基于C/S和B/S模式的地理信息工程实践教学案例库建设

刘亚静 姚纪明

摘 要：结合测绘科学与技术学科特点，从企业实践、日常生活、科研和互联网媒体与教学的互动关系等方面搜集构建案例库资料，进行案例素材的组织、案例库数据结构设计、案例库的内容描述以及格式结构等方面的研究，构建测绘工程专业学位研究生的地理信息工程实践教学案例库，把理论教学与实践教学衔接起来，使研究生具有独立承担地理信息工程技术或工程管理工作的能力，具有较强的创新意识和适应能力等较高的综合素质。

关键词：测绘工程；混合体系结构；实践教学；案例库建设

随着研究生招生规模的不断扩展，测绘工程专业研究生培养效果较好，与此同时在培养过程中也暴露出了一些问题，如注重课程学习轻实践应用，研究生的专业能力培养类型不够合理，与企业实践结合不紧密，没有与学术性研究生的培养模式区分开来，使得人才培养与社会需求脱节。根据专业学位研究生的培养要求，学生要参与企业的实践能力培养，以便毕业后很快地适应企业的要求，因此从企业工程实践、科研院所的实际科研项目、教师的科研项目以及网上搜集相关具有一定的深度与广度的案例来进行实践教学，启发式地培养学生主动且独立思考和研究问题，培养学生建立一套在实际工程项目中分析问题和解决问题的思维方式。

案例教学是以学生为主体，以真实项目为案例，引导学习者进入科学探索和反思的学习过程，培养学生解决复杂工程问题的参考。案例库的建立有利于同类课程的不同教师进行资源共享，提高了教育资源的利用率；另外案例库的建立也可以作为课堂案例式教学、PBL教学、引导式教学等教学方法的支持系统，有利于教学案例的不断更新。现有研究中在不同学科不同课程中，有大量的案例库的建设成果出现：在20世纪初，哈佛商学院提出了建立行政管理相关课程的案例库建设，培养出了许多优秀的律师；南加利福尼亚大学（University of Southern California）信息科学研究所（ISI）自然语言团队开发的SENSUS语言本体共涵盖电子科学领域的数万个概念，建立了模拟作战系统的案例库，对作战模拟应用案例进行了高效的管理。全国各大高校也编写了不少教学案例，例如，北京大学光华管理学院建立了企业管理教学案例库；西南林业大学建立了森林灭火教学案例库，等等。国内高校和科研机构进行案例库建设取得了一定的成果，但是仍然存在一些问题。首先，案例启发性不强，案例教学主要作用是通过案例的讨论启发学生对于课程目标中知识点的掌握，要求每个案例要能够对学生的思维有一定的启发性；其次，案例典型性不强，案例教学主要是由任课教师来编写，实践经验不如现场企业人员实践经验丰富，因此案例的代表性不足；最后，案例的时效性差，相对于企业的工程实践，学校教学编写的案例库相对存在滞后性。纵观国内外参考文献，专门针对测绘工程专业地理工程实践课程进行研究生实践教学能力培养的案例库建设没有相关的研究。

一、地理信息工程实践课程的特点

地理信息工程实践课程主要培养测绘工程专业研究生的地图制图、应用模型分析以及C/S和B/S模式的地理信息系统软件开发的实际操作能力，培养研究的获取知识、解决实际工程项目的能力。课程主要具有以下几方面的特点：

（一）综合性强

地理信息工程实践课程融合了多个学科领域的知识，而且内容更新速度快。该课程的前修课程包括：基础地理学、数据结构、GIS原理与应用、面向对象程序设计、数据库原理与应用、GIS软件应用等课程，每门课程知识点众多，在该门课程中的实践环节要涉及前修课程的若干知识点，涉及若干个技术和方法，所以综合性非常强。

（二）实践性强

地理信息工程实践包括地图制图、桌面版程序设计与开发、WebGIS程序设计与开发以及移动GIS设计与开发等几个层次的实践操作知识，学生只有通过实际操作才能掌握绘图、加工、分析和表达空间信息的实践能力，注重学生的实际动手能力和專业操作技能的培养，让学生在实际操作的过程中加深对专业知识的理解。

（三）应用多样性

地理信息工程应用领域广泛，针对不同领域，具有不同地理信息工程功能体现，如城市基础设施管理、资源保护和管理系统、土地利用规划系统、地籍信息系统。不同类型的用户对于GIS具有不同的复杂性功能的要求。

（四）团队合作的重要性

每个地理信息工程实践内容多，涉及的专业技术多，通过单兵作战来完成是不可能的，必须要有一个强有力的团队。

二、系统总体体系结构设计

根据测绘工程专业硕士地理信息工程实践课程的特点以及教学的实际需求，确定在网络平台上建立课程案例库管理信息系统。整个案例库系统采用C/S和B/S混合模式：学院内部局域网采用C/S体系结构实现案例库中案例的管理，Web服务器上采用B/S体系结构的应用程序，使用户可通过Web界面进行案例的在线查询与更新等操作。案例数据库中存储与案例管理有关的所有数据，Web服务器是网络用户访问数据库的接口，是Web应用程序的执行平台。整个系统的网络体系结构，如图1所示。

三、案例库模型设计

（一）案例库的概念模型设计

在教学实践的基础上，通过到企业调研，查阅网站、书籍、报纸、期刊等资源，收集测绘工程相关专业教师科研项目素材，进行有关资料信息的收集，经过反复编辑整理，建立教学案例库概念模型，对案例进行分类：如以地图制图实现GIS软件应用式案例，以组件式开发为主的C/S模式开发案例，以WebGIS开发为主的B/S模式的开发案例，以移动APP为主的移动GIS开发案例。将案例涉及的背景问题、主题和思路等进行梳理写出的规范的案例，对案例的来源、理论和技术基础以及技术实现进行描述。

（二）案例库内容、格式描述以及逻辑结构设计

结合学科特点，教学案例的内容主要从测绘仪器操作、地理信息软件操作、专题地理信息系统开发、遥感图像处理等方面案例内容进行描述，且进行案例库的逻辑结构设计，对不同格式的案例进行数据结构设计、表达和存储。尤其是对于单一案例、一题多解以及综合案例进行内容、格式的设计。

（三）案例库的动态管理模式研究

案例库构建的主要问题首先是如何对案例库进行动态管理，保证案例能随着GIS技术更新、技术标准更新、法律法规的变化而及时更新调整，建立长效案例采集基地，保障案例库案例来源的稳定性和时效性。其次，建立科学合理的案例库使用、管理办法，使得案例能够得到高效充分的利用。

四、系统实现

（一）C/S 模式的实现

客户端应用程序为用户提供了访问服务器数据的友好界面，服务器实现大部分系统的业务并向客户提供服务，数据库服务器负责提供系统数据的管理服务。该部分具体实现为：客户端访问数据时，连接到应用服务器，并向其发出请求。应用服务器根据预定的规则来访问数据库服务器，执行对数据库的操作，完成用户的请求，最后将结果送回给用户，如图2所示。

笔者在案例库案例查询实现时，首先由用户在客户端输入案例的主要内容或者关键字信息，然后客户端向应用程序案例库查询的请求，应用服务器根据预定的规则判断案例库的关键字是否合理等，当查询操作完成（成功或失败）后，通过应用服务器，将操作结果返回给客户端用户，完成一个完整的数据访问流程。

（二）B/S模式的实现

系统的B/S部分结构，与系统C/S部分进行明确的分割，使其在逻辑上独立，并且单独加以实现。其结构分为3层，分别是数据访问层、业务逻辑层和表示层。该模式采用ASP.NET技术，利用面向对象的语言Visual C#进行后台开发。ASP.NET是一种创建Web动态网页的强大的服务器端的新技术，它可为万维网络站点或为企业内部互联网创建动态的可进行交互的页面，其采用面向对象的技术来构建动态Web应用管理程序。B/S模式结构与访问流程，如图3所示。实现过程为：浏览器请求访问一个带*.aspx扩展名的文件时，Web服务器运行相应的ASPX程序，该程序中调用的ADO对象连接到数据库，实现对数据的查询、修改等功能，最后Web服务器将执行结果以HTML格式返回给浏览器。通过在Web服务器端编制相应的ASPX应用程序，用户就可以通过浏览器与数据库进行数据的交互，功能实现如图4所示。

五、结论

在为期半年的教学实施过程中，研究生在实际项目中得到了较大的能力提升，同时实现以下转变。

（1）实现授课环境从单纯课内教学向课外与课内相结合转变：通过课前任务和课后思考题的形式，引导研究生课后自主学习，部分内容留作课后自我学习。

（2）实现授课形式以教师的教为主，向以教师与学生共同讨论为主转变：课上讲解自己对案例的理解和认识、课上讨论、小组答辩，教师给学生讲解内容的点评和总结。学生以团队协助完成层次的递进式的项目案例，使学生的阅读文献能力、知识梳理能力、沟通能力和表达能力得到了提升，由浅入深，逐步递进的方式来学习知识和锻炼能力。

（3）实现考核从注重学习的结果向结果与过程相结合转变：通过小组做报告、小组之间质疑和小组讨论等方式来进行课堂的组织，注重学生综合能力的评价，加大过程成绩的比重。

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基金项目：河北省专业学位案例库建设项目（KCJSZ 2021061），河北省教育厅研究生案例库建设项目基金支持

作者简介：刘亚静（1977— ），女，汉族，博士，教授，研究方向：专题地理信息工程。