测绘工程专业“GIS软件设计”课程教学探讨

余 旭 ,马 莉,张兴福

(广东工业大学 土木与交通工程学院,广东 广州 510006)

测绘工程专业“GIS软件设计”课程教学探讨

余 旭 ,马 莉,张兴福

(广东工业大学 土木与交通工程学院,广东 广州 510006)

结合“GIS软件设计”课程的教学实践,针对测绘工程专业的培养目标,论述“GIS软件设计”课程的课程目标、课程特点和教学要求,对教学设计进行探讨,提出教学建议。

测绘工程专业;地理信息系统;软件设计;教学

1998年国家教委正式颁布了我国经过第四次全面修订的《普通高等学校本科专业目录》。在这个专业目录中,将测绘科学的大地测量、测量工程、摄影测量与遥感(部分)和地图学等4个本科专业合并为一个测绘工程专业。测绘工程专业设置是高等学校测绘学科人才培养规格的重要标志,是为了使培养的人才具备扎实的基础知识、较宽的专业口径,并具有较强的工作适应性和实践能力[1],成为具有较强的工作适应性和管理能力,具有技术性和管理性的复合性人才。鉴于测绘工程专业覆盖范围较广的特点,近年来一些测绘教育工作者对调整后的本科专业教学进行了许多有益的探讨,不同高校根据其办学经验及相关专业的特色,形成了各自的教学体系和人才培养模式[1-10]。“测绘学”最原始的定义是“测量”和“绘图”。但从20世纪90年代开始,“3S”技术已普遍应用于测绘生产中。现代测绘科学实际是以“3S”技术为核心内容的高新科技体系[2],这也使得测绘学科所涵盖的专业范围得到了很大的扩展。作为集数据采集、存储、处理、管理、分析及决策于一体的地理信息系统,近些年在测绘工程专业的课程体系中也得到了充分的重视,在教学过程中不仅要培养学生的 GIS软件的应用能力,而且更重视培养学生的 GIS软件设计与开发能力。基于此,测绘工程专业在调整教学体系时,新增了“GIS软件设计”这门课程。“GIS软件设计”作为测绘工程专业一门重要的专业方向课,实践性与理论性非常强,并且具有较强的跨学科特点。因此,针对现代测绘工程专业的特点,“GIS软件设计”的教学内容、教学方式、方法也具有一定的特殊性。本文对该课程的课程设置目标、课程特点与基本要求,教学内容以及教学设计进行探讨。

1 教学目标

“GIS软件设计”是测绘工程本科专业学生的一门应用性很强的课程。GIS软件设计是在完成地理信息系统原理、C语言程序设计、数据库原理及应用、VB程序设计等基础课程学习后,综合运用 GIS理论与计算机科学理论,以满足应用为目的,在遵循地理信息系统标准前提下,设计和开发具有明确针对性的应用信息系统。通过本课程学习,使学生具有应用型地理信息系统的开发能力,熟悉地理信息系统空间数据库系统设计步骤、内容和方法,掌握应用项目组织和管理策略,掌握地理信息系统软件工程体系和各种开发途径,熟悉地理信息系统标准化的主要内容。

2 课程特点与基本要求

2.1 课程特点

1)“GIS软件设计”是一门具有学科交叉性特征的课程。该课程涉及到 GIS基本原理、软件工程、数据库原理、高级语言程序设计、测量学、地理学等多个学科的内容,具有较为明显的学科交叉性。

2)“GIS软件设计”是一门知识迅速发展中的课程。随着计算机软硬件技术的发展,当前 GIS基础软件与应用软件都发展很快,对 GIS软件设计与开发也提出了更高的要求。因此,只有经常阅读与GIS软件设计有关的文献资料,才能掌握 GIS的前沿动态,不断提高学习者的业务水平。

3)“GIS软件设计”是一门实践性很强的课程。要进行GIS软件设计无论是在软件设计理论、软件设计工具的运用、软件开发等方面都重视技能训练,强调理论联系实际,要求将所学的理论与开发方式用于具体开发设计与实践工作中。

2.2 基本要求

1)理论:使学生较好地掌握 GIS软件开发的基本理论、知识和技能,了解地理信息系统的主要应用领域和发展方向,学习 GIS软件设计的思维方式和研究方法,为从事应用型地理信息系统的设计与开发奠定基础。

2)实验:熟悉 GIS软件的二次开发的基本原理,熟练掌握一种组件式 GIS软件开发平台的基本架构与主要组件库的基本功能,具备开发 GIS基本功能的能力。具体地说,就是借助已有的VB6.0技能和 GIS理论,结合 SuperM ap Objects 2008组件式 GIS创建实际的 GIS应用。

3 教学设计

3.1 教学参考书的选择

由于“GIS软件设计”这门课程在各个学校开设的时间不长,这方面的教材比较少。考虑到软件设计的一些设计原理与方法的通用性,在教学过程中参考了张海藩编写的《软件工程导论》(第五版);同时考虑到 GIS软件设计的一些特殊性,教学的基本内容则依据吴信才等编写的《地理信息系统设计与实现》(第二版);由于本课程还涉及到基于 GIS二次开发的内容,因此,选择了 SuperMap Objects 2008的开发教程作为参考书。此外,还列出部分书目清单,要求学生自学计算机高级编程语言的相关知识。

3.2 开发环境的确定

该课程是在学生学习了C语言、VB程序设计等高级语言以及M atlab等应用软件之后开设的。学生虽然学习了C语言,除个别同学自学了VC之外,大部份同学基本不具备VC的开发能力,如果为了可视化编程而直接选择VC作为开发环境,在有限的学时内,学生难以掌握基本开发技能。Matlab软件以矩阵的形式处理数据,将高性能的数值计算和可视化集成在一起,提供了大量的内置函数,从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和程序语言设计工作,使繁琐、枯燥的数值计算变成一种简单、直观的可视化操作过程,能较准确地标记样本数据点和绘出拟合曲线,已成为国际公认的最优秀的科技应用软件。但是考虑到GIS需要管理海量的空间数据和属性数据,对可视化的性能与效果要求很高,具有强大计算能力的Matlab也不适合作为本课程的开发环境。结合学生已有的开发基础,以及.net环境的执行效率与复杂性,本课程选择了Visual Basic 6.0作为高级语言开发环境。为了充分利用现有资源,在二次开发控件方面,选择了SuperMap Objects 2008。

3.3 教学内容的安排

“GIS软件设计”是我校测绘工程专业的一门重要的专业方向理论课。目前该课程总学时为40学时,其中包括6学时的上机实习。针对我校测绘工程专业课程开设情况,“GIS软件设计”课程的教学内容如表1所示。

本课程安排3次上机实验,分别是:VB6.0程序设计方法与数据库访问、SuperM ap Objects控件的使用和利用SuperM ap Objects控件进行空间查询与数据编辑。每次上机实验都要求提交实验报告以及相应的程序源代码,以检验学生理论学习的效果。

3.4 教学方法的运用

“GIS软件设计”课程教学主要采用多媒体等现代教学方法与传统教学方法相结合、理论教学与实践教学相结合、与其它课程教学相结合的方式。可以针对不同的教学内容采用不同的教学方式。例如,在讲解 GIS软件设计的相关理论基础时,可进行启发式教学,鼓励学生提出问题、思考问题、解决问题;研究式教学方法也很重要,采用研究的方式与学生讨论过去、现在、将来的发展方向来阐述问题;互动式教学是课程讲授的一种有效的教学方法,在教学过程中采用这种方法,可以营造良好的课堂气氛,有助于教学质量的提高。

表1 “GIS软件设计”课程教学内容

3.5 考核形式的设置

为了培养学生的创造性思维、综合素质和拓宽知识面,课程的考核形式应从考试方法和考试内容2方面着手。本课程主要采用平时考核和最终试卷考试相结合的方式对学生进行考核。由于本课程开设时间较短而没有一本完整的教材,就需要参考较多的相关教材,因此,在教学过程中要求学生上交相关的读书报告,以此作为考核标准之一;平时的出勤率、作业完成情况以及上机实验和试验报告的撰写也都作为平时成绩进行计算。学生最终的成绩由3个部分组成:平时作业和出勤率占10%,实验占20%,期末考试占70%。对于考试内容的改革,除了考查学生对基本知识掌握的程度,在试卷中增大与实习相关的软件操作题和一些应用系统开发的分析论述题目,有利于引导学生脱离死记硬背。适量的增大该类题目有较好的区分度,能较好的体现教学效果,同时促进学生的学习积极性。

4 教学建议

4.1 编写适合测绘专业特点的教材

作为一门具有交叉学科特点的课程,“GIS软件设计”在各个学校开设的历史不长,目前还没有一本或者一套完整的适合测绘专业的教材。较早开设该课程的专业大多为地图学与地理信息系统专业,而测绘工程专业学生的学习背景和这个专业的学生的学习背景有很大差别。由于专业背景的不同,测绘工程“GIS软件设计”的教学内容应该有所差异,才能有利于本专业对于该课程教学开展。为了教学的系统性和完整性,以便于学生学习,编写适合测绘专业特点的教材也是当务之急。

4.2 合理设计先修课程的教学形式

任何一门专业课的开设都是以先修课程为基础的。在理论教学中发现,学生对 GIS基础知识理解不够深入,使得教师在教学过程中要先讲先修课程的内容;学生上机实验所具有的动手能力也表明,类似于通识教育的高级语言程序设计难以满足应用型GIS开发的基本要求。因此,应改变作为本门课程的先修课程的教学形式,使之更适合于测绘专业学生学习,以利于后续课程的开展。

4.3 增加课程设计

“GIS软件设计”是一门实践性较强的课程,仅仅6学时的实验远远达不到实践教学的目的。因此,建议增加2周的课程设计或者课程实习,让学生通过课程设计达到对 GIS软件设计与开发过程的理解、掌握和综合运用。在实验阶段,学生已基本掌握了GIS软件设计的基本理论知识和程序开发技能,但知识还有待系统化并加强动手能力。因此,在课程设计阶段,就要通过综合学习,将学过的知识综合起来并加以应用,达到培养学生动手能力和创新意识的目的。可以将学生分为几个实习小组,每组布置不同的实习任务,由组员相互配合,在规定的时间内完成小型 GIS应用系统的设计与开发任务。通过有针对性的课程设计,使学生将 GIS软件设计的理论与实际开发应用联系起来,使理论与实际有机结合起来,以达到良好的教学效果。

5 结束语

地理信息系统的发展为测绘工程专业的飞速发展带来新的生命力,提供了新的契机。为此,在测绘工程专业设置地理信息系统方向也是测绘信息化的要求,是顺应时代发展的需要。“GIS软件设计”作为当前测绘工程专业的一门重要的专业方向理论课,具有理论性与实践性都较强的特点。因此,要改变传统教学观念,不断革新教学方法,充分调动学生的学习积极性,提高学生的学习兴趣,更好地讲授GIS软件设计这门课程,力争培养出具有良好测绘背景的地理信息系统综合人才。

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[2]周文国,孙彩敏.测绘工程专业创新人才培养模式的探索[J].测绘通报,2005(5):62-64.

[3]王新洲.对21世纪测绘教育的初步思考[J].测绘通报,1999(11):38-39.

[4]盛业华,张书毕,宋金铃.从“数字地球”看测绘工程专业的教育改革[J].测绘软科学研究,2001,7(4):30-33.

[5]许才军.测绘工程专业课程创新体系初探[J].测绘通报,2007(11):74-77.

[6]林卉,赵长胜,吴庆忠.测绘工程专业课教学改革的思考与对策[J].高等理科教育,2005(5):87-90.

[7]张廷斌,秦岩宾,高雅萍.测绘工程专业知识结构合理化设计初探[J].测绘通报,2003(11):64-66.

[8]史富贵.测绘工程专业课程设置和教学计划的探讨[J].矿山测量,2004(1):56-57.

[9]宁津生,杨凯.从数字化测绘到信息化测绘的测绘学科新进展[J].测绘科学,2007,32(2):5-11.

[10]尹晖,郭际明,罗档.测绘工程双语教学模式的探讨与实践[J].测绘通报,2006(11):74-77.

Discussion on course teaching of GISSoftware Design for Surveying and Mapping Specialty

YU Xu,M A Li,ZHANG Xing-fu
(Faculty of Civil and Transpo rtation Engineering,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510006,China)

Combining w ith the p ractice of the GISSoftware Design course and aiming at the training goalsof the Surveying and M apping Specialty,the course’s teaching targets,curriculum characteristics and teaching requirements are dissertated,and the teaching designs are mo re deep ly exp lo red.Finally,some teaching suggestions are put fo rw ard.

Surveying and M apping Specialty;GIS;softw are design;teaching

G642

A

1006-7949(2010)04-0077-04

2009-11-19

高等学校特色专业建设专项基金资助项目(TS11650);广东省名牌专业建设专项基金资助项目

余 旭(1977-),男,讲师,博士.

[责任编辑张德福]