李小龍　滑珺　譚永濱

摘要：為緩解相關企事業(yè)單位對GIS開發(fā)人員的巨大需求與學生就業(yè)困難的矛盾，提出了一種面向社會需求的GIS二次開發(fā)課程教學改革方案。分別從課程體系、案例任務、人才需求、抽簽答辯等四個方面進行改革，提高學生動手能力。

關鍵詞：GIS二次開發(fā)；社會需求；教學改革；任務庫；答辯

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）49-0117-03

一、引言

地理信息科學（Geographic Information Science，GIS）是地理學、測繪學及計算機科學相結合的交叉學科，以信息技術（Information Technology，IT）為基礎，對地理空間數(shù)據(jù)進行管理與應用，分析自然和社會現(xiàn)象空間分布、相互關聯(lián)及時空變化規(guī)律，并進行地圖可視化。自上世紀60年代問世以來，GIS每一步發(fā)展都緊隨計算機技術變革的腳步。2017年GIS相關產業(yè)市場規(guī)模達5000億元以上，同時，全國開辦GIS專業(yè)的高校也已超過180所，但由于GIS教學與實際應用脫節(jié)，往往出現(xiàn)企業(yè)招聘難與專業(yè)學生就業(yè)難同時存在的奇特矛盾現(xiàn)象[1]。作者查詢了“51job”“智聯(lián)招聘”“3S招聘網”等招聘網站，調查顯示，GIS開發(fā)與研發(fā)崗位需求最大。為此，在高校專業(yè)教學過程中應十分重視動手能力的培養(yǎng)。

“GIS二次開發(fā)”是GIS專業(yè)的核心課程之一，具有較強的理論性、技術性、應用性和實踐性[2]，綜合運用理論知識和編程技術，完成應用型地理信息系統(tǒng)的功能設計與開發(fā)實現(xiàn)。該課程多在大三開設，旨在培養(yǎng)學生從事GIS應用軟件二次開發(fā)的能力，對學生后續(xù)的畢業(yè)設計及工作應聘具有重要影響。該課程以往的教學改革多從參加競賽[3，4]、參與項目[5]、利用案例與任務[6，7]等方面開展，較少從社會需求方面綜合分析[8，9]，而滿足社會需求恰恰是最主要的目標。為解決招聘難與就業(yè)難的雙重矛盾，在GIS二次開發(fā)教學中應緊密跟蹤行業(yè)動向，提高學生動手能力[10]。下面結合社會需求，探討GIS二次開發(fā)的特點、教學中的問題及教學方法改革。

二、GIS二次開發(fā)教學中的問題

根據(jù)課程特點和作者近年的教學經驗，并結合對相關調查研究，發(fā)現(xiàn)在GIS二次開發(fā)教學過程中存在以下主要問題。

（一）教學內容零散

教師在授課過程中，多以基本GIS功能的編程實現(xiàn)為主，如空間數(shù)據(jù)讀寫、可視化、空間分析等，較少結合行業(yè)應用系統(tǒng)，融合GIS功能，去解決業(yè)務中的實際問題。學生掌握知識內容零散，不利于理順知識脈絡，容易遺忘。

（二）教學手段傳統(tǒng)

傳統(tǒng)的教學手段為“上課講PPT—下課留作業(yè)—實驗課練手”，學生機械地完成各自的基本學習內容，缺乏互動性，不適合培養(yǎng)實踐性和團隊合作性要求較高的GIS二次開發(fā)人才。

（三）學習積極性不高

由于該課程需要具有一定的GIS軟件應用和程序開發(fā)能力，對多數(shù)學生來說，門檻較高，難度較大，產生了畏懼心理。此外，學生不了解社會需求的趨勢，也缺少就業(yè)壓力的驅動，對課程的重視程度不夠。

（四）成績考核形式單一

學生成績組成多以“平時表現(xiàn)（10%）+實習報告（30%）+期末考試（60%）”組成，并且考核內容相同，使得背誦能力強和文檔寫作好的學生容易獲得高分，這對于實踐性要求較高的GIS二次開發(fā)課程來說，不能反映學生真實的學習效果，缺乏區(qū)分度。

三、GIS二次開發(fā)教學方法改革

針對課程教學中存在的問題，提出具體教學改革的方法。

（一）加強課程體系建設

在前序課程的理論教學中，要循序漸進逐步深入[11]。理論部分，先學習地圖學、GIS原理與空間分析等課程，了解地圖數(shù)學基礎及符號表達，掌握GIS的定義、功能結構、數(shù)據(jù)描述與管理、分析可視化等，理解緩沖區(qū)分析、疊置分析、網絡分析及三維地形分析等空間分析方法；程序開發(fā)部分，先學習C程序設計、數(shù)據(jù)結構、GIS程序設計基礎等課程，掌握編程語言的語法與程序結構，理解數(shù)據(jù)組織與底層功能實現(xiàn)；實踐部分，先學習GIS軟件應用、GIS工程設計與應用、空間數(shù)據(jù)庫原理等課程，了解GIS功能結構，掌握GIS需求分析與軟件設計，以及數(shù)據(jù)存儲與訪問。

在前序課程的實踐教學中，基礎軟件、開發(fā)工具包、編程語言、編程環(huán)境等盡量一致。比如，可使用C、C++及C#為主的編程語言，其語法規(guī)則相似，編程環(huán)境也可統(tǒng)一（Visual Studio），減少學生為掌握一門新的編程語言而浪費的時間。

（二）構建合理的案例庫及任務庫

案例庫是指教學過程中師生共同探討的開發(fā)實例集合，包含需求描述、設計思路、源代碼及示例數(shù)據(jù)，而任務庫則是指學生課后需要完成的程序開發(fā)類作業(yè)的集合，包含需求描述、設計提示及示例數(shù)據(jù)。案例庫和任務庫（以下簡稱“兩庫”）是教師教學的主要內容，也是訓練學生提高GIS二次開發(fā)動手能力的主要資源，兩庫建設的合理性是影響教學質量的主要因素之一。

兩庫的建設需要遵循以下三點要求：首先，內容涵蓋所有知識點，包括數(shù)據(jù)組織與處理、查詢檢索、空間計算分析、地圖可視化等；其次，邀請企業(yè)共同參與兩庫建設，以企業(yè)近期相關項目為基礎，經過內容抽取與改造，形成案例或任務，使之符合教學大綱要求的同時，也與社會需求接軌；最后，對案例和任務進行類別劃分，案例分為易、中、難，而任務劃分為模仿型、擴展型和開放型，每種任務設置不同的滿分分數(shù)。模仿型任務主要以模仿案例中的內容為主，任務中列出詳細需求、解決思路、參考提示等；擴展型任務是對模仿型任務的深入探索及綜合應用，提高難度，任務中同樣列出詳細需求、解決思路、參考提示等；開放型任務只列出基本的需求，主要靠任務選擇者根據(jù)需求自由設計并實現(xiàn)相關功能。

（三）激發(fā)學習積極性

學習態(tài)度是影響GIS二次開發(fā)學習效果的重要因素之一，必須激發(fā)學生學習的積極性[12]?？梢酝ㄟ^以下四點提高學習興趣：首先，在教學內容上要體系完整、由淺入深、逐步引導，降低入門門檻，通過完成小的功能，提升學生的自信心，消除畏懼心理；其次，從產業(yè)發(fā)展及社會需求角度，分析本課程學習的必要性，一方面，從近年GIS產業(yè)產值逐年增長情況，年均增長率超過30%，2017年總產值超過5000億元，說明GIS行業(yè)發(fā)展前景廣闊，就業(yè)機會增多，另一方面，從網絡招聘信息中統(tǒng)計GIS崗位設置、需求人數(shù)及薪資待遇等角度分析，說明從事GIS開發(fā)工作的優(yōu)勢；其次，分析國內各知名高校從事GIS研究的優(yōu)勢，證明不僅企事業(yè)單位急需GIS開發(fā)人員，高校研究生導師也傾向錄取開發(fā)基礎扎實、動手能力強的學生；最后，講述本校優(yōu)秀畢業(yè)生及業(yè)內知名人士的經歷，說明具有GIS開發(fā)能力，會增加成功的機會，利用榜樣的力量，增強學生學習的動力。

（四）豐富成績考核形式

為體現(xiàn)實踐類課程真實的教學效果，應豐富考核形式，提高區(qū)分度[13]。成績考核的形式仍為“平時成績+期末考試+實驗”，但是所包含的內容及分數(shù)占比有所不同。平時成績占總成績比例提高到15%，考核內容主要包括到課率、作業(yè)完成情況及課堂表現(xiàn)，其中，課堂表現(xiàn)不僅參考平時回答問題態(tài)度，同時重點參考在參與案例分組討論過程中的積極性和合理性。期末考試采用筆試形式，占總成績的比例降到35%，主要考查學生對相關常識、基本概念與方法等理論知識的掌握情況。實驗分為獨立完成的基本實驗和分組完成的高級實驗，占總成績的比例提高到50%，其中前者占比30%，后者占比20%，主要考查學生動手編寫程序及解決問題的能力。

實驗部分的改革是此課程教學改革的重點?；緦嶒炓阅７滦腿蝿諡橹?，內容盡量涵蓋課堂上所學的GIS二次開發(fā)基本知識點，包括數(shù)據(jù)管理、編輯、分析及可視化等?；緦嶒炓竺總€學生在指定任務組中自由選擇三個任務，獨立完成并撰寫實驗報告，最后進行任務完成情況的答辯。由于學生較多，為節(jié)省時間，令學生現(xiàn)場抓鬮抽取其中一個需要答辯的任務，綜合評判現(xiàn)場答辯情況及實驗報告，給予相應的基本實驗分數(shù)，其過程如圖1所示。而高級實驗以擴展型和開放型任務為主，要求學生組隊完成，2—4個人一組，每組選取一個難度適合自己的任務，組員間充分討論，分工合作，進行系統(tǒng)設計、程序開發(fā)及撰寫實驗報告。高級實驗要求現(xiàn)場隨機抽取各小組一名成員進行答辯，其成績作為所在小組成員答辯環(huán)節(jié)的成績，結合小組提交的一份實驗報告，給出高級實驗分數(shù)，其過程如圖2所示。

高級實驗實施過程中有以下優(yōu)點：首先，分組完成，可以提高學生團隊精神，小組成員間可以相互學習；其次，現(xiàn)場隨機抽取答辯人，避免“搭順風車”現(xiàn)象，使得人人都需要了解任務設計與實現(xiàn)的全過程；最后，自由選取不同難度的任務，可增加區(qū)分度，使喜愛思考、開發(fā)能力強的同學脫穎而出，獲取更高的分數(shù)，激發(fā)學習的積極性。

四、結語

GIS二次開發(fā)作為GIS專業(yè)核心課程之一，具有很強的技術性與實踐性，其教學模式必須以社會需求為導向，提高學生的實踐動手能力和適應社會合作與競爭的能力。本次課程教學改革中充分引入社會資源，利用企業(yè)真實項目構建案例庫與任務庫，讓學生模擬解決實際行業(yè)問題，使教學與社會需求接軌。同時，采用答辯形式進行成績評定，能夠客觀地展現(xiàn)學習效果，突出優(yōu)秀人才。經過近兩年的教學實驗，發(fā)現(xiàn)撰寫開發(fā)類畢業(yè)論文及從事開發(fā)類工作的學生數(shù)量逐年增多，就業(yè)難度逐漸降低，可見本次教學改革取得了一定的正面效果。本文只針對一門課程進行教學改革嘗試，而學生專業(yè)素質的培養(yǎng)，需要其他相關課程的共同努力，不斷交流學習，提高教學質量。

參考文獻：

[1]李保旭.“GIS人才”之冰火兩重天[EB/OL].http：//www.3snews.net/mag/256000028744.html，2014-01-13/2018-01-30.

[2]秦凱，楊杰.普通高?！癎IS二次開發(fā)”課程實踐教學探討[J].南陽師范學院學報，2007，6（6）：84-85.

[3]楊敏，汪云甲.大學生GIS開發(fā)大賽對GIS專業(yè)實踐教學的啟示[J].測繪工程，2009，18（5）：77-80.

[4]張寶一，李小麗，楊莉，鄧吉秋，劉興權.依托競賽的“GIS二次開發(fā)”課程教學改革[J].中國地質教育，2015，24（3）：42-46.

[5]周利軍.項目教學法在高師GIS教學中的應用[J].中國電力教育，2009，（4）：60-61.

[6]郭先春，李大軍，程朋根，鄒時林，姜林.GIS二次開發(fā)課程案例化教學方法探索[J].測繪科學，2011，36（3）：244-246.

[7]柳錦寶，王增武，喻亮，陳軍，褚永彬.“案例—任務驅動”教學模式在GIS開發(fā)類課程中的應用探討[J].教育教學論壇，2017，（5）：140-141.

[8]賈澤露，劉耀林，劉興全.從市場需求看我國高校GIS教學改革[J].地理空間信息，2006，4（2）：75-77.

[9]何勇，徐柱，穆永磊.從社會需求看GIS教育改革[J].科學咨詢：科技·管理，2011，（8）：27-28.

[10]柳錦寶，王增武，陳軍，喻亮，褚永彬.CDIO理念下GIS開發(fā)類課程的教學一體化改革與實踐[J].科教導刊，2016，（12Z）：98-99.

[11]楊斌，陳廷方.GIS二次開發(fā)課程與產業(yè)型人才培養(yǎng)模式的探討[J].測繪工程，2012，21（4）：89-92.

[12]閻波杰.組件式地理信息系統(tǒng)開發(fā)課程的教學改革探討[J].測繪與空間地理信息，2011，34（6）：4-6.

[13]張志華，楊樹文，楊軍，王中輝，李雪梅.GIS軟件開發(fā)課程設計教學改革探討[J].山西建筑，2016，42（14）：235-236.