地理信息科学专业本科生GIS软件设计与开发能力的培养

杜景龙，连达军

（苏州科技大学 环境科学与工程学院，江苏 苏州 215009）

地理信息科学专业本科生GIS软件设计与开发能力的培养

杜景龙，连达军

（苏州科技大学 环境科学与工程学院，江苏 苏州 215009）

地理信息科学专业本科生GIS软件设计与开发能力的培养一直是高等院校GIS人才培养的 “短板”，为满足社会对高层次GIS人才的需求，必须提高地理信息科学专业学生GIS软件开发能力的培养。该文分析了当前国内高校地理信息科学专业GIS软件设计与开发人才培养面临的问题，提出了如何提高GIS软件开发能力培养的建设性意见，并结合所在学校的一些举措提出了具体的改进方法。

地理信息系统；软件设计与开发；能力培养

随着“智慧城市”建设的快速推进，社会需要大量的地理信息系统（Geographic Information System，GIS）开发类人才。国内大多数高校普遍存在“重理论、轻实践”，学生的实践能力培养不足、GIS软件设计与开发能力欠缺，与社会需求严重脱节[1]。为了适应GIS产业的需求，高校地理信息科学（Geographic Information Science，GIS）专业必须重视对学生GIS软件开发能力的培养。笔者查阅了33家国内不同类型高校GIS专业的本科培养方案，调研了国内30家GIS相关企业的用人需求，结合多年的GIS专业教学实践，分析了GIS软件设计与开发人才培养面临的问题，详细阐述了提高GIS软件开发能力培养的主要措施。

1 GIS软件设计与开发人才培养面临的问题

1.1 GIS专业课程体系过于庞杂，开发类课程比重偏低

GIS是多学科融合的高新技术学科，知识容量大，专业课门类较多，涉及地理学、测绘学、计算机科学与技术、地理信息科学等学科门类[2]。分析33所高校的培养方案发现，在专业主干课程中，学科背景课程、地理信息类课程和开发类课程呈三足鼎立之势，学科之间的融合度不高，课程体系过于庞杂，主次关系不明确；开发类课程比重偏低，学生的GIS软件设计与开发技能训练不足，33所高校开发类课程平均只有30个学分，占课程总学分的20%。各类课程学分结构见表1。

表1 国内33所开设地理信息科学专业高校的课程学分结构

1.2 GIS开发类课程的设置不能顺应技术发展的要求

调查了国内30家从事GIS开发的企业人才需求情况（表2、表3）。30家用人企业对GIS平台软件都有明确要求，其中26家企业要求熟悉ArcGIS（ArcMap、ArcEngine和ArcGISServer）软件；在编程语言选择上，要求熟悉Java和C#的企业分别占调查企业的50%和43%，要求熟悉VC++的企业只占7%；要求熟悉数据库开发的企业有25家，其中要求熟悉SQLServer、Oracle和MySQL数据库的企业分别占被调查企业的38%、35%和15%，要求熟悉其他数据产品的企业只占12%（图1）。调研发现，曾经流行的VB语言、MapX、MapObjects组件基本已经退出了历史舞台，但很多学校仍然还在开设这方面的课程，而当前较流行的Java、C#、ArcEngine、WebGIS等技术，很多高校还没有开设[3]。还有一些高校，只开设了基础编程课程如C、VB、C#及Java等，没有开设GIS专业编程课程[4]。

表2 调研的国内30家地理信息企业基本情况

表3 调研的国内30家地理信息企业的空间分布

图1 调研企业对GIS开发人员的技术要求

1.3 高水平的GIS开发类课程师资严重匮乏

目前国内开设GIS专业的高校主要集中在地理学科、测绘学科和一些行业如农、林、水利等学科，从事GIS专业的教师大多来自于地理学、测绘工程等学科，计算机基础知识不够深厚，更无GIS软件开发经验，很多教师无法胜任GIS软件设计与开发课程的教学和相关毕业设计工作[5]。33所高校的GIS专业教师专业结构调查发现，传统地理学和测绘工程专业背景的教师所占比重最高，分别占33%和30%，青年教师则多为地理信息系统专业毕业的硕士和博士，占22%，计算机专业背景的教师只有6%（图2）。

图2 国内33所开设地理信息科学专业高校教师的专业结构

1.4 教学方法与教学模式无法适应GIS开发类课程的需求

软件开发是一项极其抽象、复杂的思维活动，既容易激发学习兴趣，也容易打击学习热情，如果教学方法不正确，不能有效地引导，就会导致学生由于遭受挫折而逐渐丧失学习兴趣[6]。然而，在GIS开发类课程上，大多数高校教师仍然沿用传统的教学模式，传统教学模式的时空限制不利于师生之间在学习和情感上的交流，学生由于缺少老师的指导和关心，遇到挫折会产生畏难情绪，久而久之就会对学习失去信心和热情；老师照本宣科，大多学生上课不认真听，临考前死记硬背搞突击，考完后又将所学东西还给老师，即便认真学习的学生，在这种填鸭式教育模式培养下，也只懂理论，缺乏实践动手能力，无法满足用人单位的需求。

2 推进课程体系改革，增加GIS开发类课程的比重

GIS软件开发能力是地理信息科学专业主要的培养目标之一，高校在培养方案修订中应明确提出GIS软件开发能力的培养，并建立与之相配套的课程体系。笔者认为，GIS专业开发类课程可以分为3个层次：基础层、专业基础层和应用层（图3）。基础层课程的设计主要是面向计算机基础教育，其目标是使学生能够掌握计算机基础知识、计算机网络基础知识、数据库基本原理与技能、熟悉某种编程语言并能编写简单的程序；专业基础层主要面向GIS设计、开发与应用，这类课程是将GIS和计算机技术进行整合和交叉形成的，在一定程度上也可以理解为地理信息科学专业的基础课；应用层主要面向智慧城市应用，重点介绍智慧城市中涉及到的关键技术、GIS在智慧城市建设中的地位及重点的应用领域，如交通GIS、规划GIS、城管GIS、土地GIS、旅游GIS等，旨在拓宽知识面，为学生的自学及今后的发展奠定基础。苏州科技大学GIS专业在这方面取得了一些有益的探索，在2013培养方案中，学校把应用型GIS开发作为人才培养的主要目标，课程设置上重视GIS软件开发能力培养。在其开设的22门3个以上学分的专业必修课中，GIS开发类课程共9门，占41%（表 4）。

图3 地理信息科学专业GIS设计与开发类课程设置安排

表4 苏州科技大学地理信息科学专业核心必修课程

GIS设计与开发相关课程对教师的知识结构要求较高，教师既要有深厚的地理学、测绘科学与技术、地理信息科学、计算机科学与技术等方面的理论与技术，同时还应有丰富的工程经验。但对大多数高校尤其是地方高校而言，很多GIS专业教师出身于地理学、测绘工程等学科，计算机基础知识不够深厚，更缺乏GIS软件设计与开发的经验，很难胜任GIS软件设计与开发方面的教学。因此，加强GIS软件开发能力的培养，首先必须要完善教师队伍建设。苏州科技大学近年在GIS专业师资人才引进上，把教师的工程经验作为一个重要的考核指标，先后引进了一些具有多年GIS软件开发经验的GIS专业博士，同时也鼓励青年教师到企业挂职锻炼，这些教师可以把他们的工程案例带进课堂，并在毕业设计、学科竞赛等方面发挥重要作用。

3 创新教学模式改革，多渠道培养GIS软件开发能力

高校常规的教学环节包括理论教学、实验教学、实习教学和毕业论文（设计）。理论教学是课堂教学的主体，应改变传统的写黑板、单纯口授的教学方式，采用启发式、案例教学，引导学生真正做到知识的融会贯通[7]。对于计算机类课程，案例教学是非常好的一种教学模式，通过案例学习，学生能够零距离接触到软件高手们的作品，使一些久思未解的问题变得豁然开朗[8]。例如，“数据结构”这门理论性很强的课程，可通过具体、生动的实例或恰当的比喻、比较和配有动画的教学演示，对学生进行重点、难点的教学辅导，把教材中的内容由抽象的概念和理论变为直接、具体和生动的实例说明，使学生能在相对轻松、有趣的情境下思考问题，掌握所学的内容；“面向对象程序设计”要与GIS软件开发案例相结合来进行讲解，尽量少讲语法，多讲一些具有源代码的程序和GIS软件开发中用到的技巧和方法；“数据库原理与应用”要结合其在地理信息系统中的应用，结合GIS工程实际来介绍空间数据库的设计、查询，以及空间数据的存取控制等方法。

实践教学是培养学生理论联系实际及动手能力的重要环节，GIS软件设计与开发能力的培养需要大量的实践积累[9]，因此，应适当增加实践教学环节在整个教学体系中的比例。在实验内容上，应增加综合性、设计性及实践性强的实验内容，可略去一些验证型实验、内容单一的实验。例如：“GIS设计与开发”课程的综合性实验可以让学生自选题目进行一个小型GIS应用软件的开发，根据自己所选题目，进行系统分析、方案设计、编程和调试。同时，还要建立系统的实践教学的考核方式和客观准确的评分标准。实验报告抄袭现象是目前大多数实验课程老师最为头痛的问题，为避免这种现象，在实验项目选题上可规定每人一题，并要求学生制作PPT，现场汇报其实验过程和结论，甚至软件功能的现场演示。

毕业设计是大学四年学习的总结与检验，毕业设计选题应该与GIS的实际应用相结合，积极引导学生选择GIS软件开发类毕业设计，为了增强实战性，可以采取以软件项目开发和实例驱动为主的真实题目。一方面，可以让学生积极参与指导教师的科研项目；另一方面，鼓励学生主动到企业实习，结合企业需求引进有实用价值的选题作为毕业设计题目。

4 启动创新培训工程，加强优秀学生GIS开发能力的培训

差异化教育是因材施教的主要形式，通过差异化教育可以为一批优秀学生提供更高发展的平台，在培养形式上，可与国家级大学生创新性实验计划保持一致，把“卓越工程师”作为人才培养的首要目标，加强创新能力培养。培养模式上可以是开放性实验、导师团队、学科竞赛小组等形式。开放性实验一般是一个应用型的GIS项目，应由专门的教师负责指导，可由1个到多个同学选做，实验的结果则是一个完整的软件产品；导师团队应由有开发能力的教师担纲，融合不同年级的学生，低年级同学重点学习基础编程，高年级同学则专注于GIS应用开发，形成滚动式培养，有条件的学校可以与研究生培养纳为一体；从参与开放性实验和导师团队的同学中选拔出更优秀的同学组成学科竞赛小组，通过强化训练，参与GIS学科竞赛。

苏州科技大学地理信息科学专业2012年启动了创新实训工程，建成了每届15人的创新培训基地，在大二第一学期开始选拔一批优秀学生，进入基地实现滚动式培养，重点培养其计算机编程能力、GIS工程能力，并与企业合作，承接企业GIS项目，在教师指导下与企业开发人员一起完成部分项目的开发。实践证明，经过大二年级的基础编程训练、大三年级的GIS工程训练，进入大学四年级，受训学生基本能够承担实际项目的开发，此时大部分学生会被选派到不同的企业进行生产实习，他们毕业后会被企业留用，一些更优秀的学生则被临时选派参加各类GIS开发大赛。自2012年以来，我校GIS专业学生先后获得ESRI应用开发大赛特等奖1项、一等奖1项、二等奖2项；SuperMap应用开发大赛二等奖2项；全国GIS应用技能大赛二等奖1项；江苏省测绘与地理信息系统软件开发大赛特等奖4项、二等奖2项。

5 结语

地理信息科学专业本科生GIS软件设计与开发能力的培养一直是高等院校GIS人才培养的 “短板”，而随着智慧城市的普及和发展，社会对GIS软件开发人才的要求在不断提高，为了适应社会发展的需要，必须加强学生GIS软件开发能力的培养。学校应该在培养方案的修订、课程体系建设、实验室建设和师资建设上采取有力措施；教师应该在教学方法和教学模式改革上多想办法，采用教学与实践相结合、实践与市场相结合的思路，引导学生不断学习与实践，在不断的实践中激发学生的学习兴趣，为社会培养合格的GIS软件开发人才，满足社会对高层次的GIS软件编程的需要。

参考文献：

[1]蔡菲，孙英君，单宝艳，等.地理信息系统专业学生GIS软件开发能力的培养[J]．测绘通报，2008（6）：74-77．

[2]盛业华，郭达志，杜培军．GIS 课程教育的实践与思考[J]．测绘通报，2000（6）：40-42．

[3]牟凤云，肖鲁湘，曹建秀.基于目标驱动的地理信息系统专业课程设置探讨[J].安徽农业科学，2009，37（30）：15024-15025.

[4]张新长，赵元，张启春．我国大学GIS课程教学改革的思考与研究[J]．地理信息世界，2003（4）：23-26．

[5]杜培军，闫志刚.对地理信息系统专业计算机类课程设置的探讨[J].测绘通报，2005（1）：63-66.

[6]王忠民，王陆海，韩俊刚．行业院校计算机专业人才培养模式探索[J]．计算机教育，2011（3）：4-8．

[7]王卫红，高德政.地理信息系统专业的课程体系设计[J].安徽农业科学，2008，36（29）：12921-12922.

[8]蔡建平.软件开发综合能力培养的案例教学[J].计算机教育，2011（20）：102-107．

[9]李天文，王林刚，李庚泽，等.地理信息系统专业课程体系建设研究[J].中国大学教育，2011（1）：33-35.

Fostering the GIS software design and development ability of the geographic information science majors

DU Jinglong，LIAN Dajun
（School of Environmental Science and Engineering，SUST，Suzhou 215009，China）

It has been the weakness of the tertiary education in the GIS software design and development abilityfostering of the geographic information science majors.In order to meet the needs of the society for the high-level talents of GIS software design and development,that ability must be improved.In this paper,we analyzed the main reasons for the weakness and put forward some constructive suggestions for the improvement.Referring to what we are doing in our university,we have also proposed some methods..

Geographic Information System （GIS）； software design and development；ability-fostering

TP311.52

A

2096－3289（2017）03－0071－05

责任编辑：谢金春

2016－10－20

江苏省教育科学“十三五”规划2016年度重点课题项目（B-b/2016/01/48）

杜景龙（1968-），男，黑龙江齐齐哈尔人，副教授，博士，研究方向：地理信息系统。