普通本科GIS专业技术开发类课程教学探讨

姜建武 李景文 陆妍玲 殷敏

摘  要 随着技术的发展，社会和企业对GIS专业人才培养提出更高的要求，为增强普通高校GIS专业的教学效果，分析普通高校GIS专业技术开发课存在的五大问题，提出六个解决方法，为普通高校的GIS开发课教学提供新的思路。

关键词 地理信息科学;技术开发课;ArcGIS

中图分类号：G642.3    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2019）06-0095-03

Discussion on Teaching of GIS Professional Technology Develop-ment Course in General Undergraduate Course//JIANG Jianwu， LI Jingwen， LU Yanling， YIN Min

Abstract The development of technology and the demand of enter-

prises put forward higher requirements for the training of GIS pro-fessionals. In order to improve the teaching effect of GIS specialty in

colleges and universities， this paper analyses five problems existing in the course of GIS specialty technology development in colleges and universities， probes into six solutions to the above problems， and

analyses how to improve the teaching of GIS specialty development course.

Key words geographic information science; technology develop-ment course; ArcGIS

1 前言

地理信息科学专业原名为地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS），是一个与计算机和编程紧密联系的专业，特别是随着云计算、大数据、深度学习等技术的兴起，企业对GIS专业学生在开发技能上的要求也越来越高，越来越多的高校增加了GIS专业的开发类课程比重。2018年新发布的《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》[1]也将GIS开发能力列入培养目标，培养学生的GIS开发能力[2]越来越重要。但是，普通高校GIS专业的开发类课程存在一些问题，如不熟悉开发平台，缺乏应用背景，学生学习积极性不高[3]，软硬件条件尚待完善、学生实践能力培养不足[4]等，影响了GIS专业开发人才的培养效果。研究普通高校GIS专业技术开发类课程存在的问题，探索提升学生的学习积极性和学习效率，增强学生个人技术素质和能力的方法，成为GIS专业教学的重点。并且，根据社会、企业对GIS专业学生的要求和期待，探讨切实有效的教学方法和教学手段也具有现实意义。

2 普通高校GIS专业技术开发课存在的问题

前期接触较少，学生基础薄弱  在学习专业开发课程之前，大多数普通高校GIS专业学生对编程技术的概念停留在听说过而未接触过的层次，计算机相关知识也只是通过一门课程和课余时间的实际使用获取，而且获取的计算机知识大多集中于应用层面，对于计算机原理的认知基本为零。因此，学生在编程和计算机知识方面的基础非常薄弱。一些高校为了保证学生的学习，大一时不允许携带电脑，学生获取计算机知识的途径就更加有限。这些都对学生学习开发技术产生不利影响。

课时和业余时间限制，学习内容不够深入  GIS专业开设的技术开发类课程一般在32～64学时，其中理论课在12～24学时。开发类课程的基本教学策略是理论课讲授新知识，上机课对新知识进行实践和巩固。在该种模式下，就需要学生利用大量的课余时间练习和巩固。但是问题在于，在培养学生综合素质的目标指引下，目前本科生的课程学习任务较重，课程安排较密，学生的空余时间有限。且有的学校在大一到大三安排学生晚自习，再加上其他课程的课后任务、社团活动等因素，留给学生进行课外知识拓展和练习的时间非常少。因此，学生学习技术主要集中在课堂和上机实践期间，造成GIS专业学生在学习开发类课程时内容不够深入，知识点不够巩固。

开发知识专业性强，知识体系不完整  GIS专业学生除了学习C、C++、C#等常规编程技术外，还需要学习GIS相关的专业开发知识，如ArcGIS的二次开发、三维系统开发、地下管线开发等，这是GIS专业开发人才培养的核心和竞争力所在。以上开发技能需要学生具备相当强的专业基础和专业内容的整体框架意识。如地下管线开发需要学生具备三维可视化、三维模型编辑和维护、三维管网拓扑分析、全景三维模拟等知识。由于不可能等学生学习完所有专业知识才安排开发类课程，因此，大部分情况下开设开发课程时，学生的学习进程还未完成，且尚未经历完整的系统锻炼，造成学生的知识体系不完整，专业知识学习不深入，这对GIS技术开发课程的讲授提出新的要求，需要教师讲授新课的同时兼顾关联知识的讲解。这既对教师提出挑战，也考验学生的接受能力。

师资力量有限，教学内容不能与时俱进  普通高校GIS專业开发类课程所讲述的知识更新缓慢。以ArcGIS Engine开发为例，目前所讲述内容的重点还是基于桌面C/S架构的GIS软件开发技术。在技术快速发展的前提下，主流GIS专业软件如ArcGIS、SuperMap等都在向云计算、大数据和互联网靠拢，推出大量基于B/S架构的产品，并且在“互联网+”发展大潮下，也要求GIS专业开发技术跟上时代潮流。特别是随着云GIS的兴起，对GIS产品提出新的要求，而目前的教学内容和知识依然没有太大更新，显得尤为落后，培养出的学生到了社会还需要经二次培养，才能符合用人单位的要求。造成这一问题的原因，一方面是师资力量有限，教师面临繁重的科研和教学任务，以及随着年龄的增长，没有精力学习新知识;另一方面是学生在学习开发技术之前基本不具备网络开发技术，专业培养方案也并未列入网页开发课程，双重原因导致学生的学习内容不能做到与时俱进。

编程概念模糊，好奇与畏惧心理共存  GIS专业学生在真正接触开发类课程前，只学习过“计算机知识及应用初步”课程，大多数学生不具备基本的编程概念。因此，当接触开发类课程时，学生一方面存在对课程的好奇心，另一方面是个人基于外界的编程难学的言论，潜意识里也会对课程产生畏惧心理。好奇和畏惧心理并存有利有弊，利在于当好奇心强于畏惧心理时，能够激发学生学习的欲望;弊在于随着课程的深入，如果教师的教学方法不当，学生无法跟上课程的内容，将造成好奇心减弱而畏惧心理增强，最终会导致产生厌学心理。

3 GIS专业技术开发类课程教学方法研究

针对以上问题，对GIS专业技术开发类课程的教学方法进行深入研究，以下是研究得出的几点教学方法。

学习内容问题导向  该方法主要解决开发知识专业性强，学生知识体系不完整的问题。以问题为导向，并将该问题贯穿于整个开发教学过程中，能够很好地帮助学生形成完整的知识体系。同时将整个开发课程作为一个项目解决方案讲解，比理论与实践分开的讲法更容易让学生记住，也方便课程的知识点聚焦，不让学生感到枯燥。如在教学C#语言时，以學生的学分系统为例，从最早的学生信息的声明（对应变量声明），到模拟学生登录（判断、循环及比较），再到以结构体、数组、数据库存储学生信息，将C#课程贯穿于一个问题并逐步加深，学生学习起来更容易理解和掌握。

学习过程逐步深入  该方法主要解决学生前期接触较少，基础薄弱和编程概念模糊，好奇与畏惧矛盾共存的问题。对于开发基础薄弱的学生，不能按照常规的讲解方式讲述学习内容，要采用先易后难、循序渐进的教学方法。由于学生不具备相关基础，如果教师一开始就按照常规的教学方法教学，会让学生付出很大的努力也不一定跟上讲解的内容，并随着课程的深入而产生恐惧和厌学情绪。一旦发生这种情况，学生对这门课的兴趣就丧失了。因此，在最初的教学中可以多花费一点儿时间在学生入门的知识点上，讲解最基础的内容，并和学生互动，让学生获得成就感，一步步带领学生入门，增强基础，降低开发类课程学习的恐惧感。

开发内容的挫折设置  该方法主要解决学生学习内容不够深入、知识体系不完整的问题。学生的现状是教师布置的实验任务和作业都要给相应的指导书，否则学生很难独立完成一个实验任务。这就造成学生丧失了独立自主和发现解决问题的能力，对于学生构建完整的知识体系和深入学习不利。因此，教师在进行实验教学时，编写教学指导书可以故意留一些问题让学生去发现和解决。这样一方面锻炼了学生的思考和排错能力，另一方面让学生潜意识里以批判的态度考量程序实验内容，加深了学生的思考，从而达到加深知识点学习和构建完整知识体系的目的。

教学过程总体概括  该方法主要解决开发知识专业性强，学生知识体系不完整的问题。在课堂教学过程中，要经常对所学知识点进行概括，并将各个知识点串联起来，形成该门课程的网状逻辑图。该概括需要学生一起参与，共同完成课程逻辑图的绘制，这样能够培养学生的宏观概念，理解所学内容之间的关系，有助于构建完整的知识脉络。

抽象概念的互动讲述  该方法主要用于解决学生编程概念模糊，好奇与畏惧矛盾共存和开发知识专业性强的问题。对于比较抽象的概念，要求学生一起参与完成概念的解释。如讲解类和对象的关系时，以人为目标，首先让学生分析班级学生的共同特点，然后以某一个学生为例子，为其特点附加属性内容，这样就很好地诠释了类和对象间的关系。

网络技术手段的应用  该方法主要解决学生课时和业余时间有限，学习内容不够深入和师资力量有限，教学内容不能与时俱进的问题。学生课余时间很少进行课程实践的一个重要原因在于GIS专业软件的安装要求较高，一般学生连安装都成问题，更别提开发。对于该问题，利用先进的网络技术解决。目前网上有很多开源免费的代码编辑网站，用户无须安装，通过在线编程和运行即可学习编程技术。通过在线编程，一方面让学生随时随地进行实验而不需要复杂的配置，另一方面通过设定编程场景，提升学生的开发兴趣。同时，网络技术平台的应用能够帮助学生接触最新的技术，做到学习内容与时俱进。

4 结语

针对目前普通高校GIS专业人才培养的问题，分析问题产生的原因，寻找相应的解决对策，对于提升GIS专业开发类课程教学质量，制定切实有效的教学方法，具有重要意义。从课程、教师和学生三个层面，总结出以学习内容问题导向、学习过程逐步深入、开发内容的挫折设置、教学过程总体概括、抽象概念的互动讲述和网络技术手段的应用六个教学方法，为提升GIS专业技术开发类课程教学质量提供了切实可行的方法。■

参考文献

[1]教育部高等学校教学指导委员会.普通高等学校本科专业类教学质量国家标准[S].北京：高等教育出版社，2018.

[2]边馥苓.我国高等GIS教育：进展、特点与探讨[J].地理信息世界，2004（5）：16-18.

[3]张志华，杨树文，杨军，等.GIS软件开发课程设计教学改革探讨[J].山西建筑，2016，42（14）：235-236.

[4]李丹，张海军.地方普通本科高校GIS开发类课程教学探讨[J].南阳师范学院学报，2018，17（4）：70-74.