面向社會需求的GIS二次開發(fā)課程教學(xué)改革

李小龍　滑珺　譚永濱

摘要：為緩解相關(guān)企事業(yè)單位對GIS開發(fā)人員的巨大需求與學(xué)生就業(yè)困難的矛盾，提出了一種面向社會需求的GIS二次開發(fā)課程教學(xué)改革方案。分別從課程體系、案例任務(wù)、人才需求、抽簽答辯等四個方面進行改革，提高學(xué)生動手能力。

關(guān)鍵詞：GIS二次開發(fā)；社會需求；教學(xué)改革；任務(wù)庫；答辯

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）49-0117-03

一、引言

地理信息科學(xué)（Geographic Information Science，GIS）是地理學(xué)、測繪學(xué)及計算機科學(xué)相結(jié)合的交叉學(xué)科，以信息技術(shù)（Information Technology，IT）為基礎(chǔ)，對地理空間數(shù)據(jù)進行管理與應(yīng)用，分析自然和社會現(xiàn)象空間分布、相互關(guān)聯(lián)及時空變化規(guī)律，并進行地圖可視化。自上世紀(jì)60年代問世以來，GIS每一步發(fā)展都緊隨計算機技術(shù)變革的腳步。2017年GIS相關(guān)產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模達5000億元以上，同時，全國開辦GIS專業(yè)的高校也已超過180所，但由于GIS教學(xué)與實際應(yīng)用脫節(jié)，往往出現(xiàn)企業(yè)招聘難與專業(yè)學(xué)生就業(yè)難同時存在的奇特矛盾現(xiàn)象[1]。作者查詢了“51job”“智聯(lián)招聘”“3S招聘網(wǎng)”等招聘網(wǎng)站，調(diào)查顯示，GIS開發(fā)與研發(fā)崗位需求最大。為此，在高校專業(yè)教學(xué)過程中應(yīng)十分重視動手能力的培養(yǎng)。

“GIS二次開發(fā)”是GIS專業(yè)的核心課程之一，具有較強的理論性、技術(shù)性、應(yīng)用性和實踐性[2]，綜合運用理論知識和編程技術(shù)，完成應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)的功能設(shè)計與開發(fā)實現(xiàn)。該課程多在大三開設(shè)，旨在培養(yǎng)學(xué)生從事GIS應(yīng)用軟件二次開發(fā)的能力，對學(xué)生后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計及工作應(yīng)聘具有重要影響。該課程以往的教學(xué)改革多從參加競賽[3，4]、參與項目[5]、利用案例與任務(wù)[6，7]等方面開展，較少從社會需求方面綜合分析[8，9]，而滿足社會需求恰恰是最主要的目標(biāo)。為解決招聘難與就業(yè)難的雙重矛盾，在GIS二次開發(fā)教學(xué)中應(yīng)緊密跟蹤行業(yè)動向，提高學(xué)生動手能力[10]。下面結(jié)合社會需求，探討GIS二次開發(fā)的特點、教學(xué)中的問題及教學(xué)方法改革。

二、GIS二次開發(fā)教學(xué)中的問題

根據(jù)課程特點和作者近年的教學(xué)經(jīng)驗，并結(jié)合對相關(guān)調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)在GIS二次開發(fā)教學(xué)過程中存在以下主要問題。

（一）教學(xué)內(nèi)容零散

教師在授課過程中，多以基本GIS功能的編程實現(xiàn)為主，如空間數(shù)據(jù)讀寫、可視化、空間分析等，較少結(jié)合行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，融合GIS功能，去解決業(yè)務(wù)中的實際問題。學(xué)生掌握知識內(nèi)容零散，不利于理順知識脈絡(luò)，容易遺忘。

（二）教學(xué)手段傳統(tǒng)

傳統(tǒng)的教學(xué)手段為“上課講PPT—下課留作業(yè)—實驗課練手”，學(xué)生機械地完成各自的基本學(xué)習(xí)內(nèi)容，缺乏互動性，不適合培養(yǎng)實踐性和團隊合作性要求較高的GIS二次開發(fā)人才。

（三）學(xué)習(xí)積極性不高

由于該課程需要具有一定的GIS軟件應(yīng)用和程序開發(fā)能力，對多數(shù)學(xué)生來說，門檻較高，難度較大，產(chǎn)生了畏懼心理。此外，學(xué)生不了解社會需求的趨勢，也缺少就業(yè)壓力的驅(qū)動，對課程的重視程度不夠。

（四）成績考核形式單一

學(xué)生成績組成多以“平時表現(xiàn)（10%）+實習(xí)報告（30%）+期末考試（60%）”組成，并且考核內(nèi)容相同，使得背誦能力強和文檔寫作好的學(xué)生容易獲得高分，這對于實踐性要求較高的GIS二次開發(fā)課程來說，不能反映學(xué)生真實的學(xué)習(xí)效果，缺乏區(qū)分度。

三、GIS二次開發(fā)教學(xué)方法改革

針對課程教學(xué)中存在的問題，提出具體教學(xué)改革的方法。

（一）加強課程體系建設(shè)

在前序課程的理論教學(xué)中，要循序漸進逐步深入[11]。理論部分，先學(xué)習(xí)地圖學(xué)、GIS原理與空間分析等課程，了解地圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及符號表達，掌握GIS的定義、功能結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)描述與管理、分析可視化等，理解緩沖區(qū)分析、疊置分析、網(wǎng)絡(luò)分析及三維地形分析等空間分析方法；程序開發(fā)部分，先學(xué)習(xí)C程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、GIS程序設(shè)計基礎(chǔ)等課程，掌握編程語言的語法與程序結(jié)構(gòu)，理解數(shù)據(jù)組織與底層功能實現(xiàn)；實踐部分，先學(xué)習(xí)GIS軟件應(yīng)用、GIS工程設(shè)計與應(yīng)用、空間數(shù)據(jù)庫原理等課程，了解GIS功能結(jié)構(gòu)，掌握GIS需求分析與軟件設(shè)計，以及數(shù)據(jù)存儲與訪問。

在前序課程的實踐教學(xué)中，基礎(chǔ)軟件、開發(fā)工具包、編程語言、編程環(huán)境等盡量一致。比如，可使用C、C++及C#為主的編程語言，其語法規(guī)則相似，編程環(huán)境也可統(tǒng)一（Visual Studio），減少學(xué)生為掌握一門新的編程語言而浪費的時間。

（二）構(gòu)建合理的案例庫及任務(wù)庫

案例庫是指教學(xué)過程中師生共同探討的開發(fā)實例集合，包含需求描述、設(shè)計思路、源代碼及示例數(shù)據(jù)，而任務(wù)庫則是指學(xué)生課后需要完成的程序開發(fā)類作業(yè)的集合，包含需求描述、設(shè)計提示及示例數(shù)據(jù)。案例庫和任務(wù)庫（以下簡稱“兩庫”）是教師教學(xué)的主要內(nèi)容，也是訓(xùn)練學(xué)生提高GIS二次開發(fā)動手能力的主要資源，兩庫建設(shè)的合理性是影響教學(xué)質(zhì)量的主要因素之一。

兩庫的建設(shè)需要遵循以下三點要求：首先，內(nèi)容涵蓋所有知識點，包括數(shù)據(jù)組織與處理、查詢檢索、空間計算分析、地圖可視化等；其次，邀請企業(yè)共同參與兩庫建設(shè)，以企業(yè)近期相關(guān)項目為基礎(chǔ)，經(jīng)過內(nèi)容抽取與改造，形成案例或任務(wù)，使之符合教學(xué)大綱要求的同時，也與社會需求接軌；最后，對案例和任務(wù)進行類別劃分，案例分為易、中、難，而任務(wù)劃分為模仿型、擴展型和開放型，每種任務(wù)設(shè)置不同的滿分分?jǐn)?shù)。模仿型任務(wù)主要以模仿案例中的內(nèi)容為主，任務(wù)中列出詳細需求、解決思路、參考提示等；擴展型任務(wù)是對模仿型任務(wù)的深入探索及綜合應(yīng)用，提高難度，任務(wù)中同樣列出詳細需求、解決思路、參考提示等；開放型任務(wù)只列出基本的需求，主要靠任務(wù)選擇者根據(jù)需求自由設(shè)計并實現(xiàn)相關(guān)功能。

（三）激發(fā)學(xué)習(xí)積極性

學(xué)習(xí)態(tài)度是影響GIS二次開發(fā)學(xué)習(xí)效果的重要因素之一，必須激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[12]。可以通過以下四點提高學(xué)習(xí)興趣：首先，在教學(xué)內(nèi)容上要體系完整、由淺入深、逐步引導(dǎo)，降低入門門檻，通過完成小的功能，提升學(xué)生的自信心，消除畏懼心理；其次，從產(chǎn)業(yè)發(fā)展及社會需求角度，分析本課程學(xué)習(xí)的必要性，一方面，從近年GIS產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值逐年增長情況，年均增長率超過30%，2017年總產(chǎn)值超過5000億元，說明GIS行業(yè)發(fā)展前景廣闊，就業(yè)機會增多，另一方面，從網(wǎng)絡(luò)招聘信息中統(tǒng)計GIS崗位設(shè)置、需求人數(shù)及薪資待遇等角度分析，說明從事GIS開發(fā)工作的優(yōu)勢；其次，分析國內(nèi)各知名高校從事GIS研究的優(yōu)勢，證明不僅企事業(yè)單位急需GIS開發(fā)人員，高校研究生導(dǎo)師也傾向錄取開發(fā)基礎(chǔ)扎實、動手能力強的學(xué)生；最后，講述本校優(yōu)秀畢業(yè)生及業(yè)內(nèi)知名人士的經(jīng)歷，說明具有GIS開發(fā)能力，會增加成功的機會，利用榜樣的力量，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的動力。

（四）豐富成績考核形式

為體現(xiàn)實踐類課程真實的教學(xué)效果，應(yīng)豐富考核形式，提高區(qū)分度[13]。成績考核的形式仍為“平時成績+期末考試+實驗”，但是所包含的內(nèi)容及分?jǐn)?shù)占比有所不同。平時成績占總成績比例提高到15%，考核內(nèi)容主要包括到課率、作業(yè)完成情況及課堂表現(xiàn)，其中，課堂表現(xiàn)不僅參考平時回答問題態(tài)度，同時重點參考在參與案例分組討論過程中的積極性和合理性。期末考試采用筆試形式，占總成績的比例降到35%，主要考查學(xué)生對相關(guān)常識、基本概念與方法等理論知識的掌握情況。實驗分為獨立完成的基本實驗和分組完成的高級實驗，占總成績的比例提高到50%，其中前者占比30%，后者占比20%，主要考查學(xué)生動手編寫程序及解決問題的能力。

實驗部分的改革是此課程教學(xué)改革的重點?；緦嶒炓阅７滦腿蝿?wù)為主，內(nèi)容盡量涵蓋課堂上所學(xué)的GIS二次開發(fā)基本知識點，包括數(shù)據(jù)管理、編輯、分析及可視化等?；緦嶒炓竺總€學(xué)生在指定任務(wù)組中自由選擇三個任務(wù)，獨立完成并撰寫實驗報告，最后進行任務(wù)完成情況的答辯。由于學(xué)生較多，為節(jié)省時間，令學(xué)生現(xiàn)場抓鬮抽取其中一個需要答辯的任務(wù)，綜合評判現(xiàn)場答辯情況及實驗報告，給予相應(yīng)的基本實驗分?jǐn)?shù)，其過程如圖1所示。而高級實驗以擴展型和開放型任務(wù)為主，要求學(xué)生組隊完成，2—4個人一組，每組選取一個難度適合自己的任務(wù)，組員間充分討論，分工合作，進行系統(tǒng)設(shè)計、程序開發(fā)及撰寫實驗報告。高級實驗要求現(xiàn)場隨機抽取各小組一名成員進行答辯，其成績作為所在小組成員答辯環(huán)節(jié)的成績，結(jié)合小組提交的一份實驗報告，給出高級實驗分?jǐn)?shù)，其過程如圖2所示。

高級實驗實施過程中有以下優(yōu)點：首先，分組完成，可以提高學(xué)生團隊精神，小組成員間可以相互學(xué)習(xí)；其次，現(xiàn)場隨機抽取答辯人，避免“搭順風(fēng)車”現(xiàn)象，使得人人都需要了解任務(wù)設(shè)計與實現(xiàn)的全過程；最后，自由選取不同難度的任務(wù)，可增加區(qū)分度，使喜愛思考、開發(fā)能力強的同學(xué)脫穎而出，獲取更高的分?jǐn)?shù)，激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性。

四、結(jié)語

GIS二次開發(fā)作為GIS專業(yè)核心課程之一，具有很強的技術(shù)性與實踐性，其教學(xué)模式必須以社會需求為導(dǎo)向，提高學(xué)生的實踐動手能力和適應(yīng)社會合作與競爭的能力。本次課程教學(xué)改革中充分引入社會資源，利用企業(yè)真實項目構(gòu)建案例庫與任務(wù)庫，讓學(xué)生模擬解決實際行業(yè)問題，使教學(xué)與社會需求接軌。同時，采用答辯形式進行成績評定，能夠客觀地展現(xiàn)學(xué)習(xí)效果，突出優(yōu)秀人才。經(jīng)過近兩年的教學(xué)實驗，發(fā)現(xiàn)撰寫開發(fā)類畢業(yè)論文及從事開發(fā)類工作的學(xué)生數(shù)量逐年增多，就業(yè)難度逐漸降低，可見本次教學(xué)改革取得了一定的正面效果。本文只針對一門課程進行教學(xué)改革嘗試，而學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)，需要其他相關(guān)課程的共同努力，不斷交流學(xué)習(xí)，提高教學(xué)質(zhì)量。

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