面向“空間專業(yè)”的JAVA教學(xué)設(shè)計

袁小華 王令群 王振華 張書臺 張?zhí)祢?/p>

摘 要：針對“空間信息與數(shù)字技術(shù)”專業(yè)（“空間專業(yè)”）對本科學(xué)生空間信息系統(tǒng)開發(fā)能力的培養(yǎng)需求，初步探討了如何在該專業(yè)的JAVA課程中引入關(guān)于空間信息系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ)教學(xué)，其中對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和方法及教學(xué)實例等的設(shè)計，可為相關(guān)教學(xué)實踐提供參考。

關(guān)鍵詞：JAVA教學(xué)設(shè)計；面向?qū)I(yè)；空間信息系統(tǒng)開發(fā)；教學(xué)實例

一、 引言

行業(yè)要求本科畢業(yè)生具備“以能為本”的綜合素質(zhì)，這需要本科專業(yè)優(yōu)化培養(yǎng)模式，從教學(xué)內(nèi)容和形式對課程體系進(jìn)行改革和調(diào)整。本?！翱臻g專業(yè)”針對行業(yè)對空間信息和計算機技術(shù)復(fù)合人才的需求，培養(yǎng)學(xué)生空間信息系統(tǒng)開發(fā)就業(yè)和深造能力，為此，本專業(yè)積極將行業(yè)知識和空間信息系統(tǒng)開發(fā)知識融入計算機課程，搭建空間與信息融合的課程體系。

在程序類課程中引入空間信息系統(tǒng)開發(fā)教學(xué)內(nèi)容，要求對應(yīng)課程課時充足，且學(xué)生已掌握面向?qū)ο缶幊?、可視化編程、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫編程基礎(chǔ)，在本?！翱臻g專業(yè)”程序類課程中，《JAVA程序設(shè)計基礎(chǔ)》具備該條件，因此我們在其中探討了如何融入空間信息系統(tǒng)開發(fā)知識的教學(xué)內(nèi)容。本文簡要介紹相關(guān)教學(xué)設(shè)計。

二、 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

依據(jù)JAVA常規(guī)教學(xué)目標(biāo)和培養(yǎng)學(xué)生空間信息系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ)的目的，我們對以教材為藍(lán)本的原《JAVA程序設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，設(shè)置包括空間信息系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ)在內(nèi)的七個教學(xué)單元。下面表1中為具體教學(xué)設(shè)計。

上表中部分課堂內(nèi)容調(diào)整成課后自學(xué)，以便為空間信息系統(tǒng)開發(fā)教學(xué)騰出學(xué)時。

在空間信息系統(tǒng)開發(fā)教學(xué)中：

1. 在概述部分，基于典型實例介紹空間信息系統(tǒng)的特征、功能和開發(fā)流程；

2. 在空間數(shù)據(jù)管理教學(xué)中，先介紹基于開源數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)擴展，演示點、線和面等空間對象的創(chuàng)建和管理方法，然后學(xué)生實踐空間數(shù)據(jù)的建立和管理；

3. 在開發(fā)技術(shù)與平臺教學(xué)中，介紹基于開源軟件的空間信息系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)及平臺選型，演示空間數(shù)據(jù)的獲取、加載和顯示；

4. 在課堂和課后實踐中，學(xué)生對課堂空間數(shù)據(jù)顯示過程進(jìn)行重復(fù)。

三、 教學(xué)模式和教學(xué)方法

依據(jù)教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容、課時條件和學(xué)生基礎(chǔ)，采用合適的教學(xué)模式和具體的教學(xué)方法，可保證課程教學(xué)效果。

《JAVA程序設(shè)計基礎(chǔ)》是“空間專業(yè)”第4門程序類課程，學(xué)生前驅(qū)課程已掌握一定的編程基礎(chǔ)，因此在教學(xué)中，我們對各教學(xué)內(nèi)容靈活應(yīng)用講授、實例示范、實踐探究和自學(xué)等教學(xué)模式和教學(xué)方法，尤其注重應(yīng)用典型實例來精簡理論講解，通過上機實踐來鍛煉學(xué)生編程能力，并設(shè)置問題框架引導(dǎo)學(xué)生完成相關(guān)自學(xué)。

空間信息系統(tǒng)開發(fā)教學(xué)模塊共6學(xué)時，實例和實踐教學(xué)尤為重要。在教學(xué)中，我們精選已有實例介紹空間信息系統(tǒng)開發(fā)流程和技術(shù)，設(shè)計簡單實例演示基于開源技術(shù)的數(shù)據(jù)建立和顯示的編程實現(xiàn)，設(shè)置實踐和自學(xué)題目讓學(xué)生模擬實例中的全過程。

四、 教學(xué)實例與實踐

在程序類課程中，程序?qū)嵗庇^展示語法和編程思路，方便學(xué)生理解和模仿，上機實踐訓(xùn)練學(xué)生靈活應(yīng)用知識和解決問題的能力。JAVA語言中涉及豐富語法和復(fù)雜概念，空間信息系統(tǒng)開發(fā)教學(xué)中包含多個全新知識，因此在該課程中有效設(shè)計和應(yīng)用實例與實踐更為重要。

在JAVA常規(guī)教學(xué)中，除從教材和網(wǎng)絡(luò)中選擇合適的實例和實踐題目外，還將前驅(qū)程序類課程中的典型問題納入實踐題目。我們發(fā)現(xiàn)，包括數(shù)組排序與查找、字符串轉(zhuǎn)計算公式、公民/學(xué)生/在職學(xué)生的繼承關(guān)系、Shape/Cirlcle/Cylinder的接口和實現(xiàn)類、多線程網(wǎng)絡(luò)通信的簡單實現(xiàn)、計算器、詞霸和圖示Hannovi等在內(nèi)的實例和實踐題目，能起到良好教學(xué)效果。

在空間信息系統(tǒng)開發(fā)教學(xué)中：概述中介紹的實例是百度地圖、騰訊地圖及本單位完成系統(tǒng)；空間數(shù)據(jù)管理中演示的實例是學(xué)校周圍典型地物坐標(biāo)的獲取、數(shù)據(jù)創(chuàng)建和管理；技術(shù)與平臺中演示的實例是C/S模式下我國陸界的顯示；課堂和課后實踐題目則是重復(fù)陸界數(shù)據(jù)的顯示。通過相關(guān)實例和實踐，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生對如何開發(fā)空間信息系統(tǒng)有了較深刻的理解。

下圖為三個典型實例的程序結(jié)果。

五、 結(jié)論

在“空間專業(yè)”的《JAVA程序設(shè)計基礎(chǔ)》課程中探索了如何引入關(guān)于空間信息開發(fā)基本理論和實踐內(nèi)容。為此在教學(xué)中圍繞教學(xué)目的，整合了JAVA常規(guī)教學(xué)和空間信息系統(tǒng)開發(fā)的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計和應(yīng)用了有效的教學(xué)實例和實踐題目，采用了實例教學(xué)、實踐教學(xué)和自學(xué)等教學(xué)形式實施教學(xué)，保障了教學(xué)效果，在培養(yǎng)學(xué)生JAVA編程能力的同時，實現(xiàn)了對學(xué)生空間信息系統(tǒng)開發(fā)能力的初步培養(yǎng)。

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作者簡介：袁小華，王令群，王振華，張書臺，張?zhí)祢?，上海市，上海海洋大學(xué)信息學(xué)院。