海洋地理信息系统教学资源平台的设计和实现

柳 诚，柳 林，李嘉靖，王小鹏，李万武

（山东科技大学测绘科学与工程学院 青岛市 266590）

海洋地理信息系统是地理信息系统的一门分支学科[1]，是以海底、水体、海表面、大气及海岸带人类活动为研究对象，通过开发利用地理信息系统的空间海洋数据处理、GIS 和制图系统集成、三维数据结构、海洋数据模拟和动态显示等功能，为各种来源的数据提供协调坐标、存储和集成信息等工具，其在海洋科学上的使用可大大提高海洋数据的使用率和工作效率，并改善海洋数据的管理方式[2-3]。随着该学科的发展，迫切需要培养相关方面的人才，而在人才培养过程中，如何更快更好地帮助学习者学习海洋地理信息系统这门课程，成为了我们研究的内容，一个高效且具有创新性的教学资源平台的建设成为了一种新的需求。

传统海洋地理信息系统学习方式，主要以学生课本学习以及教师课堂授课为主，但课本内容无法达到很全面，例如作品案列、视频展示等教学资源有限，且受教师课上讲解时间的限制，所以学生学习该门课程的效果也会受到一定的限制，因此，我们研发了海洋GIS 教学资源平台，目的是为教师提供教学资源，为学生提供在线自主学习平台[4]。

1 教学资源平台设计

1.1 总体设计

平台总体设计分为3 部分，用户层、逻辑层及数据层，总体设计图如图1 所示。

1.2 功能设计

《海洋地理信息系统》网络课程平台的主体包含11 个主菜单，31 个子菜单，教学课件13个，教学视频9 个，动静态专用教学图片200 余个，11 个课程实验，实验数据100 余兆，模拟试题3 套，单元测试4 套，题型测试150 套。网站数据量大，可以在网站上学到的内容相比于课堂要更加丰富生动,平台功能架构设计图如图2 所示。

图1 平台总体设计图

图2 平台功能架构设计图

2 关键技术

2.1 动画制作技术

平台动画采用Flash 技术制作，利用Adobe Flash CS3 Professional 软件将静态图片一帧一帧在短时间内连接起来，更能充分体现出动态效果和抽象原理，适合于抽象教学内容为主的课程。图3 所示为动画展示模块。

2.2 在线交互技术

图3 动画展示模块

平台在线交互功能采用Microsoft SQL Server 2008 管理试题库和在线答疑数据，通过ADO 技术实现用户与数据服务器的交互，实现题库的录入、管理、输出，以及用户的注册、登录、管理员的管理等。图4 为在线交互技术实现的在线交流功能展示图。

2.3 在线组题技术

平台的在线组题是利用异步回调技术，实现服务器与客户端的数据交互，完成对数据服务器的访问。根据题库的题量以及客户所需的题型、题量，采用随机算法生成满足限制条件的试题，在客户访问页面显示。试题生成后，系统提供打印功能，通过特定算法实现网页页面格式到word模式的转换，建立生成一个按标准试卷格式排版完成的word 文档，方便用户打印使用[5]。图5 为在线组题功能展示图

图4 在线交流功能实现

图5 在线组题功能实现

3 教学资源平台的实现

海洋GIS 教学资源平台是按照时下比较流行的DIV+CSS+Ajax 建立网站的方法进行设计[6]，整个网络课程的拓展和升级易于实现，配合应用于前台的JavaScript 脚本语言，使得客户端的响应速度较快[7]，也能够适应大部分运行平台，采用了三维动画技术、在线交互技术、在线组题、VS2010 等诸多新技术，基于.NET 平台，用Visual C#语言通过VS2010 开发和构建，实现了在线答疑、在线组题和测试、视频教学、特色实验以及学生带赛案例分析等其它教学资源展示和共享功能。

ASP.NET 是一种面向对象的编程，是微软对ASP 的升级。它将程序代码和HTML 代码分开，从而使网页设计和程序编写独立出来，使得程序的编写更加清晰。同时ASP.NET 支持C#、VB.net 等高级语言，并提供了大量的服务器控件，从而使程序的编写更加简单、灵活[8]。

本系统基于ASP.NET 技术按照严格的三层架构实现。在数据层，借助ASP.NET 强大的数据访问功能实现用户信息、教学资源数据、在线交流数据的查询、存储等操作。在表现层，ASP.NET灵活的服务器控件以及JavaScript 技术完美的结合，为不同角色用户提供不同的用户界面[9-10]，实现的界面如图6 所示。平台部分代码如下：

4 平台功能特色及效果评价

海洋地理信息系统教学资源平台与以往教学平台相比具有以下功能及特色：

（1）海洋地理信息系统教学资源平台的课程涵盖广泛、内容丰富、体系完整、立体感较强。

（2）海洋地理信息系统教学资源平台从“空间分析”和“三维可视化”着眼，将重点知识内容寓于动画和视频中，形象直观、简单易懂。

（3）海洋地理信息系统教学资源平台提供了师生之间在线交流平台，互动性好、方便快捷。

（4）海洋地理信息系统教学资源平台实现了在线组题和在线测试功能，根据试卷的题型要求编程实现了基于题库的在线随机组题功能。

（5）海洋地理信息系统教学资源平台增加特色实验和项目演示等功能，就重点实验及科研项目成果进行演示，演示效果生动流畅，体现了理论和实践相结合、教学和科研相结合的新理念。

该平台以“海洋地理信息系统网络课程”形式参赛，获第十三届全国多媒体课件大赛一等奖。平台中“GIS 空间分析”的视频教学获全国微课赛三等奖和最佳人气奖，以该平台为主体的教学成果获山东科技大学教学成果一等奖及山东省教学成果二等奖。

5 结 语

海洋地理信息系统网络课程是一款教学资源性平台网站，平台从理论教学设计、PPT 课件设计、讲课实况录像、实验指导视频、学生带赛案例分析、在线组题和测试、师生交互等方面对地理信息系统原理与应用展开教学活动，并提供相关下载。与以往教学平台相比，添加了相关课程的视频、动画库、特色实验、学生作品展示板、随机组题及在线测试等多种教学模块，教学内容科学完整，教学设计新颖有创意，技术性艺术性水平高。该平台还实现了师生之间的远程在线互动以及论坛留言功能，更高效地辅助学生学习海洋地理信息系统课程，具有较高的应用价值。今后将不断完善平台内容，提供更多教学资源，使该平台成为海洋地理信息系统课程的主导教学资源平台。

[1] 黄杏元.地理信息系统发展趋势[J].地理学报，1989，44（2）：230-236.

[2] 周海燕，苏奋振，艾廷华，等.海洋地理信息系统研究进展[J].测绘信息与工程，2005，30（3）：25-27.

[3] 王红梅，朱振海.海洋地理信息系统国内外研究进展[J].遥感技术与应用，1999，14（3）：49-55.

[4] 肖晓梅.网络教学平台在高校教学中的应用研究[J].中国教育信息化，2008，14（17）：67-68.

[5] 蒋东兴，张继才，罗念龙.高校网络教学现状与对策[J].计算机教育，2004，3（9）：44-46.

[6] 管恩京，李静，郑海峰.促进高校网络教学与教学资源应用的对策研究[J].现代教育技术，2009，19（12）：126-129.

[7] 赵海兰，孔素真，张淋江.高职高专院校网络教学资源的建设与研究[J].教育信息化，2006，12（1）：31-33.

[8] 龙银香.B/S 模式的个性化交互式网络教学平台的结构与设计[J].计算机与现代化，2005，21（6）：23-29.

[9] 张跃延，苏宇，贯伟红.ASP.NET 程序开发范例宝典（C#）（第2版）[M].人民邮电出版社，2009：59-110.

[10] 刘斌，张军.ASP.NET+SQL Server 动态网站开发案例精选[M].清华大学出版社，2006：29-68.