沈 石，程昌秀, ，楊 春

1. 北京師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)部，北京 100875；

2. 教育部 地理信息科學(xué)專業(yè)虛擬教研室，江蘇 南京 210023；

3. 蒼穹數(shù)碼技術(shù)股份有限公司，北京 100081

0 引 言

在數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，越來(lái)越多的組織機(jī)構(gòu)（團(tuán)隊(duì)）針對(duì)各自主營(yíng)業(yè)務(wù)，逐步建立起各類數(shù)據(jù)庫(kù)，服務(wù)于科學(xué)研究、政府決策、企業(yè)管理的需求。隨著信息和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，地理空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量和處理復(fù)雜度日益增加[1]，地理信息系統(tǒng)（GIS）對(duì)海量空間數(shù)據(jù)組織和管理的要求不斷提高，直接推動(dòng)了空間數(shù)據(jù)庫(kù)理論、方法與技術(shù)的快速發(fā)展[2]?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)理論與方法作為地理信息科學(xué)的核心問(wèn)題之一，一直是GIS領(lǐng)域的重要研究方向；同時(shí)空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)作為組織和管理地理空間數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)，已經(jīng)成為支撐各類地理信息應(yīng)用的重要數(shù)據(jù)平臺(tái)[3-4]。

空間數(shù)據(jù)庫(kù)既是地理信息科學(xué)的基礎(chǔ)技術(shù)和方法，也是地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)、測(cè)繪工程和土地管理等專業(yè)的核心課程之一，兼具學(xué)科交叉性強(qiáng)、教學(xué)內(nèi)容綜合性高、課程開(kāi)設(shè)歷史短和新技術(shù)發(fā)展快等特點(diǎn)。鑒于空間數(shù)據(jù)組織與管理技術(shù)的重要性，國(guó)內(nèi)各院校相繼將空間數(shù)據(jù)庫(kù)從地理信息系統(tǒng)原理課程中獨(dú)立出來(lái)[5]，作為地理信息系統(tǒng)、地理信息科學(xué)、測(cè)繪工程，計(jì)算機(jī)工程和土地管理等專業(yè)的核心課程之一[6-7]?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)課程的基本目標(biāo)是掌握空間數(shù)據(jù)庫(kù)理論知識(shí)和專業(yè)技能，為相關(guān)專業(yè)學(xué)生日后開(kāi)展科學(xué)研究或技術(shù)開(kāi)發(fā)等工作奠定基礎(chǔ)。空間數(shù)據(jù)庫(kù)涉及地理學(xué)、測(cè)繪學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等諸多學(xué)科領(lǐng)域[8]，學(xué)科交叉性決定了課程內(nèi)容具有較高的綜合性和復(fù)雜性。加之開(kāi)設(shè)歷史相對(duì)較短以及不斷涌現(xiàn)的前沿技術(shù)[7]，空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程在教學(xué)內(nèi)容的選擇、理論與實(shí)踐的配合、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)選擇和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、與其他專業(yè)課程的銜接，以及傳統(tǒng)基礎(chǔ)理論與快速發(fā)展新技術(shù)之間的銜接等方面存在系列問(wèn)題。為解決以上問(wèn)題并完善空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系，應(yīng)從學(xué)科發(fā)展和培養(yǎng)學(xué)生雙重視角，進(jìn)行空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系的頂層設(shè)計(jì)，增強(qiáng)地理特色的實(shí)驗(yàn)案例，完善與其他專業(yè)課程的銜接性和連續(xù)性，強(qiáng)化空間查詢語(yǔ)句編寫(xiě)與解決問(wèn)題的能力。讓學(xué)生建立完整的空間數(shù)據(jù)庫(kù)專業(yè)理論知識(shí)體系，理解空間數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)、地理信息系統(tǒng)、地理學(xué)的關(guān)系，增強(qiáng)學(xué)科歸屬感，提高學(xué)習(xí)興趣和效果。進(jìn)而使學(xué)生更好地掌握空間數(shù)據(jù)庫(kù)基本技能，提高解決地理科學(xué)或工程問(wèn)題的能力，最終達(dá)到專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

1 空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系存在的關(guān)鍵問(wèn)題

1.1 地理學(xué)科背景弱，缺乏學(xué)科歸屬感

空間數(shù)據(jù)庫(kù)具有顯著的計(jì)算機(jī)學(xué)科特點(diǎn)，對(duì)學(xué)生的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)知識(shí)，以及編程能力要求較高。部分院校甚至直接采用計(jì)算機(jī)專業(yè)通用數(shù)據(jù)庫(kù)課程或由計(jì)算機(jī)專業(yè)的教師講授。以通用數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)為主的課程體系，缺少地理信息科學(xué)特有理論、方法和技術(shù)的講授，最終導(dǎo)致課程的學(xué)科定位和作用不明晰，學(xué)生的專業(yè)歸屬感較低。

1.2 課程系統(tǒng)性不足、銜接性差、缺乏頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)一規(guī)劃

空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程內(nèi)容體系缺乏頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)一規(guī)劃。國(guó)內(nèi)外多所高校針對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程內(nèi)容建設(shè)已經(jīng)做了很多有益的嘗試和探索，從空間數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)理論知識(shí)[5]、應(yīng)用與開(kāi)發(fā)[3,6]、設(shè)計(jì)與構(gòu)建[9]等不同側(cè)面設(shè)計(jì)了各具特色的課程內(nèi)容。但是，由于各高校專業(yè)背景和學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的差異，通常由任課教師依據(jù)專業(yè)背景設(shè)計(jì)教學(xué)大綱，組織課程內(nèi)容，選擇軟件平臺(tái)。這導(dǎo)致了空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程在內(nèi)容、教材教參、實(shí)踐平臺(tái)和課程銜接等方面因校而異，因?qū)嶒?yàn)軟件而異，因教師背景而異[10]?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)課程內(nèi)容呈現(xiàn)出體系繁多，差異較大，缺乏系統(tǒng)性的特點(diǎn)，不利于課程的橫向交流與縱向發(fā)展，急需從空間數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)理論和地理信息科學(xué)學(xué)科背景出發(fā)，設(shè)計(jì)與規(guī)劃一套完備的、系統(tǒng)的、理論與實(shí)踐相結(jié)合的空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程內(nèi)容體系。

此外，空間數(shù)據(jù)庫(kù)與其他專業(yè)課程銜接性較差?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)課程的綜合性較強(qiáng)，涉及的理論知識(shí)范圍廣。課程內(nèi)容不可避免地與數(shù)據(jù)庫(kù)原理、地理信息系統(tǒng)原理和空間分析等課程存在交叉。這一現(xiàn)象在采用ArcSDE和GeoDatabase作為實(shí)踐平臺(tái)的課程體系中尤為突出。如果忽視課程與其他專業(yè)課程的聯(lián)系、孤立設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，會(huì)導(dǎo)致課程內(nèi)容重復(fù)度高，理論知識(shí)無(wú)法聚焦，實(shí)驗(yàn)案例缺乏獨(dú)特性[11]。因此確定空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程內(nèi)容與邊界是課程體系首要解決的難題。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與理論內(nèi)容脫節(jié)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)放度較低

空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)依賴于實(shí)踐平臺(tái)的選擇，造成理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之間脫節(jié)嚴(yán)重。鑒于ArcGIS系列軟件平臺(tái)在國(guó)內(nèi)GIS相關(guān)專業(yè)教學(xué)中的長(zhǎng)期主導(dǎo)地位，導(dǎo)致許多空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用ArcSDE、Geodatabase等寄生式空間數(shù)據(jù)庫(kù)作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[11-13]。但是，寄生式空間數(shù)據(jù)庫(kù)在具體概念、實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)及覆蓋范圍上與融合式數(shù)據(jù)庫(kù)存在較大差異[4]，且本身也不涉及空間索引、空間查詢優(yōu)化等空間數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部機(jī)制[14-15]，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法真正理解空間數(shù)據(jù)庫(kù)的底層設(shè)計(jì)理論和邏輯，容易造成理論與實(shí)踐的沖突和矛盾。因此需要根據(jù)不同培養(yǎng)背景和實(shí)踐平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)案例。

商業(yè)化空間數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品成熟但封閉，不利于課程實(shí)踐內(nèi)容的普及和推廣。盡管商業(yè)化空間數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品（如Oracle Spatial）具備完整的數(shù)據(jù)庫(kù)功能，且涉及空間索引、空間查詢優(yōu)化等空間數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)部機(jī)制。但這些產(chǎn)品沒(méi)有嚴(yán)格按照空間數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)去實(shí)現(xiàn)，而是提供與標(biāo)準(zhǔn)兼容的接口函數(shù)，導(dǎo)致現(xiàn)有空間數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品各具特色、各有不同。這增加了課程體系建設(shè)的難度，也是目前空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程內(nèi)容體系繁雜的原因之一。學(xué)生只能學(xué)習(xí)到某種商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件操作過(guò)程或應(yīng)用程序接口開(kāi)發(fā)，無(wú)法深入理解空間數(shù)據(jù)庫(kù)的理論和方法[16]，不僅增加學(xué)習(xí)成本和難度，而且導(dǎo)致學(xué)生對(duì)某一種商業(yè)軟件的依賴，不利于培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力。商業(yè)化空間數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品由于知識(shí)產(chǎn)權(quán)的約束，往往價(jià)格高昂，極大地增加了空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程的實(shí)踐門檻和成本，不利于課程和技術(shù)推廣普及

1.4 傳統(tǒng)理論與前沿技術(shù)脫節(jié)

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)不斷推陳出新。目前針對(duì)不同應(yīng)用需求，空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)表現(xiàn)出傳統(tǒng)與創(chuàng)新共存，呈現(xiàn)百花齊放、百家爭(zhēng)鳴的局面。如何與時(shí)俱進(jìn)開(kāi)展（空間）數(shù)據(jù)庫(kù)教學(xué)，如何既吸收傳統(tǒng)空間數(shù)據(jù)理論之精華，又注入空間數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)新技術(shù)之活力，培養(yǎng)出時(shí)代所需的相關(guān)人才，是新時(shí)代空間數(shù)據(jù)庫(kù)教學(xué)面臨的新問(wèn)題。

2 解決方法與對(duì)策

針對(duì)以上空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系中存在的關(guān)鍵問(wèn)題，本文采用自下而上和自上而下相結(jié)合的方式重構(gòu)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的理論知識(shí)、課程內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)案例體系。自下而上的方法即以長(zhǎng)期空間數(shù)據(jù)庫(kù)的科研成果為基礎(chǔ)，通過(guò)系統(tǒng)梳理空間數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品和研究成果，形成系統(tǒng)的、完備的課程理論內(nèi)容體系，實(shí)現(xiàn)科研反哺教學(xué)。自上而下的方法即在地理學(xué)和地理信息科學(xué)的學(xué)科背景下，通過(guò)設(shè)計(jì)地理特色的實(shí)驗(yàn)案例，加強(qiáng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)理論技術(shù)與學(xué)科知識(shí)之間的聯(lián)系，提高學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的沉浸感。系統(tǒng)而完備的課程內(nèi)容體系和具有地理特色的實(shí)驗(yàn)案例體系共同組成了技術(shù)、理論與實(shí)踐相融合的實(shí)用的空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系。

2.1 空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程內(nèi)容體系梳理與重構(gòu)

通過(guò)梳理不同技術(shù)方法的特點(diǎn)與時(shí)代局限性，以國(guó)際和國(guó)內(nèi)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)為抓手，凝練多種空間數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品的共性理論、方法和技術(shù)，構(gòu)建較為系統(tǒng)且完備的空間數(shù)據(jù)庫(kù)理論和課程內(nèi)容體系（圖1）。形成了以基礎(chǔ)理論-課程內(nèi)容-知識(shí)要點(diǎn)為架構(gòu)，由面到點(diǎn)，從抽象概念到具體實(shí)現(xiàn)的多層級(jí)課程體系結(jié)構(gòu)。

圖1 空間數(shù)據(jù)庫(kù)理論與課程內(nèi)容體系Fig.1 Spatial database theory and curriculum system

空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系架構(gòu)共分為3層。第一層即課程體系的理論基礎(chǔ)層（圖1內(nèi)環(huán)）。這一部分將空間數(shù)據(jù)庫(kù)的共性理論，總結(jié)歸納為9大部分，分別是體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)模型、關(guān)系運(yùn)算、結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言（Structured Query Language，SQL）、查詢優(yōu)化、索引、并發(fā)控制、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和新型空間數(shù)據(jù)庫(kù)（Spatial Database，SDB），形成了9章對(duì)應(yīng)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)理論課程內(nèi)容。第二層即課程體系的課程內(nèi)容層（圖1中間環(huán)）。該層結(jié)合基礎(chǔ)理論和地理空間數(shù)據(jù)的特殊需求，拓展具有地理信息專業(yè)特色的關(guān)鍵課程內(nèi)容。第三層即課程體系的知識(shí)要點(diǎn)層（圖1外環(huán)），反映了空間數(shù)據(jù)庫(kù)具體實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵操作。該層針對(duì)性地給出了地理空間數(shù)據(jù)組織與管理過(guò)程中需要掌握的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)。在具體教學(xué)實(shí)踐中，以課程體系為主干，合理設(shè)計(jì)具體的授課內(nèi)容，做到有的放矢。如體系結(jié)構(gòu)章節(jié)分別介紹空間數(shù)據(jù)引擎、對(duì)象關(guān)系這兩類主要的空間數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)，并著重從數(shù)據(jù)模型理論、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)現(xiàn)方式、應(yīng)用平臺(tái)和典型軟件等方面入手闡述這兩類空間數(shù)據(jù)庫(kù)體系的異同。

空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程內(nèi)容體系的優(yōu)點(diǎn)在于，理論系統(tǒng)梳理了國(guó)內(nèi)外空間數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品、標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)研究成果，并歸納分類、分析比較和提煉演繹，使學(xué)生全面、系統(tǒng)、客觀地理解空間數(shù)據(jù)庫(kù)的產(chǎn)生、現(xiàn)狀以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品情況[4]。不局限于某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)或產(chǎn)品為單一主線介紹空間數(shù)據(jù)庫(kù)的理論和方法，而是闡述了空間數(shù)據(jù)庫(kù)中萬(wàn)變不離其宗的空間數(shù)據(jù)模型、拓?fù)浞治?、查詢處理與并發(fā)控制機(jī)制等共性理論[4]。課程體系著重強(qiáng)調(diào)空間數(shù)據(jù)模型、9交模型、空間填充曲線、空間索引等關(guān)鍵基礎(chǔ)理論知識(shí)，并引入空間直方圖、空間查詢優(yōu)化等深入空間數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)核的理論方法[4,17]，梳理并突出了地理信息科學(xué)在空間數(shù)據(jù)庫(kù)理論方面的重要科學(xué)成果與貢獻(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)和學(xué)科歸屬感。

2.2 地理特色實(shí)驗(yàn)案例體系設(shè)計(jì)

空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)案例的設(shè)計(jì)既要考慮到地理學(xué)科背景又要結(jié)合課程內(nèi)容體系。基于站點(diǎn)觀測(cè)、遙感影像和規(guī)劃圖件等多種地理數(shù)據(jù)源，本文設(shè)計(jì)構(gòu)建了教學(xué)-應(yīng)用跨領(lǐng)域、多尺度的地理特色實(shí)驗(yàn)案例體系（圖2）。

圖2 地理特色的空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)案例體系Fig.2 Spatial database experimental case system with geographical characteristics

案例體系針對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)模型、關(guān)系范式和視圖等基礎(chǔ)概念理論，設(shè)計(jì)長(zhǎng)時(shí)間序列孢粉觀測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)案例，幫助學(xué)生盡快熟悉或回顧數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)知識(shí)，并強(qiáng)化數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與地理數(shù)據(jù)、概念和問(wèn)題的聯(lián)系，從而順利融入空間數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)習(xí)過(guò)程，減少學(xué)習(xí)陌生感。為貫穿空間數(shù)據(jù)模型、拓?fù)潢P(guān)系、空間數(shù)據(jù)處理與分析、空間索引和空間查詢優(yōu)化等理論課程內(nèi)容，設(shè)計(jì)國(guó)家-河流-城市數(shù)據(jù)庫(kù)和全球海水表面溫度數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)案例，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中理解和掌握相關(guān)概念和方法，并由淺入深地設(shè)計(jì)了空間查詢的問(wèn)題案例，加強(qiáng)學(xué)生理解地理問(wèn)題和編寫(xiě)空間結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言（GSQL）的能力。最后，為讓學(xué)生體驗(yàn)、實(shí)踐空間數(shù)據(jù)庫(kù)從概念到構(gòu)建的全流程，設(shè)計(jì)藍(lán)湖地區(qū)基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)案例（圖3）。通過(guò)實(shí)驗(yàn)案例，強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果，增強(qiáng)學(xué)生專業(yè)理解力、實(shí)驗(yàn)沉浸感和學(xué)科歸屬感。

圖3 藍(lán)湖地區(qū)空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)案例（引自文獻(xiàn)[4]）Fig.3 Experimental cases of spatial database of Lanhu area（From literature [4]）

此外，實(shí)驗(yàn)案例完全基于開(kāi)源軟件平臺(tái)。開(kāi)源空間數(shù)據(jù)庫(kù)能夠降低教學(xué)和使用成本，有助于深入理解理論知識(shí)，具有開(kāi)放源代碼和緊跟技術(shù)發(fā)展新趨勢(shì)等優(yōu)點(diǎn)。本文選擇開(kāi)源GIS平臺(tái)軟件QGIS和開(kāi)源空間數(shù)據(jù)庫(kù)PostGIS作為軟件平臺(tái)。軟件組合適用范圍廣（Linux、Windows和Mac OS操作系統(tǒng)均適配），且小巧精悍、功能全面、易操作和理解。并與Oracle Spatial、SQLServer等系列商業(yè)空間數(shù)據(jù)庫(kù)理論、體系、概念一致，學(xué)習(xí)成果易移植[2,4]。此外，軟件平臺(tái)也可以與現(xiàn)有的GIS平臺(tái)如ArcGIS、ArcSDE等兼容，可以從軟件角度與地理信息系統(tǒng)原理、空間分析、時(shí)空大數(shù)據(jù)分析等其他課程形成課程鏈，易于學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)軟件和方法。

實(shí)驗(yàn)案例體系的另一個(gè)特色是強(qiáng)調(diào)學(xué)生編寫(xiě)GSQL的能力。結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言是與數(shù)據(jù)庫(kù)交互的核心工具[1-2]。因此對(duì)于空間數(shù)據(jù)庫(kù)而言，空間結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言是空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程及其實(shí)踐的關(guān)鍵內(nèi)容之一，也是空間數(shù)據(jù)庫(kù)區(qū)別于其他專業(yè)相關(guān)課程的特色所在。掌握GSQL是學(xué)生理解和運(yùn)用空間數(shù)據(jù)庫(kù)理論與技術(shù)的根本。因此，在實(shí)驗(yàn)案例體系中，設(shè)計(jì)了國(guó)家-河流-城市數(shù)據(jù)庫(kù)和藍(lán)湖地區(qū)基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)兩個(gè)重要案例，強(qiáng)化學(xué)生編寫(xiě)GSQL的能力。同時(shí)GSQL編寫(xiě)過(guò)程中也融合了地理學(xué)問(wèn)題和空間分析的一些概念，可與相關(guān)課程有效銜接，能夠擺脫編程實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的枯燥感，進(jìn)而消除理論知識(shí)與應(yīng)用實(shí)踐的斷檔，增強(qiáng)學(xué)生專業(yè)理解力、實(shí)驗(yàn)沉浸感和學(xué)科歸屬感，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力。

2.3 前沿技術(shù)定位與組織

空間數(shù)據(jù)庫(kù)是理論和技術(shù)發(fā)展迅速的學(xué)科，課程體系不僅要介紹經(jīng)典理論的精髓，還要合理組織和引入創(chuàng)新型技術(shù)。課程體系設(shè)計(jì)需要與時(shí)俱進(jìn)，跟蹤數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域的新思想與新技術(shù)，結(jié)合信息技術(shù)成熟度曲線，對(duì)不同時(shí)期的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)進(jìn)行定位（圖4），進(jìn)而梳理相關(guān)前沿技術(shù)的發(fā)展情況和功能定位，讓學(xué)生了解前沿技術(shù)的核心思想、功能、作用，對(duì)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)有所判斷。課程體系通過(guò)引入?yún)^(qū)塊鏈、地理大數(shù)據(jù)等前沿思想與技術(shù)，拓展學(xué)生視野，啟發(fā)創(chuàng)新思維，使學(xué)生既吸收傳統(tǒng)技術(shù)之精華、又注入創(chuàng)新技術(shù)之活力，培養(yǎng)出與時(shí)代社會(huì)需求相接軌的人才，為后續(xù)創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。

圖 4 空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)成熟度曲線Fig.4 Spatial database technology maturity curve

2.4 教學(xué)方法改進(jìn)

為了提高課程體系的銜接性和保持空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程的獨(dú)特性，通過(guò)鏈?zhǔn)浇虒W(xué)模式和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，提高授課效果。首先，在課程內(nèi)容設(shè)計(jì)上注意與其他相關(guān)專業(yè)課程溝通，協(xié)調(diào)教學(xué)內(nèi)容，做到既有聯(lián)系，又不重復(fù)和沖突。同時(shí)在課程內(nèi)容和教學(xué)過(guò)程中對(duì)比分析寄生式空間數(shù)據(jù)庫(kù)（如ArcSDE、GeoDatabase）與融合式空間數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)的區(qū)別與聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的獨(dú)特性。其次，以開(kāi)源軟件為基礎(chǔ)，構(gòu)建包容和擴(kuò)展的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，與其他課程在軟件層面形成鏈?zhǔn)秸n程。最后，利用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生深入理解和掌握空間數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)和前沿技術(shù)，以達(dá)到舉一反三、觸類旁通。

3 結(jié) 論

結(jié)合空間數(shù)據(jù)庫(kù)長(zhǎng)期科研與日常教學(xué)融合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，全面梳理空間數(shù)據(jù)庫(kù)核心理論知識(shí)，形成完整的課程內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)案例體系，提出采用完全開(kāi)源的軟件平臺(tái)替代現(xiàn)有商業(yè)化GIS軟件并結(jié)合空間數(shù)據(jù)庫(kù)搭建教學(xué)實(shí)踐平臺(tái)，形成系統(tǒng)、完備的空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系。近年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐表明，科研-教學(xué)-應(yīng)用新型教學(xué)方法，能夠有效解決空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系建設(shè)中存在的關(guān)鍵問(wèn)題。同時(shí)，通過(guò)改進(jìn)教學(xué)方法，利用鏈?zhǔn)浇虒W(xué)模式和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法能夠較好改進(jìn)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的課程銜接性和獨(dú)特性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)學(xué)生專業(yè)理解力、實(shí)驗(yàn)沉浸感和學(xué)科歸屬感，達(dá)到課程的培養(yǎng)目標(biāo)。