地理信息系统集成与开发教学改革探讨

张震

摘要：随着地理信息系统（GIS）产业的发展，GIS开发的重要性日益显著，课程教学需要有针对性的调整以适应新时代的需求。针对地理信息科学专业GIS集成与开发课程教学现状进行了分析，认为目前存在课程体系设置不合理、教学模式单一、学生学习兴趣和自信心差、考核方式不合理等问题。从课程体系设置、教学内容与方法、考核方式、后续实践等方面进行改革探索，实现了将GIS与计算机进行结合，有效培养了学生的创新实践能力。

关键词： 地理信息系统； 开发； 教学改革； 实践教学； 编程

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）18-0116-02

Discussion on Teaching Reform of Integration and Development of GIS

ZHANG Zhen

（School of Geomatics， Anhui University of Science and Technology， Huainan 232001， China）

Abstract： With the development of Geographic Information System （GIS） industry， the importance of GIS development is becoming more and more significant. The course teaching needs to be adjusted to meet the demands of a new age. The present situation of teaching on Integration and Development of GIS is analyzed. It is considered that there are some problems such as unreasonable curriculum system setting， monotonous teaching mode， studying interest and low self-confidence of students， and unreasonable examination method. The new way of reform is mentioned from the curriculum system setting， teaching content and method， examination method， and the follow-up practice. The combination of GIS and computer science is realized， and innovative practical ability of the students is effectively cultivated.

Key words： Geographic Information System； development； teaching reform； practical teaching； programming

地理信息系統（Geographic Information System， GIS）是以采集、存储、管理、分析和描述地球表层信息为基本功能的信息系统[1-2]。21世纪以来，随着GIS相关技术的快速发展及GIS领域的迫切需求，我国GIS专业高等教育蓬勃发展[3-6]。目前，已有超过180所高校开设GIS本科专业，每年培养毕业生上万人。GIS开发是GIS毕业生主要就业方向，即使是GIS数据处理分析岗位的工作也需要通过开发提高处理效率。尽管各高校都比较重视GIS开发的培养，但是由于师资、课程体系等方面存在不合理现象，导致GIS专业毕业生从事开发的比例偏少，毕业生普遍缺乏编程思维。地理信息系统集成开发课程是GIS专业的基础课程，将前面所学的编程语言用于解决GIS问题，其后续课程还有WebGIS开发、移动GIS开发、GIS开发实习等课程，起到了承前启后的作用。本文根据地理信息系统集成与开发课程的特点，结合教学现状存在的问题，探讨了改革的思路。

1 教学现状分析

1.1课程体系设置不合理

地理信息科学本科专业涉及编程的课程有C、C++、数据结构、GIS集成与开发、WebGIS等，但目前C语言是第2学期开设的计算机公共课，C++在第4学期开设，数据结构、GIS集成与开发和WebGIS在第7学期才开设。由于第7学期部分学生准备考研和找工作，所以学生也不愿意花费功夫学习GIS开发。同时GIS集成与开发以C#为基础，前面学习的C、C++与本课程衔接困难，并且开课时学生已经忘记了以前学过的编程语言。

1.2 教学模式单一

传统的GIS集成与开发教学以C#和ArcGIS Engine为主，讲解接口概念和OMD图，设计一定的实验，并且理论课时过长，学生感到枯燥无味，设计的实验学生对照讲义完成，不加理解。实验与理论分开，也不利于学生理解。最后，学生只会参照实验讲义复制代码，不能独立完成GIS开发工作。

1.3 学生学习存在问题

学生学习方面的问题主要有：①学生对开发学习兴趣不高，很多学生更愿意对照实验指导书一步步操作软件，不愿意思考编程的逻辑性，存在着很多学生应付过关的现象，此外，部分学生在职业规划时没有考虑从事开发工作，所以根本不愿意学习开发，恶性循环，也影响着教师教学的积极性；②学生对开发有畏难的心理，对开发缺乏信心，即使一开始学习兴致很高，但随着难度的增大，很多学生也选择了放弃；③学生对照讲义敲代码或者复制粘贴，很少开动脑筋，遇到问题不假思索直接找老师解决；④没有实践项目锻炼和足够的持续性，后续的实践跟不上，导致学生不能学以致用，不能将理论与实践相结合，或者学完之后仍然无法胜任具体的项目开发。

1.4 考核方式的单一

GIS集成与开发课程具有实践性强的特点，传统的考核方式是纸质考试，注重理论的考察，但是不足以真正考察学生的开发水平，一些学生通过死记硬背也能取得较好的成绩。真正编程水平高的学生可能不喜欢该考核方式，单一的考核方式也打击了他们学习的积极性。

2 教学改革

2.1课程体系设置不合理

针对以前课程体系设置不合理的弊端，除了第2学期开设的C语言不做调整之外，建议第3学期开设数据结构与算法，第4学期开设C#课程，第5学期开设GIS集成与开发、Web程序设计，第6学期开设WebGIS与移动GIS开发课程，第7学期开设GIS开发实习。改革后的新方式保证了学生编程技能的不断提升，也保证了每学期都有编程的锻炼，课程设置的衔接性和连续性为学生以后的职业道路奠定了基础。

同时GIS原理与应用、GIS软件实践分别在第3和第4学期，为GIS集成与开发奠定基础。此外，由于Python的兴起，建议将Python作为选修课，Python结合ArcPy开发进行讲解，与GIS进行结合[7]，可以为学生提供更多的选择。

2.2 教学内容与方法改革

根据GIS集成与开发课程的特点，建议采用递进式项目教学法[8-10]。递进式项目教学法是将项目教学法和递进教学法相结合，根据学生个体差异性，分层次以项目为主导，使各个层次的学生都能向高层次发展的教学方法。GIS集成与开发课程改革将理论课与实验课合并，从简单到复杂，设计三个项目：①简单的GIS浏览查询系统；②土地适宜性评价空间决策支持系统；③小组自主GIS系统。第一个项目是每个人必须完成的项目，通过课堂讲解、课堂练习、课堂提问、课堂解答、课下练习等形式，慢慢培养学生对GIS开发的信心，掌握GIS开发的基本流程和相关接口。第二个和第三个项目是团队任务，以不高于4人为一组，进行团队合作，有利于培养学生的团体合作意识，该任务相对基础学习阶段具有一定难度，通过引导学生思考、提供优秀案例等方式帮助学生理解。第三个项目发挥小组的主观能动性，与GIS技能大赛相结合，由学生自主设计和完成系统的开发，作品可以参加校级、省级、ESRI杯等赛事。考虑到不同学生的个体差异，第三个任务完成的作品自愿参加GIS技能大赛，但一定要完成，即使完成一个相对简单的系统，主要目的是为了培养学生的思维广度和创新能力。

为了从思想上消除学生的畏难心理，从大一时就开始帮助学生做好职业规划，讲述GIS开发对职业发展的重要性，同时邀请从事GIS开发工作的校友或者相关职场人士给学生讲述GIS开发的必要性。授课时，着重培养学生的逻辑思维能力，引导学生通过设计一定的流程完成开发项目，遇到问题学会自己调试，慢慢培养学生的信心。为了培养学生的学习兴趣，授课初期向学生展示典型的GIS开发作品，尤其是GIS技能大赛的开发类作品，引导学生完成一些有趣的功能，吸引学生学习GIS开发。

2.3 考核方式改革

为了更好地督促学生学习，建议提高平时成绩在考核中所占的比例，每位学生在三个项目中的表现，给出综合考核，考核应以公开、公平、透明为基本原则，有足够的依据。最终的考试为上机考试，注重考查学生的综合分析能力。新的考核方式可以促进学生增强实践能力，在一定程度减少了学生通过死记硬背拿到高分的现象。

2.4 后续实践的跟进

GIS作为一门注重开发应用的工具性学科与技术，对于学生动手实践能力以及创新能力要求较高。但是实践不仅仅局限于课堂上，后续的实践还应包括GIS开发实习、大学生创新创业训练计划项目、GIS技能大赛、毕业实习、毕业论文或者毕业设计等等。积极鼓动学生参与各类实践是锻炼学生实际操作能力、激发学生创新能力的有效途径。

虽然GIS开发实习可以安排在第7学期，但第5学期GIS集成与开发课程结束时也可以安排一定的实习，当课程学时不足以安排上述介绍的三个项目时，最后一个项目可以放在实习课程里。第7学期则结合桌面GIS、WebGIS、移动GIS等开发灵活设置各种类型的题目，进一步锻炼学生的开发实践能力。

大学生创新创业训练计划项目是个人或者团队在导师指导下自主完成创新性实践项目、创业项目的实践教学活动，分为国家级、省级、学校级，分别可获得一定数额的资助，学生均可申请参加。GIS开发项目可以参与创新实践项目，也可以参加创业项目。通过鼓励和引导学生参与，一方面可以更加充分调动学生学习的积极性，另一方面可以激发学生的科研或者创业兴趣和思维、创新意识，提高学生实践能力。

GIS技能大赛主要有Esri杯中国大学生GIS软件开发竞赛、挑战杯、创青春、互联网+、大学生课外学术科技作品竞赛、超图杯全国高校GIS大赛、中地数码组织的全国高校GIS应用技能大赛等等。鼓励学生多参与此类竞赛，一方面对就业有好处，另一方面可以真正锻炼学生的开发和应用能力。

毕业实习和毕业论文（设计）是地理信息科学专业整体教学的一部分。在毕业论文或者设计选题时，鼓励学生选择GIS开发类的题目，完成GIS开发教育的最后一环。

除此之外，鼓励学生参与教师科研项目，成立GIS开发兴趣小组，鼓励或者帮助学生进入公司和生产单位进行GIS开发实习，多方位锻炼学生的GIS开发能力。

3 结束语

GIS集成与开发具有应用性和实用性等特点，为了满足新时代对GIS开发人才的需求，增强学生的就业竞争力。本文針对GIS集成与开发教学过程中的出现的问题，从课程体系设置、教学方法、教学内容、考核方式、后续实践等方面进行了研究和改革。新的改革措施更有利于GIS专业课程的衔接，将GIS与计算机不再割裂，提高了学生的学习兴趣，有效地培养学生的创新实践能力。

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