關(guān)于《GIS開發(fā)與應(yīng)用》教學(xué)及創(chuàng)新實踐的探討

馮永玖　高峰　李陽東　馮貴平　楊曉明

【摘 要】《GIS開發(fā)與應(yīng)用》是地理信息系統(tǒng)（GIS）的重要實踐性課程，是使學(xué)生從GIS理論與方法的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向GIS工程應(yīng)用的必修課程。本文從實踐手段改革、精細(xì)化實施過程、課程考核方式和校企合作的培養(yǎng)模式4個方面論述了改進(jìn)《GIS開發(fā)與應(yīng)用》課程的具體方法，為提高該課程的教學(xué)效果、培養(yǎng)大學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力打造一門從師資到教學(xué)方法都優(yōu)良的核心課程。該課程的改革，為上海海洋大學(xué)GIS類課程的建設(shè)奠定了堅實的基礎(chǔ)，并有望將其推廣到外省市進(jìn)行教學(xué)實踐應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】地理信息系統(tǒng)開發(fā)；GIS應(yīng)用；程序設(shè)計；教學(xué)改革；創(chuàng)新實踐

中圖分類號： F426.63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）17-0006-002

Discussion on Teaching and Innovation Practice of "GIS Development and Application"

FENG Yong-jiu GAO Feng LI Yang-dong FENG Gui-ping YANG Xiao-ming

（College of Marine Science，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China）

【Abstract】"GIS development and application" is an important practical course of geographic information system （GIS），which is a compulsory course for students to shift from GIS theory and method learning to GIS engineering application.This paper discusses the concrete methods of improving the course of "GIS development and application" from four aspects： the reform of practice，the implementation process of refinement，the way of curriculum assessment and the mode of cooperation between schools and enterprises. In order to improve the teaching effect and cultivate the practice of college students Innovation ability to build a teacher from the teaching methods are excellent core courses.The reform of the course has laid a solid foundation for the construction of GIS courses in Shanghai Ocean University，and is expected to be extended to other provinces and cities for teaching practice.

【Key words】Geographic Information System Development；GIS Application；Programming；Teaching Reform；Innovation Practice

0 引言

據(jù)統(tǒng)計，全球80%的數(shù)據(jù)與空間位置有直接或間接的聯(lián)系。具有明顯空間屬性的數(shù)據(jù)來自地球表面，是對地物的位置、形狀和特征的客觀描述，如土地利用、道路交通、水系分布、海洋環(huán)境等。這些數(shù)據(jù)和領(lǐng)域已被大眾所熟識。然而，大量的其他數(shù)據(jù)看似與空間位置沒有顯著的關(guān)系，但實際上它們與空間的聯(lián)系是非常緊密的，如人口、景點、賓館、訂餐、經(jīng)濟(jì)、交通出行等，這些現(xiàn)象或事物都是發(fā)生或存在于一定空間位置上的。當(dāng)人們使用網(wǎng)絡(luò)上免費的APP解決生活的問題時，均需要獲取使用者的精確位置，以確定最佳的解決方案。這些案例均和地理信息系統(tǒng)（GIS）有必然的聯(lián)系，因此GIS并不是一個流于紙上的理論方法，而是與人們的生活息息相關(guān)的科學(xué)。因此，許許多多的高等學(xué)校均開設(shè)了與GIS相關(guān)的課程，并將GIS應(yīng)用到各種各樣的領(lǐng)域來解決其中存在的空間問題?！禛IS開發(fā)與應(yīng)用》是GIS科學(xué)中的實踐性課程，是實現(xiàn)從理論、方法到應(yīng)用的重要途徑，對培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和GIS工程實踐能力具有舉足輕重的作用。

在上海海洋大學(xué)，《GIS開發(fā)與應(yīng)用》的教學(xué)目標(biāo)是，通過教與學(xué)使學(xué)生掌握GIS的一般功能和應(yīng)用領(lǐng)域、基本具備利用現(xiàn)有GIS開發(fā)工具來解決實際問題的能力，掌握自定義GIS軟件開發(fā)的一般過程、熟悉主流開發(fā)環(huán)境、掌握用戶定制GIS的基本編程技能技巧，增強(qiáng)該專業(yè)學(xué)生應(yīng)用GIS來解決海洋領(lǐng)域相關(guān)實際問題的能力，同時拓寬該專業(yè)學(xué)生今后開展海洋領(lǐng)域工作的范圍。

1 GIS開發(fā)課程的教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容

在教學(xué)過程中，GIS程序設(shè)計不是獨立于空間數(shù)據(jù)的，因此除了通用的GIS功能，必須基于某種空間數(shù)據(jù)而建立GIS應(yīng)用程序。相關(guān)的空間數(shù)據(jù)包括矢量數(shù)據(jù)（面域數(shù)據(jù)、線裝數(shù)據(jù)、點狀數(shù)據(jù)）、矢量數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)等。在進(jìn)行GIS程序設(shè)計和開發(fā)時，考慮它們之間的相同點和不同特性，實施針對性開發(fā)和應(yīng)用。有關(guān)GIS開發(fā)課程涉及的內(nèi)容和學(xué)生需要掌握的知識點和實踐技能包括：

（1）有關(guān)GIS理論與方法的緒論：GIS的概念、原理與功能、商業(yè)GIS與自定義GIS的特點與優(yōu)點、國內(nèi)外幾種著名的GIS商業(yè)平臺軟件介紹，如ArcGIS、SpuerMap GIS和MapGIS等。endprint

（2）GIS的編程基礎(chǔ)：GIS的基本原理及ArcGIS的基本使用，圖層的加載、查詢，要素數(shù)據(jù)的編輯，以及地圖的排版等技術(shù)。

（3）GIS開發(fā)的初階技術(shù)：學(xué)習(xí)GIS編程的通用語言（VB.NET或C#），學(xué)會使用其中一種語言進(jìn)行GIS開發(fā)。開發(fā)GIS應(yīng)用程序所使用的編程環(huán)境為VS.NET，并且要求掌握VS.NET環(huán)境下常用的編程技巧。

（4）ArcGIS開發(fā)平臺使用：學(xué)習(xí)使用ArcGIS Desktop開發(fā)平臺，掌握VS.NET環(huán)境下的ArcGIS Engine開發(fā)技術(shù)。

（5）掌握ArcGIS控件使用：使用常見的ArcEngine控件，包括主地圖控件MapControl、地圖排版控件PageLayout、圖例控件ToccControl、以及工具欄控件ToolbarControl等。

（6）ArcObjects編程模型使用：使用ArcObjects和ArcEngine的主要模型，包括GeoDatabase、Geometry、Display和Carto等。

（7）ArcGIS開發(fā)實例：根據(jù)編程實例綜合使用MapControl、PageLayout、ToocControl、ToolbarControl、GlobalCore和SymbolgyControl控件，實現(xiàn)要素數(shù)據(jù)的查詢顯示、編輯、處理與分析等基本功能。

（8）程序的部署與打包：掌握ArcGIS Engine自定義程序部署，以及GIS應(yīng)用程序的安裝打包。

2 教學(xué)改革與創(chuàng)新

2.1 以實踐為手段改進(jìn)教學(xué)方法

教師隊伍的建設(shè)是一門課程的核心，只有高水平的教師才能建設(shè)一門高水平的課程。因此，本課程通過教師隊伍建設(shè)、教學(xué)資源開發(fā)和教學(xué)方法改革，使學(xué)生正確理解和掌握GIS開發(fā)的概念、原理和應(yīng)用，提高學(xué)生的動手能力。同時，利用現(xiàn)代信息技術(shù)開發(fā)優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，實現(xiàn)教學(xué)資源的網(wǎng)絡(luò)共享以及教學(xué)方法、手段的新突破，從而提高教學(xué)質(zhì)量。同時，GIS開發(fā)是一門實踐性非常強(qiáng)的課程，只有通過大量的編程實踐、動腦思考，才能實現(xiàn)編程能力從普通訓(xùn)練到質(zhì)變的飛躍。因此，以實踐為手段，本課程從始至終完全是操作、動手動腦的全方位鍛煉，而教學(xué)方法和教學(xué)手段完全圍繞實踐來開展，實現(xiàn)學(xué)生程序設(shè)計能力的真正突破。

2.2 課程講授實現(xiàn)精細(xì)化實施過程

在學(xué)習(xí)國內(nèi)外相關(guān)GIS開發(fā)課程及先進(jìn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，組織教學(xué)組教師進(jìn)行討論，完善教學(xué)內(nèi)容、突出特色與特點，完善教師程序與題目，完善課程教學(xué)網(wǎng)站，進(jìn)一步豐富學(xué)生成績評價方法等。每個學(xué)生在程序設(shè)計方面各有不同的基礎(chǔ)，因此應(yīng)當(dāng)根據(jù)學(xué)生不同的能力、興趣點設(shè)置精細(xì)化的教學(xué)、針對性的教學(xué)，使得每個學(xué)生都得到最大限度的能力提高，都能夠發(fā)揮自己的長處、在程序設(shè)計中完全展現(xiàn)自己的天賦。同時，根據(jù)教師與學(xué)生的反饋，再次組織課程組教師討論，進(jìn)一步完善課程各方面內(nèi)容、教學(xué)模式，以及教學(xué)的實施開展過程。教學(xué)程序要開發(fā)不同的語言版本，包括C#版本和VB.NET版本，實現(xiàn)與前期課程《可視化程序設(shè)計》的無縫對接（以C#為教學(xué)語言）。

2.3 合理的課程考核方式引導(dǎo)實踐創(chuàng)新

本課程實行的是非標(biāo)準(zhǔn)化考試，主要以程序設(shè)計結(jié)果和報告來進(jìn)行評價。標(biāo)準(zhǔn)化考試以考察學(xué)生的理論知識為主，但是《GIS開發(fā)與應(yīng)用》對學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)并不是基礎(chǔ)理論知識，而是學(xué)生的實踐動手能力、編程實干能力等，因此本課程考試主要采用程序結(jié)果和編寫報告方式。學(xué)生根據(jù)選定的報告題目完成軟件的設(shè)計、程序的編寫及總結(jié)，報告涉及課程范圍應(yīng)涵蓋核心講授內(nèi)容及少部分自學(xué)內(nèi)容。報告考察內(nèi)容能客觀反映出學(xué)生對本門課程主要的原理、方法和步驟、開發(fā)技術(shù)等的理解掌握程度和實踐能力。

2.4 開展校企聯(lián)合的課外培養(yǎng)模式

由于GIS開發(fā)課程實踐性較強(qiáng)的特性，它需要學(xué)生不斷練習(xí)、鞏固，而最有效的鞏固方法則是找到對口的實習(xí)實踐單位，從事專業(yè)相關(guān)的GIS開發(fā)工作。培養(yǎng)模式包括學(xué)習(xí)與實踐兩個部分：1）學(xué)生參照教師程序，對程序進(jìn)行理解和重復(fù)開發(fā)；2）在完成第一部分的基礎(chǔ)上，自己根據(jù)對GIS開發(fā)的理解，開發(fā)出新的GIS功能；3）開發(fā)GIS程序用于國土資源、海岸帶、海洋與漁業(yè)資源領(lǐng)域；4）選拔優(yōu)秀同學(xué)去“上海海洋大學(xué)地理信息技術(shù)實踐教學(xué)基地”（上海GIS知名企業(yè)）進(jìn)一步從實踐學(xué)習(xí)。目前，上海部分GIS企業(yè)已從我校海洋技術(shù)專業(yè)吸納畢業(yè)生和實習(xí)生數(shù)十名，實現(xiàn)學(xué)校和企業(yè)緊密交流。

3 結(jié)論

《GIS開發(fā)與應(yīng)用》是GIS類課程中除了數(shù)據(jù)處理以外的重要實踐性課程，是使學(xué)生從GIS理論與方法的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向GIS工程應(yīng)用的必修課程，該課程在地理、測繪、海洋等學(xué)科領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。本文從實踐手段改革、精細(xì)化實施過程、課程考核方式和校企合作的培養(yǎng)模式4個方面論述了改進(jìn)《GIS開發(fā)與應(yīng)用》課程的具體方法，為提高該課程的教學(xué)效果、培養(yǎng)大學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力，打造一門從師資到教學(xué)方法都優(yōu)良的核心課程。該課程的改革，為上海海洋大學(xué)GIS類課程的建設(shè)奠定了堅實的基礎(chǔ)，并有望將其推廣到外省市進(jìn)行教學(xué)實踐應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]湯國安.地理信息系統(tǒng)教程[M].高等教育出版社，2007.

[2]吳信才.地理信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[M].電子工業(yè)出版社，2002.

[3]張豐.GIS程序設(shè)計教程[M].浙江大學(xué)出版社，2012.

[4]張豐，杜震洪，劉仁義.GIS程序設(shè)計教程#：#基于ArcGIS Engine的C#開發(fā)實例[M].浙江大學(xué)出版社，2012.

[5]韓鵬，王泉，王鵬，漆煒，烏萌.地理信息系統(tǒng)開發(fā)—ArcEngine方法[M].武漢大學(xué)出版社，2008.

[6]蔣波濤.ArcObjects開發(fā)基礎(chǔ)與技巧：基于VisalBasic.NET. 武漢大學(xué)出版社，2006.

[7]蔣波濤.插件式GIS應(yīng)用框架的設(shè)計與實現(xiàn)—基于C#與ArcGIS Engine 9.2.電子工業(yè)出版社，2008年.

[8]馮克忠，姜遵鋒，徐楊，崔紀(jì)鋒.ArcObjects開發(fā)指南（VB篇）.電子工業(yè)出版社，2007.endprint