业需求。因此，高校GIS专业在进行课程实践环节教学时，应实现实践内容的与时俱进。例如，10a前ComGIS开发是个热门的技术，高校在课程实践环节指导学生学习ComGIS的开发方式是值得推崇的，很多学生毕业后也继续从事着ComGIS的研发工作；然而，10a后的今天，ComGIS已经是一个过时的技术，取而代之的是WebGIS、3D GIS、VR GIS等新技术。如果今天的高校GIS专业教师仍然只讲授ComGIS开发，由于很多企事业单位已经没有ComGIS开发的岗位，学生毕业后就会面临择业难的问题，则难免发出“学无所用”的感叹。笔者如今在指导学生进行GIS项目设计与开发课程实践时，把ComGIS作为一个基本内容进行介绍之后，将更多地时间用来教会他们使用FLEX Builder+ArcGIS Server、JavaScript+ArcGIS Server、Visual C#+ARCIMS、3ds Max+Unity3d+Visual C#等主流GIS项目开发方法，以及对SQL Server 2008、Oracle等主流数据库的操作方法。此外，还向学生介绍了以Android、IOS等平台为代表的移动GIS产品的研发思路。

2.3 组织学生参加各类GIS竞赛 目前，随着GIS行业的蓬勃发展，各类面向高校学生的GIS大赛也如雨后春笋般涌现出来，且受到了各相关院校、广大教师的重视以及学生的欢迎[6]。目前，影响力较大的GIS大赛包括“SuperMap杯全国高校GIS大赛”、“ESRI杯中国大学生GIS软件开发大赛”、“中地数码杯全国高校学生MAPGIS二次开发大赛”等，参赛人数逐年递增，作品形式逐渐丰富。与一般的课程作业不同，GIS开发大赛不仅要求学生具备扎实的理论知识，还要求学生具有对知识的综合应用、创新、团队协作等能力，而这些恰恰是学生今后进入职场所必备的技能。

3 结语

现今IT产业链中，地理信息技术（GIS）产业已成为强劲的生产力，正日益受到业界的深度关注和热切追捧，美国更将GIS、纳米技术、生物技术列为当今社会最具发展潜力的三大技术领域。目前，我国GIS技术已广泛应用于国土、城建、交通、能源、环保、航天航空、农业、林业、教育卫生、公共事务处理、国防、外交和政府决策的诸多行业和领域，并且应用深度上不断进行了研究探索，未来凡是与地理信息空间有关的社会、经济和人们生存、生活的 98%领域都将会应用到GIS技术。

参考文献

[1]黄杏元，马劲松，汤勤.地理信息系统概论（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2001：1-5.

[2]邬伦，刘瑜，毛善君.GIS专业本科教学探讨——北京大学教学实例[J].地理信息世界，2004：2（2）：27-30.

[3]边馥苓.我国高等GIS教育：问题、创新与发展[J].地理信息世界，2007，5（2）：4-8.

[4]宋玮，杨晓明.GIS设计与开发教学方法探讨[J].测绘与空间地理信息，2010，33（1）：1-2，7.

[5]赵冠伟.地理信息系统设计与开发课程教学质量优化探讨[J].实验室科学，2011，14（4）：14-16.

[6]杨敏，汪云甲.大学生GIS开发大赛对GIS专业实践教学的启示[J].测绘工程，2009，18（5）：77-80. （责编：张宏民）