[摘 要]編程能力是地理信息系統(tǒng)（GIS）專業(yè)學(xué)生未來(lái)從事GIS專業(yè)工作的重要技能，為了滿足社會(huì)對(duì)高層次GIS軟件開(kāi)發(fā)人才的需求，GIS專業(yè)學(xué)生必須提高GIS軟件編程能力。通過(guò)分析GIS專業(yè)中編程能力的重要性，結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)踐，提出GIS軟件編程能力培養(yǎng)的目標(biāo)及培養(yǎng)途徑，包括合理地設(shè)置教學(xué)內(nèi)容、慎重地選擇啟蒙編程語(yǔ)言、采取多樣化的教學(xué)方式、鼓勵(lì)學(xué)生參加GIS開(kāi)發(fā)比賽以及強(qiáng)調(diào)以實(shí)際項(xiàng)目作為畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容等方法，為提升GIS專業(yè)學(xué)生的軟件編程能力做出了有益的探索。

[關(guān)鍵詞]編程能力 教學(xué)質(zhì)量 GIS

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2014）17-0025-03

地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System， GIS）是一門(mén)集計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、遙感科學(xué)以及測(cè)繪科學(xué)等多門(mén)學(xué)科為一體的交叉學(xué)科。[1] [2]進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，地理信息系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)井噴式的發(fā)展態(tài)勢(shì)，目前國(guó)家已經(jīng)將GIS軟件產(chǎn)業(yè)作為重點(diǎn)支持和優(yōu)先發(fā)展的領(lǐng)域。社會(huì)對(duì)GIS應(yīng)用軟件的數(shù)量和質(zhì)量需求都在不斷提升，這使得GIS軟件人才的需求也迅速增加。[3]然而，目前GIS專業(yè)就業(yè)市場(chǎng)上存在的主要矛盾，是雖然每年都有為數(shù)眾多的GIS專業(yè)學(xué)生畢業(yè)，但是絕大部分學(xué)生的GIS應(yīng)用軟件編程能力卻難以滿足用人單位的要求。[4]因此，高校GIS專業(yè)教學(xué)必須重視對(duì)學(xué)生GIS應(yīng)用軟件編程能力的培養(yǎng)。鑒于此，筆者擬結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，從GIS軟件編程能力培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段以及與畢業(yè)設(shè)計(jì)和學(xué)科競(jìng)賽的關(guān)系等諸多方面進(jìn)行初步的探討，以期能夠提高對(duì)學(xué)生GIS軟件編程能力培養(yǎng)的教學(xué)效果。

一、在專業(yè)培養(yǎng)方案和教學(xué)計(jì)劃中突出軟件編程能力的地位

（一）在專業(yè)培養(yǎng)方案中強(qiáng)調(diào)軟件編程能力的重要性

計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)的關(guān)鍵，GIS數(shù)據(jù)的表達(dá)、管理與分析都需要計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的支持。[5]因此，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)是地理信息系統(tǒng)重要的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。地理信息系統(tǒng)專業(yè)培養(yǎng)人才的目標(biāo)是培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，具備地圖學(xué)、測(cè)繪遙感和地理信息系統(tǒng)的基本理論、基本知識(shí)、基本技能的應(yīng)用型人才。[6]目前GIS專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)方向大致可以分為四類：第一類是從事GIS軟件應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工作，包括GIS平臺(tái)軟件開(kāi)發(fā)和GIS應(yīng)用軟件二次開(kāi)發(fā)。這一類就業(yè)單位主要是GIS軟件平臺(tái)公司（例如北京超圖軟件股份有限公司、中地?cái)?shù)碼集團(tuán)、ESRI中國(guó)（北京）有限公司等）、GIS應(yīng)用軟件公司。這一類中還有相當(dāng)比例的畢業(yè)生專門(mén)從事計(jì)算機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)工作。毋庸置疑，從事這一類工作必須要具備較強(qiáng)的軟件開(kāi)發(fā)能力，尤其是從事GIS底層開(kāi)發(fā)的人員。第二類是利用GIS軟件解決某些行業(yè)的具體應(yīng)用問(wèn)題，主要就業(yè)單位為各行業(yè)的企事業(yè)單位。這類工作雖然對(duì)于畢業(yè)生的軟件開(kāi)發(fā)能力要求不如第一類高，但是在解決某些特定問(wèn)題時(shí)也需要利用GIS平臺(tái)軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單的腳本語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，因此對(duì)于軟件編程能力也有一定的要求。第三類是從事GIS專業(yè)的市場(chǎng)工作，包括市場(chǎng)營(yíng)銷和技術(shù)支持服務(wù)。這類工作對(duì)于畢業(yè)生的GIS軟件編程能力的要求相對(duì)較低，但是如果其從事技術(shù)支持工作則仍然要求具有一定的軟件編程能力。第四類就是轉(zhuǎn)到其他行業(yè)，不再?gòu)氖翯IS專業(yè)相關(guān)工作。每年我院均有一部分學(xué)生轉(zhuǎn)到其他行業(yè)工作。從以上的就業(yè)方向分析可以看出，對(duì)于GIS專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，軟件編程能力是不可或缺的重要能力。因此教師在培養(yǎng)目標(biāo)中一定要重視學(xué)生軟件編程能力的培養(yǎng)。

（二）在課程設(shè)置中突出軟件編程能力的培養(yǎng)

廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院充分結(jié)合自身的師資特點(diǎn)，非常重視GIS專業(yè)學(xué)生軟件編程等實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)。從表1可以看出，在專業(yè)課程中，主要針對(duì)軟件編程的課程就有8門(mén)，包括Visual Basic程序設(shè)計(jì)、C程序設(shè)計(jì)、C++程序設(shè)計(jì)、C#程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、GIS設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、WebGIS原理及應(yīng)用、GIS軟件工程原理與方法。在2010-2011學(xué)年第2學(xué)期又增加開(kāi)設(shè)了ArcObjects程序設(shè)計(jì)課程。其他與計(jì)算機(jī)專業(yè)相關(guān)的課程也占了較大比例。而在實(shí)踐教學(xué)方面，我院幾乎所有的計(jì)算機(jī)類和GIS專業(yè)課程均配有實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)踐課程與理論課的學(xué)時(shí)比例在1.2-2之間。同時(shí)還有集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，主要以上機(jī)實(shí)踐為主?？傮w來(lái)看，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)與理論課的比例較為均衡。目前，我校2013年人才培養(yǎng)計(jì)劃方案已經(jīng)編制完成。新方案中繼續(xù)增加軟件編程等實(shí)踐類課程的比重，同時(shí)實(shí)踐類課程教學(xué)環(huán)節(jié)尤其是編程課程也做到了較好的延續(xù)性，例如上一學(xué)年開(kāi)設(shè)了程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程后，緊跟著就開(kāi)設(shè)GIS設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、ArcObjects程序設(shè)計(jì)等課程，而不是像以前一樣中間間隔一個(gè)學(xué)年后才繼續(xù)涉及與GIS二次開(kāi)發(fā)相關(guān)的課程。

二、強(qiáng)化GIS專業(yè)師資力量

目前，我國(guó)的GIS教育發(fā)展到今天也只有10多年的歷史，在此期間雖然師資隊(duì)伍建設(shè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但能力建設(shè)仍顯不足。GIS專業(yè)的師資力量往往是由地理學(xué)、測(cè)繪遙感學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和數(shù)理等學(xué)科方向或領(lǐng)域的教師組合而成[7]，真正從本科、碩士到博士階段都是GIS專業(yè)的教師非常少見(jiàn)。以我院地理信息科學(xué)系為例，全系10多名專任教師中沒(méi)有1名是從本科到博士階段均為GIS專業(yè)出身，絕大部分都是學(xué)校從碩士階段開(kāi)始學(xué)習(xí)GIS專業(yè)知識(shí)。因此，建議加大師資力量建設(shè)，在目前GIS專業(yè)純正出生的師資力量缺乏的情況下，在地理學(xué)、測(cè)繪科學(xué)、遙感學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等各個(gè)方向至少配備2-3名教授、副教授或博士。

三、慎重選擇GIS專業(yè)學(xué)生啟蒙程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

以筆者自身的學(xué)習(xí)經(jīng)歷來(lái)看，編程能力的培養(yǎng)是一個(gè)不斷模仿、逐步學(xué)習(xí)的過(guò)程。初始階段的學(xué)習(xí)主要是對(duì)已有代碼的模仿，然后逐步理解，形成自己的編程思維。在此，程序語(yǔ)言的選擇是一個(gè)比較關(guān)鍵的問(wèn)題。選擇語(yǔ)言應(yīng)注意語(yǔ)言在特定專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用情況、語(yǔ)言本身的功能和性能、語(yǔ)言學(xué)習(xí)的難度、今后發(fā)展趨勢(shì)等問(wèn)題。[8]目前大部分高校的GIS專業(yè)都是將Visual Basic（簡(jiǎn)稱VB）程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言作為入門(mén)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行教學(xué)。針對(duì)GIS專業(yè)而言，VB由于在功能、性能等方面的局限性，與大型、海量地理信息系統(tǒng)的要求之間存在一定差距，所以已經(jīng)逐漸退出了GIS應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)的舞臺(tái)。C++比較適合作GIS的底層開(kāi)發(fā)，NET與VB和VC相比不僅進(jìn)行GIS的二次開(kāi)發(fā)的效率較高，而且屬于新興技術(shù)。因此建議，如果在師資力量和學(xué)生基礎(chǔ)都允許的情況下，可以考慮采用C++作為入門(mén)教學(xué)語(yǔ)言。然而，由于C++作為啟蒙語(yǔ)言對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，所以在具體教學(xué)中應(yīng)該注意教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式的把握，可以采用分階段教學(xué)的方式，先講授C++語(yǔ)言的基礎(chǔ)知識(shí)，再開(kāi)設(shè)Windows程序設(shè)計(jì)之類的課程。另一種較為穩(wěn)妥的思路是首先以Visual Basic語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言入門(mén)，然后再進(jìn)行C++語(yǔ)言的教學(xué)。此外，筆者通過(guò)在講授GIS設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、C#程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，只要課程內(nèi)容設(shè)置得合理，將C#語(yǔ)言作為GIS專業(yè)學(xué)生的入門(mén)程序語(yǔ)言也是有可能的。因此，筆者在編制2013版專業(yè)人才培養(yǎng)方案的過(guò)程中，提出建議：改用C#作為GIS專業(yè)學(xué)生的入門(mén)程序語(yǔ)言，并最終被新版人才培養(yǎng)方案采納。目前，采用新版人才培養(yǎng)方案的學(xué)生還未進(jìn)入到學(xué)習(xí)該課程的學(xué)期，因此未能在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行探索性嘗試，這些需要在未來(lái)的教學(xué)研究中進(jìn)一步深入研究。

四、改變傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)方式

在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)方面，要改變傳統(tǒng)的學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的傳統(tǒng)模式，即先由教師進(jìn)行操作演示再由學(xué)生模仿教師的操作或者是按照課件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的重現(xiàn)。[9] [10]在這種方式下學(xué)生的主觀積極性不強(qiáng)，往往是照貓畫(huà)虎的走過(guò)場(chǎng)。[11] [12] [13]為此，教師應(yīng)該采用多種教學(xué)手段來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，例如可以利用情景教學(xué)，使學(xué)生對(duì)GIS應(yīng)用項(xiàng)目開(kāi)發(fā)有相對(duì)真實(shí)的體驗(yàn)。由于絕大部分學(xué)生沒(méi)有參與實(shí)際GIS應(yīng)用項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，因此如果只是單純地講解理論和技術(shù)，會(huì)使學(xué)生難于理解。在課堂上可以通過(guò)分組合作和角色扮演的方式，模擬實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的部分場(chǎng)景，將枯燥的理論和技術(shù)用靈活生動(dòng)的方式表述出來(lái)，這樣可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)習(xí)興趣。

五、積極參加GIS開(kāi)發(fā)大賽，以賽促學(xué)

目前，各類面向高等院校和科研機(jī)構(gòu)在校學(xué)生的GIS開(kāi)發(fā)大賽層出不窮，不少用人單位都將參加GIS大賽的經(jīng)歷作為招聘人才的重要依據(jù)。[14] [15]當(dāng)前，在國(guó)內(nèi)較為主流的賽事主要有由北京超圖軟件股份有限公司主辦的“超圖杯全國(guó)高校學(xué)生GIS應(yīng)用開(kāi)發(fā)大賽”、由ESRI中國(guó)（北京）有限公司主辦的“ESRI杯中國(guó)大學(xué)生GIS軟件開(kāi)發(fā)大賽”和武漢中地?cái)?shù)碼有限公司主辦的“中地?cái)?shù)碼杯全國(guó)高校學(xué)生MAPGIS二次開(kāi)發(fā)大賽”。GIS開(kāi)發(fā)大賽不僅要求學(xué)生具備一定的基礎(chǔ)理論知識(shí)，而且更加注重考查學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的能力。根據(jù)筆者過(guò)往指導(dǎo)學(xué)生參加比賽的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，學(xué)生普遍反映只要完整地參與了一次GIS開(kāi)發(fā)大賽的全過(guò)程，對(duì)其GIS應(yīng)用軟件編程開(kāi)發(fā)能力的提升作用非常明顯。

六、以實(shí)際項(xiàng)目為例教學(xué)，狠抓畢業(yè)設(shè)計(jì)

據(jù)了解，GIS軟件二次開(kāi)發(fā)課程在多數(shù)高校都是安排在大學(xué)三年級(jí)進(jìn)行，而四年級(jí)馬上就要面臨畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生本科階段最后一次完整實(shí)踐GIS應(yīng)用項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的機(jī)會(huì)。因此，應(yīng)該鼓勵(lì)指導(dǎo)教師和學(xué)生依托合作企業(yè)，主動(dòng)選取具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的GIS應(yīng)用開(kāi)發(fā)項(xiàng)目作為GIS二次開(kāi)發(fā)課程的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，教師在課程的教學(xué)過(guò)程中首先進(jìn)行初步的嘗試，并在次年積極引導(dǎo)學(xué)生在該課程的實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)上延伸為畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容。這樣既可鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題并解決問(wèn)題的能力，又使得學(xué)生在開(kāi)發(fā)實(shí)際GIS應(yīng)用系統(tǒng)的過(guò)程中真正理解GIS軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的理論知識(shí)，并極大地提升學(xué)生的GIS軟件編程能力。

七、探索GIS專業(yè)的“卓越工程師計(jì)劃”培養(yǎng)模式

2010年，國(guó)家啟動(dòng)了“卓越工程師計(jì)劃”，旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)并適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才。地理信息系統(tǒng)專業(yè)也是一門(mén)實(shí)踐性極強(qiáng)的學(xué)科，如何培養(yǎng)出高素質(zhì)、具有很強(qiáng)的實(shí)踐能力的專業(yè)人才是我們必須面對(duì)的問(wèn)題。因此，應(yīng)該以“卓越工程師計(jì)劃”為契機(jī)，探索如何加強(qiáng)GIS專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。令人欣喜的是已有不少的學(xué)校做出了探索性的嘗試[16] [17]，可以為我們提供借鑒與參考。但是，由于每個(gè)學(xué)校的師資力量、教學(xué)條件和學(xué)生素質(zhì)都大不相同，因此必須結(jié)合本校的實(shí)際情況進(jìn)行分析。首先應(yīng)該分析GIS專業(yè)教學(xué)模式的現(xiàn)狀，并參照“卓越工程師計(jì)劃”的標(biāo)準(zhǔn)，修改并提出新的實(shí)踐教學(xué)要求、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐教學(xué)方法和模式，從而提高教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)合格的人才。為此，在編制2013-2015年專業(yè)發(fā)展規(guī)劃的過(guò)程中，筆者據(jù)此提出建議實(shí)行“卓越工程師計(jì)劃”的探索，以便在未來(lái)的學(xué)科建設(shè)中進(jìn)一步深入研究。

八、結(jié)論

通過(guò)以上分析，我們認(rèn)為可以通過(guò)以下幾種方式提升學(xué)生的編程能力培養(yǎng)效果，具體包括：1.強(qiáng)化GIS專業(yè)師資力量；2.慎重選擇學(xué)生啟蒙程序語(yǔ)言；3.優(yōu)化教學(xué)方法，達(dá)到啟發(fā)式教學(xué)的效果；4.積極組織學(xué)生參加GIS開(kāi)發(fā)比賽從而加強(qiáng)學(xué)生的編程能力，同時(shí)也提升指導(dǎo)教師的專業(yè)素質(zhì)；5.以實(shí)際項(xiàng)目作為GIS二次開(kāi)發(fā)課程教學(xué)內(nèi)容，并進(jìn)一步拓展為畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容；6.探索“卓越工程師計(jì)劃”在GIS專業(yè)人才培養(yǎng)中的應(yīng)用。以上是我們針對(duì)如何加強(qiáng)GIS專業(yè)學(xué)生編程能力培養(yǎng)的一點(diǎn)淺薄意見(jiàn)，以期與同行交流探討。

[ 注 釋 ]

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[責(zé)任編輯：陳 明]