李攀+黃猛

摘 要：該文通過分析研究在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開設(shè)地理信息系統(tǒng)課程的教學(xué)現(xiàn)狀，從GIS課程在該專業(yè)的定位、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)踐性教學(xué)等方面進(jìn)行了探討，提出課程教學(xué)改革及措施，應(yīng)明確GIS課程在計(jì)科專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，加強(qiáng)課程與計(jì)科專業(yè)課程的緊密聯(lián)系，優(yōu)化GIS教學(xué)內(nèi)容，豐富教學(xué)方法，重點(diǎn)突出課程的實(shí)踐性，進(jìn)一步提高學(xué)生的分析問題解決問題的能力，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需要的應(yīng)用型人才，并取得良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 地理信息系統(tǒng) 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）07（b）-0172-03

如何培養(yǎng)應(yīng)用型人才，一直是各大高校深入研究的課題[1-3]。GIS課程作為一門軟件應(yīng)用類課程對(duì)于促進(jìn)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的軟件開發(fā)設(shè)計(jì)能力的提高起著重要作用，但是目前在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐性教學(xué)和課程融合方面還存在許多問題。該文針對(duì)這些問題，進(jìn)行詳細(xì)的研究和分析，給出相應(yīng)的改革措施，取得一定效果。

1 教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 課程在計(jì)科專業(yè)定位模糊

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的就業(yè)前景十分廣闊，它以計(jì)算機(jī)基本理論為基礎(chǔ)，研究信息獲取、表示、存儲(chǔ)和處理等實(shí)際應(yīng)用[4]。該專業(yè)旨在培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要，培養(yǎng)德、智、體、美等方面全面發(fā)展，具有扎實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)，掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)基本理論與方法，具備系統(tǒng)分析、軟件開發(fā)和項(xiàng)目管理能力，能在企事業(yè)單位、政府機(jī)構(gòu)從事計(jì)算機(jī)軟件分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、測(cè)試與維護(hù)的高級(jí)應(yīng)用型人才。這些年通過不懈的發(fā)展，該專業(yè)在GIS應(yīng)用軟件開發(fā)方向輸送了大批優(yōu)秀人才。但是作為該專業(yè)一門實(shí)用性工具類課程還存在在培養(yǎng)目標(biāo)上不夠具體，比較泛化的問題。GIS課程在地震領(lǐng)域數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用體現(xiàn)也不充分，沒有最大程度發(fā)揮本課程對(duì)提高學(xué)生動(dòng)手能力培養(yǎng)的作用。

1.2 與計(jì)科專業(yè)課程聯(lián)系不緊密

地理信息系統(tǒng)（GIS）是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)[5]。GIS具有明顯的多學(xué)科交叉特征，它需要吸取計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心知識(shí)與技術(shù)，來(lái)逐步形成自己獨(dú)立的學(xué)科，同時(shí)也推動(dòng)計(jì)算機(jī)學(xué)科的發(fā)展[6-8]。因此GIS與計(jì)算機(jī)科學(xué)密切相關(guān)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)為GIS提供數(shù)據(jù)輸入和圖形顯示的基礎(chǔ)理論；數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）更是GIS的核心；許多計(jì)算機(jī)應(yīng)用算法等被廣泛應(yīng)用于GIS空間數(shù)據(jù)的分析，GIS是建立在地學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)之上的一門綜合性科學(xué)。計(jì)科專業(yè)開設(shè)的主干課程為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)和軟件工程等，這些課程都很好的應(yīng)用與GIS領(lǐng)域，但是在教學(xué)過程中卻沒有很好的結(jié)合，知識(shí)點(diǎn)沒有相互滲透。針對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)課程本身抽象，深?yuàn)W，不易理解的特點(diǎn)，GIS的應(yīng)用更加直觀，實(shí)用，便于學(xué)習(xí)，所以二者之間沒有很好的交融和補(bǔ)充。

1.3 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)重點(diǎn)不突出

在以往的GIS實(shí)踐教學(xué)過程中，基本一次理論課程，對(duì)應(yīng)一次上機(jī)實(shí)踐課程，學(xué)生通過對(duì)GIS軟件操作消化吸收理論知識(shí)，但是過于側(cè)重GIS功能的操作步驟，不能很好的與實(shí)際應(yīng)用相聯(lián)系。教師將整個(gè)操作過程進(jìn)行演示，學(xué)生依葫蘆畫瓢，對(duì)學(xué)生的獨(dú)立解決問題能力訓(xùn)練非常欠缺。從而使學(xué)生在實(shí)踐中感覺枯燥單調(diào)，學(xué)習(xí)積極性不高，無(wú)法將理論知識(shí)很好的應(yīng)用與實(shí)際問題中，不利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力和創(chuàng)新能力。學(xué)生在實(shí)踐課程中都是根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書按部就班地獨(dú)立完成，而忽視了溝通、交互與團(tuán)隊(duì)合作，學(xué)生之間缺少互動(dòng)，不利于合作溝通能力的培養(yǎng)。此外教師的GIS工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)少，一些真實(shí)案例無(wú)法講授與駕馭。

2 改革措施

2.1 明確課程在計(jì)科專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)

地理信息系統(tǒng)（GIS）課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)專業(yè)本科生的專業(yè)課程，該課程以空間數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，介紹運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)和信息科學(xué)的理論與方法，進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的采集、處理和管理，空間數(shù)據(jù)的分析與綜合研究，以及地理信息系統(tǒng)的建立和應(yīng)用。教學(xué)目的是使學(xué)生了解和掌握地理信息系統(tǒng)科學(xué)的基本理論與方法，初步掌握應(yīng)用GIS工具分析和解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，并為其從事GIS的地理學(xué)應(yīng)用和應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)的軟件開發(fā)奠定基礎(chǔ)。地理信息系統(tǒng)課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、信息管理與信息系統(tǒng)等專業(yè)本科生的專業(yè)課程，該課程以空間數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，介紹運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)和信息科學(xué)的理論與方法，進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的采集、處理和管理，空間數(shù)據(jù)的分析與綜合研究，以及地理信息系統(tǒng)的建立和應(yīng)用。教學(xué)目的是使學(xué)生了解和掌握地理信息系統(tǒng)科學(xué)的基本理論與方法，初步掌握應(yīng)用GIS工具分析和解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，并為其從事GIS的地理學(xué)應(yīng)用和應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)的軟件開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

2.2 強(qiáng)化課程與計(jì)科專業(yè)課的聯(lián)系

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)把握行業(yè)主流技術(shù)，跟蹤行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)，以人才市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，形成了一整套完整的課程體系。用“工程實(shí)例單元教學(xué)法”貫穿教學(xué)的始終，強(qiáng)化學(xué)生專業(yè)應(yīng)用能力培養(yǎng)，使學(xué)生集知識(shí)學(xué)習(xí)、能力培養(yǎng)、職業(yè)素質(zhì)養(yǎng)成于一體，按照“夯實(shí)基礎(chǔ)、面向應(yīng)用、強(qiáng)化實(shí)踐、拓展素質(zhì)”的指導(dǎo)思想，以一組密切相關(guān)的課程作為方向課，培養(yǎng)學(xué)生在本專業(yè)某個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用能力。針對(duì)本專業(yè)不同的專業(yè)方向，開設(shè)的主干課程為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、軟件工程和Web應(yīng)用技術(shù)等。GIS課程與這些專業(yè)課程聯(lián)系緊密，矢量和柵格數(shù)據(jù)模型的內(nèi)容以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程作為基礎(chǔ)；空間地理數(shù)據(jù)庫(kù)的基本原理來(lái)源于數(shù)據(jù)庫(kù)原理這門課程；GIS項(xiàng)目的開發(fā)流程與軟件工程的開發(fā)過程基本一致；在進(jìn)行GIS二次開發(fā)時(shí)，需要用到面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)和Web應(yīng)用技術(shù)課程的知識(shí)；目前WebGIS技術(shù)從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來(lái)的。由此看來(lái)，計(jì)算機(jī)的專業(yè)課程幾乎滲透到GIS的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，為GIS課程提供了有利的技術(shù)支撐，而GIS課程也是計(jì)算機(jī)科學(xué)與計(jì)算專業(yè)一個(gè)功能強(qiáng)大的應(yīng)用案例，二者相輔相成。

2.3 精煉教學(xué)內(nèi)容并優(yōu)化教學(xué)方法

GIS課程的知識(shí)覆蓋面很廣很雜，為了幫助學(xué)生理解GIS的原理，并能夠應(yīng)用GIS軟件解決各種問題。因此，將課程的內(nèi)容進(jìn)行提煉，把GIS和計(jì)算機(jī)聯(lián)系緊密的知識(shí)重點(diǎn)講述，而關(guān)于地理專業(yè)性的知識(shí)可適當(dāng)減少，突出如何利用計(jì)算機(jī)知識(shí)，去設(shè)計(jì)開發(fā)一個(gè)GIS系統(tǒng)。在教學(xué)方法上，僅僅局限于課本和PPT是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，可將具體GIS軟件的引入基本GIS原理中。選取實(shí)用性強(qiáng)的案例進(jìn)行講解，演示，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，啟發(fā)學(xué)生思考，加強(qiáng)教師與學(xué)生，學(xué)生與學(xué)生之間的互動(dòng)，通過這種綜合的方式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，來(lái)達(dá)到更好的教學(xué)效果。

由于課程學(xué)時(shí)有限，大部分學(xué)生不能在課堂上完全消化GIS課程的內(nèi)容，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)就是課堂教學(xué)很好的補(bǔ)充。通過學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)課程資源平臺(tái)，學(xué)生可以查看重點(diǎn)內(nèi)容的教學(xué)視頻，回顧知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生還能在網(wǎng)絡(luò)上提問，教師進(jìn)行回答，其他同學(xué)也可以回答，學(xué)生還可以發(fā)表一些學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)，從而學(xué)生和學(xué)生之間，學(xué)生和教師之間建立實(shí)時(shí)無(wú)障礙的密切聯(lián)系。同時(shí)，學(xué)生可在網(wǎng)上提交作業(yè)，做練習(xí)，教師直接在網(wǎng)上批改，既節(jié)約了時(shí)間，又加強(qiáng)了互動(dòng)。

2.4 突出課程的實(shí)踐性

本課程教學(xué)安排為每周2學(xué)時(shí)理論和2學(xué)時(shí)上機(jī)實(shí)驗(yàn)共計(jì)4學(xué)時(shí)，在課堂上學(xué)生主要對(duì)GIS基本概念和基本原理進(jìn)行學(xué)習(xí)，但是不能很好的理解消化這些知識(shí)。上機(jī)實(shí)驗(yàn)是對(duì)課堂教學(xué)是很好的補(bǔ)充。由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境時(shí)間限制，對(duì)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選取非常重要，既可以讓學(xué)生鞏固課堂上的知識(shí)，又能對(duì)GIS有更直觀的認(rèn)識(shí)，比如，在學(xué)習(xí)空間數(shù)據(jù)采集與處理這章內(nèi)容時(shí)，里面包含地理配準(zhǔn)和數(shù)字化等知識(shí)點(diǎn)，如果把這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)分開實(shí)驗(yàn)缺乏連貫性，因此可引入一個(gè)案例，針對(duì)一幅掃描地圖首先進(jìn)行地理配準(zhǔn)然后新建相應(yīng)的矢量數(shù)據(jù)文件，進(jìn)行數(shù)字化，地圖選取要清晰，數(shù)字化內(nèi)容要精煉，能夠涉及到點(diǎn)線面既可，工作量不要太大。這樣時(shí)間和內(nèi)容都可兼顧，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效率也得到大大地提高。

教師在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中避免大包大攬，只起到全程參與和指導(dǎo)作用，可將實(shí)驗(yàn)的一些關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)告訴學(xué)生，而具體步驟可啟發(fā)學(xué)生自己摸索實(shí)踐。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中，通過動(dòng)手，不光熟悉GIS軟件的各種功能，還形成初步的軟件開發(fā)設(shè)計(jì)的思維。但是在這個(gè)過程中，教師要把握實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，協(xié)調(diào)進(jìn)度快的學(xué)生和進(jìn)度慢的學(xué)生，讓每個(gè)同學(xué)都有明確的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。當(dāng)學(xué)生熟練使用GIS軟件，就可以開展GIS項(xiàng)目設(shè)計(jì)開發(fā)。首先，將項(xiàng)目的需求告訴學(xué)生，然后讓學(xué)生自由組合為小組共同完成一個(gè)項(xiàng)目。小組里每個(gè)同學(xué)完成一個(gè)模塊，按照軟件工程課程里面學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)開發(fā)流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。鼓勵(lì)學(xué)生在設(shè)計(jì)開發(fā)過程中多討論，相互幫助解決各自的問題，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作精神。所完成的項(xiàng)目要認(rèn)真測(cè)試，發(fā)現(xiàn)查找解決存在的問題。最后，學(xué)生可嘗試撰寫GIS項(xiàng)目報(bào)告，不光能梳理GIS項(xiàng)目相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，還能對(duì)整個(gè)項(xiàng)目開發(fā)流程進(jìn)行總結(jié)。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過統(tǒng)計(jì)調(diào)查，在GIS課程中采取這些改革措施，計(jì)科專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)更加明確，學(xué)習(xí)態(tài)度更加積極，可以將計(jì)科專業(yè)課中抽象難懂的理論非常直觀的應(yīng)用與GIS中，學(xué)生對(duì)于GIS課程的理解，也變得更為容易。學(xué)生進(jìn)一步體會(huì)到計(jì)算機(jī)為GIS提供技術(shù)支持，GIS的應(yīng)用很好的體現(xiàn)計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大，二者相互推動(dòng)相互促進(jìn)。因此在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開設(shè)GIS課程非常必要，具有積極的作用，真正培養(yǎng)出具備一定開發(fā)能力的應(yīng)用型人才。

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