杜景龍，連達(dá)軍

（蘇州科技大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215009）

地理信息科學(xué)專業(yè)本科生GIS軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)能力的培養(yǎng)

杜景龍，連達(dá)軍

（蘇州科技大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215009）

地理信息科學(xué)專業(yè)本科生GIS軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)能力的培養(yǎng)一直是高等院校GIS人才培養(yǎng)的 “短板”，為滿足社會(huì)對(duì)高層次GIS人才的需求，必須提高地理信息科學(xué)專業(yè)學(xué)生GIS軟件開(kāi)發(fā)能力的培養(yǎng)。該文分析了當(dāng)前國(guó)內(nèi)高校地理信息科學(xué)專業(yè)GIS軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)人才培養(yǎng)面臨的問(wèn)題，提出了如何提高GIS軟件開(kāi)發(fā)能力培養(yǎng)的建設(shè)性意見(jiàn)，并結(jié)合所在學(xué)校的一些舉措提出了具體的改進(jìn)方法。

地理信息系統(tǒng)；軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)；能力培養(yǎng)

隨著“智慧城市”建設(shè)的快速推進(jìn)，社會(huì)需要大量的地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）開(kāi)發(fā)類人才。國(guó)內(nèi)大多數(shù)高校普遍存在“重理論、輕實(shí)踐”，學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)不足、GIS軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)能力欠缺，與社會(huì)需求嚴(yán)重脫節(jié)[1]。為了適應(yīng)GIS產(chǎn)業(yè)的需求，高校地理信息科學(xué)（Geographic Information Science，GIS）專業(yè)必須重視對(duì)學(xué)生GIS軟件開(kāi)發(fā)能力的培養(yǎng)。筆者查閱了33家國(guó)內(nèi)不同類型高校GIS專業(yè)的本科培養(yǎng)方案，調(diào)研了國(guó)內(nèi)30家GIS相關(guān)企業(yè)的用人需求，結(jié)合多年的GIS專業(yè)教學(xué)實(shí)踐，分析了GIS軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)人才培養(yǎng)面臨的問(wèn)題，詳細(xì)闡述了提高GIS軟件開(kāi)發(fā)能力培養(yǎng)的主要措施。

1 GIS軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)人才培養(yǎng)面臨的問(wèn)題

1.1 GIS專業(yè)課程體系過(guò)于龐雜，開(kāi)發(fā)類課程比重偏低

GIS是多學(xué)科融合的高新技術(shù)學(xué)科，知識(shí)容量大，專業(yè)課門類較多，涉及地理學(xué)、測(cè)繪學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、地理信息科學(xué)等學(xué)科門類[2]。分析33所高校的培養(yǎng)方案發(fā)現(xiàn)，在專業(yè)主干課程中，學(xué)科背景課程、地理信息類課程和開(kāi)發(fā)類課程呈三足鼎立之勢(shì)，學(xué)科之間的融合度不高，課程體系過(guò)于龐雜，主次關(guān)系不明確；開(kāi)發(fā)類課程比重偏低，學(xué)生的GIS軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)技能訓(xùn)練不足，33所高校開(kāi)發(fā)類課程平均只有30個(gè)學(xué)分，占課程總學(xué)分的20%。各類課程學(xué)分結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1。

表1 國(guó)內(nèi)33所開(kāi)設(shè)地理信息科學(xué)專業(yè)高校的課程學(xué)分結(jié)構(gòu)

1.2 GIS開(kāi)發(fā)類課程的設(shè)置不能順應(yīng)技術(shù)發(fā)展的要求

調(diào)查了國(guó)內(nèi)30家從事GIS開(kāi)發(fā)的企業(yè)人才需求情況（表2、表3）。30家用人企業(yè)對(duì)GIS平臺(tái)軟件都有明確要求，其中26家企業(yè)要求熟悉ArcGIS（ArcMap、ArcEngine和ArcGISServer）軟件；在編程語(yǔ)言選擇上，要求熟悉Java和C#的企業(yè)分別占調(diào)查企業(yè)的50%和43%，要求熟悉VC++的企業(yè)只占7%；要求熟悉數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)的企業(yè)有25家，其中要求熟悉SQLServer、Oracle和MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)的企業(yè)分別占被調(diào)查企業(yè)的38%、35%和15%，要求熟悉其他數(shù)據(jù)產(chǎn)品的企業(yè)只占12%（圖1）。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，曾經(jīng)流行的VB語(yǔ)言、MapX、MapObjects組件基本已經(jīng)退出了歷史舞臺(tái)，但很多學(xué)校仍然還在開(kāi)設(shè)這方面的課程，而當(dāng)前較流行的Java、C#、ArcEngine、WebGIS等技術(shù)，很多高校還沒(méi)有開(kāi)設(shè)[3]。還有一些高校，只開(kāi)設(shè)了基礎(chǔ)編程課程如C、VB、C#及Java等，沒(méi)有開(kāi)設(shè)GIS專業(yè)編程課程[4]。

表2 調(diào)研的國(guó)內(nèi)30家地理信息企業(yè)基本情況

表3 調(diào)研的國(guó)內(nèi)30家地理信息企業(yè)的空間分布

圖1 調(diào)研企業(yè)對(duì)GIS開(kāi)發(fā)人員的技術(shù)要求

1.3 高水平的GIS開(kāi)發(fā)類課程師資嚴(yán)重匱乏

目前國(guó)內(nèi)開(kāi)設(shè)GIS專業(yè)的高校主要集中在地理學(xué)科、測(cè)繪學(xué)科和一些行業(yè)如農(nóng)、林、水利等學(xué)科，從事GIS專業(yè)的教師大多來(lái)自于地理學(xué)、測(cè)繪工程等學(xué)科，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)不夠深厚，更無(wú)GIS軟件開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，很多教師無(wú)法勝任GIS軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)課程的教學(xué)和相關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)工作[5]。33所高校的GIS專業(yè)教師專業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)地理學(xué)和測(cè)繪工程專業(yè)背景的教師所占比重最高，分別占33%和30%，青年教師則多為地理信息系統(tǒng)專業(yè)畢業(yè)的碩士和博士，占22%，計(jì)算機(jī)專業(yè)背景的教師只有6%（圖2）。

圖2 國(guó)內(nèi)33所開(kāi)設(shè)地理信息科學(xué)專業(yè)高校教師的專業(yè)結(jié)構(gòu)

1.4 教學(xué)方法與教學(xué)模式無(wú)法適應(yīng)GIS開(kāi)發(fā)類課程的需求

軟件開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)極其抽象、復(fù)雜的思維活動(dòng)，既容易激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，也容易打擊學(xué)習(xí)熱情，如果教學(xué)方法不正確，不能有效地引導(dǎo)，就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生由于遭受挫折而逐漸喪失學(xué)習(xí)興趣[6]。然而，在GIS開(kāi)發(fā)類課程上，大多數(shù)高校教師仍然沿用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，傳統(tǒng)教學(xué)模式的時(shí)空限制不利于師生之間在學(xué)習(xí)和情感上的交流，學(xué)生由于缺少老師的指導(dǎo)和關(guān)心，遇到挫折會(huì)產(chǎn)生畏難情緒，久而久之就會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)失去信心和熱情；老師照本宣科，大多學(xué)生上課不認(rèn)真聽(tīng)，臨考前死記硬背搞突擊，考完后又將所學(xué)東西還給老師，即便認(rèn)真學(xué)習(xí)的學(xué)生，在這種填鴨式教育模式培養(yǎng)下，也只懂理論，缺乏實(shí)踐動(dòng)手能力，無(wú)法滿足用人單位的需求。

2 推進(jìn)課程體系改革，增加GIS開(kāi)發(fā)類課程的比重

GIS軟件開(kāi)發(fā)能力是地理信息科學(xué)專業(yè)主要的培養(yǎng)目標(biāo)之一，高校在培養(yǎng)方案修訂中應(yīng)明確提出GIS軟件開(kāi)發(fā)能力的培養(yǎng)，并建立與之相配套的課程體系。筆者認(rèn)為，GIS專業(yè)開(kāi)發(fā)類課程可以分為3個(gè)層次：基礎(chǔ)層、專業(yè)基礎(chǔ)層和應(yīng)用層（圖3）?；A(chǔ)層課程的設(shè)計(jì)主要是面向計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育，其目標(biāo)是使學(xué)生能夠掌握計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)、數(shù)據(jù)庫(kù)基本原理與技能、熟悉某種編程語(yǔ)言并能編寫簡(jiǎn)單的程序；專業(yè)基礎(chǔ)層主要面向GIS設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，這類課程是將GIS和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行整合和交叉形成的，在一定程度上也可以理解為地理信息科學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課；應(yīng)用層主要面向智慧城市應(yīng)用，重點(diǎn)介紹智慧城市中涉及到的關(guān)鍵技術(shù)、GIS在智慧城市建設(shè)中的地位及重點(diǎn)的應(yīng)用領(lǐng)域，如交通GIS、規(guī)劃GIS、城管GIS、土地GIS、旅游GIS等，旨在拓寬知識(shí)面，為學(xué)生的自學(xué)及今后的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。蘇州科技大學(xué)GIS專業(yè)在這方面取得了一些有益的探索，在2013培養(yǎng)方案中，學(xué)校把應(yīng)用型GIS開(kāi)發(fā)作為人才培養(yǎng)的主要目標(biāo)，課程設(shè)置上重視GIS軟件開(kāi)發(fā)能力培養(yǎng)。在其開(kāi)設(shè)的22門3個(gè)以上學(xué)分的專業(yè)必修課中，GIS開(kāi)發(fā)類課程共9門，占41%（表 4）。

圖3 地理信息科學(xué)專業(yè)GIS設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)類課程設(shè)置安排

表4 蘇州科技大學(xué)地理信息科學(xué)專業(yè)核心必修課程

GIS設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)相關(guān)課程對(duì)教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)要求較高，教師既要有深厚的地理學(xué)、測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)、地理信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等方面的理論與技術(shù)，同時(shí)還應(yīng)有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。但對(duì)大多數(shù)高校尤其是地方高校而言，很多GIS專業(yè)教師出身于地理學(xué)、測(cè)繪工程等學(xué)科，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)不夠深厚，更缺乏GIS軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，很難勝任GIS軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)方面的教學(xué)。因此，加強(qiáng)GIS軟件開(kāi)發(fā)能力的培養(yǎng)，首先必須要完善教師隊(duì)伍建設(shè)。蘇州科技大學(xué)近年在GIS專業(yè)師資人才引進(jìn)上，把教師的工程經(jīng)驗(yàn)作為一個(gè)重要的考核指標(biāo)，先后引進(jìn)了一些具有多年GIS軟件開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的GIS專業(yè)博士，同時(shí)也鼓勵(lì)青年教師到企業(yè)掛職鍛煉，這些教師可以把他們的工程案例帶進(jìn)課堂，并在畢業(yè)設(shè)計(jì)、學(xué)科競(jìng)賽等方面發(fā)揮重要作用。

3 創(chuàng)新教學(xué)模式改革，多渠道培養(yǎng)GIS軟件開(kāi)發(fā)能力

高校常規(guī)的教學(xué)環(huán)節(jié)包括理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)習(xí)教學(xué)和畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）。理論教學(xué)是課堂教學(xué)的主體，應(yīng)改變傳統(tǒng)的寫黑板、單純口授的教學(xué)方式，采用啟發(fā)式、案例教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生真正做到知識(shí)的融會(huì)貫通[7]。對(duì)于計(jì)算機(jī)類課程，案例教學(xué)是非常好的一種教學(xué)模式，通過(guò)案例學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠零距離接觸到軟件高手們的作品，使一些久思未解的問(wèn)題變得豁然開(kāi)朗[8]。例如，“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”這門理論性很強(qiáng)的課程，可通過(guò)具體、生動(dòng)的實(shí)例或恰當(dāng)?shù)谋扔?、比較和配有動(dòng)畫的教學(xué)演示，對(duì)學(xué)生進(jìn)行重點(diǎn)、難點(diǎn)的教學(xué)輔導(dǎo)，把教材中的內(nèi)容由抽象的概念和理論變?yōu)橹苯?、具體和生動(dòng)的實(shí)例說(shuō)明，使學(xué)生能在相對(duì)輕松、有趣的情境下思考問(wèn)題，掌握所學(xué)的內(nèi)容；“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”要與GIS軟件開(kāi)發(fā)案例相結(jié)合來(lái)進(jìn)行講解，盡量少講語(yǔ)法，多講一些具有源代碼的程序和GIS軟件開(kāi)發(fā)中用到的技巧和方法；“數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用”要結(jié)合其在地理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用，結(jié)合GIS工程實(shí)際來(lái)介紹空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)、查詢，以及空間數(shù)據(jù)的存取控制等方法。

實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際及動(dòng)手能力的重要環(huán)節(jié)，GIS軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)能力的培養(yǎng)需要大量的實(shí)踐積累[9]，因此，應(yīng)適當(dāng)增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在整個(gè)教學(xué)體系中的比例。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，應(yīng)增加綜合性、設(shè)計(jì)性及實(shí)踐性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可略去一些驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、內(nèi)容單一的實(shí)驗(yàn)。例如：“GIS設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)”課程的綜合性實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生自選題目進(jìn)行一個(gè)小型GIS應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)，根據(jù)自己所選題目，進(jìn)行系統(tǒng)分析、方案設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試。同時(shí)，還要建立系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)的考核方式和客觀準(zhǔn)確的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲現(xiàn)象是目前大多數(shù)實(shí)驗(yàn)課程老師最為頭痛的問(wèn)題，為避免這種現(xiàn)象，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選題上可規(guī)定每人一題，并要求學(xué)生制作PPT，現(xiàn)場(chǎng)匯報(bào)其實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)論，甚至軟件功能的現(xiàn)場(chǎng)演示。

畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年學(xué)習(xí)的總結(jié)與檢驗(yàn)，畢業(yè)設(shè)計(jì)選題應(yīng)該與GIS的實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，積極引導(dǎo)學(xué)生選擇GIS軟件開(kāi)發(fā)類畢業(yè)設(shè)計(jì)，為了增強(qiáng)實(shí)戰(zhàn)性，可以采取以軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和實(shí)例驅(qū)動(dòng)為主的真實(shí)題目。一方面，可以讓學(xué)生積極參與指導(dǎo)教師的科研項(xiàng)目；另一方面，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)到企業(yè)實(shí)習(xí)，結(jié)合企業(yè)需求引進(jìn)有實(shí)用價(jià)值的選題作為畢業(yè)設(shè)計(jì)題目。

4 啟動(dòng)創(chuàng)新培訓(xùn)工程，加強(qiáng)優(yōu)秀學(xué)生GIS開(kāi)發(fā)能力的培訓(xùn)

差異化教育是因材施教的主要形式，通過(guò)差異化教育可以為一批優(yōu)秀學(xué)生提供更高發(fā)展的平臺(tái)，在培養(yǎng)形式上，可與國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃保持一致，把“卓越工程師”作為人才培養(yǎng)的首要目標(biāo)，加強(qiáng)創(chuàng)新能力培養(yǎng)。培養(yǎng)模式上可以是開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)、導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)、學(xué)科競(jìng)賽小組等形式。開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)一般是一個(gè)應(yīng)用型的GIS項(xiàng)目，應(yīng)由專門的教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)，可由1個(gè)到多個(gè)同學(xué)選做，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果則是一個(gè)完整的軟件產(chǎn)品；導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)由有開(kāi)發(fā)能力的教師擔(dān)綱，融合不同年級(jí)的學(xué)生，低年級(jí)同學(xué)重點(diǎn)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)編程，高年級(jí)同學(xué)則專注于GIS應(yīng)用開(kāi)發(fā)，形成滾動(dòng)式培養(yǎng)，有條件的學(xué)校可以與研究生培養(yǎng)納為一體；從參與開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)和導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)的同學(xué)中選拔出更優(yōu)秀的同學(xué)組成學(xué)科競(jìng)賽小組，通過(guò)強(qiáng)化訓(xùn)練，參與GIS學(xué)科競(jìng)賽。

蘇州科技大學(xué)地理信息科學(xué)專業(yè)2012年啟動(dòng)了創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)工程，建成了每屆15人的創(chuàng)新培訓(xùn)基地，在大二第一學(xué)期開(kāi)始選拔一批優(yōu)秀學(xué)生，進(jìn)入基地實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)式培養(yǎng)，重點(diǎn)培養(yǎng)其計(jì)算機(jī)編程能力、GIS工程能力，并與企業(yè)合作，承接企業(yè)GIS項(xiàng)目，在教師指導(dǎo)下與企業(yè)開(kāi)發(fā)人員一起完成部分項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)。實(shí)踐證明，經(jīng)過(guò)大二年級(jí)的基礎(chǔ)編程訓(xùn)練、大三年級(jí)的GIS工程訓(xùn)練，進(jìn)入大學(xué)四年級(jí)，受訓(xùn)學(xué)生基本能夠承擔(dān)實(shí)際項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，此時(shí)大部分學(xué)生會(huì)被選派到不同的企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)，他們畢業(yè)后會(huì)被企業(yè)留用，一些更優(yōu)秀的學(xué)生則被臨時(shí)選派參加各類GIS開(kāi)發(fā)大賽。自2012年以來(lái)，我校GIS專業(yè)學(xué)生先后獲得ESRI應(yīng)用開(kāi)發(fā)大賽特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)；SuperMap應(yīng)用開(kāi)發(fā)大賽二等獎(jiǎng)2項(xiàng)；全國(guó)GIS應(yīng)用技能大賽二等獎(jiǎng)1項(xiàng)；江蘇省測(cè)繪與地理信息系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)大賽特等獎(jiǎng)4項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)。

5 結(jié)語(yǔ)

地理信息科學(xué)專業(yè)本科生GIS軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)能力的培養(yǎng)一直是高等院校GIS人才培養(yǎng)的 “短板”，而隨著智慧城市的普及和發(fā)展，社會(huì)對(duì)GIS軟件開(kāi)發(fā)人才的要求在不斷提高，為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，必須加強(qiáng)學(xué)生GIS軟件開(kāi)發(fā)能力的培養(yǎng)。學(xué)校應(yīng)該在培養(yǎng)方案的修訂、課程體系建設(shè)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和師資建設(shè)上采取有力措施；教師應(yīng)該在教學(xué)方法和教學(xué)模式改革上多想辦法，采用教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合、實(shí)踐與市場(chǎng)相結(jié)合的思路，引導(dǎo)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)與實(shí)踐，在不斷的實(shí)踐中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為社會(huì)培養(yǎng)合格的GIS軟件開(kāi)發(fā)人才，滿足社會(huì)對(duì)高層次的GIS軟件編程的需要。

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Fostering the GIS software design and development ability of the geographic information science majors

DU Jinglong，LIAN Dajun
（School of Environmental Science and Engineering，SUST，Suzhou 215009，China）

It has been the weakness of the tertiary education in the GIS software design and development abilityfostering of the geographic information science majors.In order to meet the needs of the society for the high-level talents of GIS software design and development,that ability must be improved.In this paper,we analyzed the main reasons for the weakness and put forward some constructive suggestions for the improvement.Referring to what we are doing in our university,we have also proposed some methods..

Geographic Information System （GIS）； software design and development；ability-fostering

TP311.52

A

2096－3289（2017）03－0071－05

責(zé)任編輯：謝金春

2016－10－20

江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2016年度重點(diǎn)課題項(xiàng)目（B-b/2016/01/48）

杜景龍（1968-），男，黑龍江齊齊哈爾人，副教授，博士，研究方向：地理信息系統(tǒng)。