高等教育中GIS開發(fā)課程群改革與能力培養(yǎng)創(chuàng)新實踐
發(fā)布時間:2019-08-10 來源: 短文摘抄 點擊:
【摘 要】地理信息系統(tǒng)(GIS)開發(fā)課程群是高等教育中遙感GIS類的核心課程,對培養(yǎng)學生的空間思維、數(shù)據(jù)處理能力、解決空間問題的能力起到至關重要的作用。本課程群包括《地理信息系統(tǒng)》、《可視化程序設計》、《GIS開發(fā)與應用》、《WebGIS原理與開發(fā)》和《GIS綜合應用實習》等5門理論與實踐課程。在課程群改革之前,各門開發(fā)課程采用的編程語言不一致,經(jīng)過課程的銜接改革統(tǒng)一使用C#語言,課程群的整體性得到了極大的提升,同時也極大地激發(fā)了學生的興趣、培養(yǎng)了他們的實踐創(chuàng)新能力。
【關鍵詞】地理信息系統(tǒng)開發(fā)與設計;計算機編程;課程群;教學改革;創(chuàng)新實踐
0 引言
地理信息系統(tǒng)(GIS)是集空間數(shù)據(jù)采集、輸入、存儲、查詢、分析和顯示的計算機系統(tǒng),近十余年來備受各界關注。由于GIS處理的數(shù)據(jù)具有空間位置特征,它幾乎與全世界80%的數(shù)據(jù)有關系或關聯(lián)。因此,在高等教育中許多院校均開設了GIS相關的課程,海洋類高校如上海海洋大學就是其中典型例子。GIS在海洋及海岸帶領域,不僅能夠采集、處理和顯示野外獲取的數(shù)據(jù)、遙感影像等空間數(shù)據(jù),也能夠進行海洋資源環(huán)境數(shù)據(jù)的深度分析,以揭示這些信息的空間分布、運動和時間變動特征。
GIS相關的課程除了理論與算法,更重要的是通過計算機程序?qū)崿F(xiàn)這些理論與算法,這就是GIS設計、開發(fā)與實現(xiàn)。GIS開發(fā)涉及方方面面的知識與技術(shù),包括獨立主機程序和萬維網(wǎng)GIS程序,涉及的語言包括C++、C#、VB.NET、JavaScript等。上海海洋大學將GIS開發(fā)能力的培養(yǎng)作為海洋技術(shù)專業(yè)本科生的必備技能。是開發(fā)與利用海洋資源和能源、拓展人類生存空間的技術(shù)。因此,對GIS開發(fā)課程群進行必要的梳理、改革和創(chuàng)新,是實現(xiàn)培養(yǎng)優(yōu)秀學生的前提條件。
1 GIS開發(fā)課程群與關系
GIS開發(fā)課程群首先包括基礎理論部分,即《地理信息系統(tǒng)理論與方法》,采用國家級規(guī)劃教材;同時包括計算機程序語言基礎《可視化程序設計》,用C#語言進行講授!翱梢暬绦蛟O計”與大學生在第一年級學習的C++語言有所不同,它更加注重應用而非基礎語言,同時為后續(xù)GIS開發(fā)課程打下堅實的基礎。《GIS開發(fā)與應用》和《WebGIS原理與開發(fā)》是海洋技術(shù)專業(yè)中分別針對獨立主機程序和網(wǎng)絡程序的兩門GIS開發(fā)課程,是GIS開發(fā)課程群的核心部分。在經(jīng)過上述鍛煉之后,學生通過《GIS綜合應用實習》進行GIS開發(fā)與應用的深度實踐。
在GIS開發(fā)中,涉及的主要內(nèi)容有:(1)GIS應用與開發(fā)概論、基礎、應用特點;(2)GIS系統(tǒng)分析、需求分析、以及ArcGIS開發(fā)系列軟件;(3)GIS總體設計、功能設計和數(shù)據(jù)庫設計;(4)GIS實施與維護、測試與評價;(5)應用型GIS程序?qū)嵗帉憽?br> 2 課程群教學改革成效
2.1 可視化程序設計實現(xiàn)了GIS編程的基礎夯實
在2013年之前,GIS開發(fā)類課程使用了不同的語言,如《可視化程序設計》使用Visual C++語言和平臺,這是微軟在全球范圍應用非常廣的平臺。學生在大一期間雖然已經(jīng)學習過《C++程序設計》,但是主要以講授語法為主,不涉及可視化程序設計,缺乏GIS開發(fā)相關的實踐經(jīng)驗。此外,早期GIS獨立主機開發(fā)的標準語言是Visual Basic語言,所以后續(xù)GIS獨立主機程序設計均采用VB.NET。這造成了前期基礎課程使用的程序語言與后續(xù)GIS開發(fā)課程并不一致,學生在語言轉(zhuǎn)換上需要花費很多課時,并且最終的掌握程度并不理想。
近4年,基于ArcGIS的獨立主機開發(fā)在首選語言已經(jīng)定為C#,原VB.NET則成為第二建議語言。因此,為了夯實海洋技術(shù)專業(yè)學生的語言基礎,并且為今后更高難度的GIS開發(fā)課程打下基礎,經(jīng)過課程群多次研討,統(tǒng)一GIS獨立主機程序開發(fā)的標準語言為C#,實現(xiàn)了課程之間的承繼和無縫銜接。
通過程序語言的改革和統(tǒng)一,實現(xiàn)了各課程之間的整體性,同時夯實了與GIS相關的可視化程序設計的主要技術(shù)基礎,包括:界面設計、數(shù)據(jù)庫建立、記錄修改和刪除、計算機繪圖、通過程序語言操作表格、空間數(shù)據(jù)顯示與處理等,它們密切地與后續(xù)學習的課程內(nèi)容相關。
2.2 GIS獨立主機程序設計改革提高了學生開發(fā)與應用實踐能力
《GIS開發(fā)與應用》一直是海洋技術(shù)專業(yè)的核心課程,在本專業(yè)2007年開設之始就是其中一門重要課程。但是,我們之前一直使用VB或VB.NET進行教學(因為當時VB是GIS獨立主機開發(fā)的首選程序語言),但是隨著GIS技術(shù)的發(fā)展,ArcGIS已經(jīng)將首選語言定為C#,我們的改革勢在必行。然而,在課程群開展承繼改革之前,學生沒有C#相關的開發(fā)經(jīng)驗,勢必要對C#語言的基礎進行講授,浪費了一定的課時量。
2014年,《GIS開發(fā)與應用》作為市教委重點建設課程,改革的內(nèi)容就是將開發(fā)語言變?yōu)镃#,這涉及到教師教案和各種教學程序的重寫,目前我們已經(jīng)圓滿完成這項工作。我們將重點課程建設的成果應用于實際教學中,取得了良好的效果,包括學生能夠使用已經(jīng)熟悉的C#程序語言編寫GIS獨立主機程序、實現(xiàn)從GIS的矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)到3D數(shù)據(jù)的顯示、處理、分析和輸出。經(jīng)過程序設計和開發(fā)的實踐,80%的學生能夠編寫比較完整的GIS獨立主機程序。
課程的承繼改革實現(xiàn)了教學的整體性,增強了學生對編程的自信心,實現(xiàn)了GIS開發(fā)能力的培養(yǎng)和實質(zhì)性提高,為后續(xù)網(wǎng)絡GIS程序編寫、綜合實踐創(chuàng)新、并進入相關公司工作打下了良好的基礎。
2.3 WebGIS開發(fā)擴寬了GIS開發(fā)的范疇和應用領域
WebGIS是目前GIS應用的趨勢,也是GIS的核心技術(shù)之一,WebGIS不僅能夠方便用戶訪問,而且能夠獲得可觀的商業(yè)利益,比如Google地圖和Baidu地圖等。
WebGIS是可視化程序設計與獨立主機GIS的高級階段。學生在系統(tǒng)地學習了C#和GIS獨立主機開發(fā)之后,對利用高級程序語言進行開發(fā)已經(jīng)有比較好的認識,能夠在較短時間內(nèi)理解和融會貫通基于Web的程序語言,前期課程所學能夠在后期課程中較好地得到應用,充分體現(xiàn)課程群的延續(xù)性和承繼性。WebGIS課程利用ArcGIS API for Javascript,教授學生熟練運用HTML、ArcGIS、CSS、JavaScript、DOM、BOM等技術(shù),編寫網(wǎng)絡GIS應用程序。
熱點文章閱讀