阶梯式GIS软件工程实践教学体系研究

万波 方芳 叶亚琴 左泽均

【摘要】为了满足社会对高层次的GIS软件开发的需要，地理信息系统专业学生必须提高GIS软件开发能力，研究具有系统化、挑战性、标准化、导向性、模块化等特点的阶梯式GIS软件工程实践教学体系，有助于促进学生系统思维的训练并能循序渐进地加强实践能力。

【关键词】软件工程 实践教学 阶梯式

【项目资助】中国地质大学（武汉）教学研究项目（2013B17）。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）01-0224-02

一、国内高校GIS软件工程实践教学现状

1.国内高校GIS专业教育现状

随着我国地理信息系统（Geography Information System，简称GIS）产业的蓬勃发展， GIS及相关专业的综合性高级专业人才成为地理信息产业关注的重要话题之一。近年来，GIS在学科建设、人才培养、技术应用等方面取得了长足进步，但由于各高校开设GIS专业的条件、时机及基础各有不同，導致我国各高校GIS教育水平良莠不齐、缺乏统筹规划，在知识结构、教学机制、课程设置、理论与实践结合等方面还有待提高，严重影响了我国高素质GIS人才的培养，制约着GIS产业向纵深方向的发展。

目前，我国有超过150所高校开设了地理信息系统或其相关专业。GIS教育规模的快速增长，满足了社会对GIS专业人才的数量需求，但离质量上的要求还有很大差距。国内各大GIS相关企业对于毕业生的质量不太满意。2005年的一次从业人员调查显示，254位被调查者中有近三分之二（62%）的人对高校的GIS教育持不认可态度，他们表示不满意高校毕业生的业务能力和专业水平。在2010年对全国若干家GIS企业的调查中，我们发现企业管理层和人力资源方面负责人对GIS毕业生的意见主要集中在以下几方面：第一，学生的实践能力较差。有的毕业生编程能力不足或者是编程语言使用不够规范，无法正常完成公司交给的任务，公司需要花费较长时间重新培训；第二，创新思维和系统思维能力不足，只能按照非常详细的计划书一步步完成计划书的内容，甚至需要计划书把每一步具体怎么做都写出来，无法自己去按照客户需求完成任务。

2.国内高校GIS软件工程实践存在问题

首先，是缺乏对学生进行系统思维的训练。很多时候我们会从三个层次来理解地理信息系统这个学科，即地理，信息和系统。但我们现在的毕业生的专业知识主要集中在信息这一层面上，地理知识由于在信息的采集和处理中必须用到，因此在教学中还是会有足够的涉及。但是在系统这一层面上，由于课程涉及较少，而且诸如软件工程，GIS工程等课程都作为选修课出现。学生并没有对这些系统课程引起足够的重视，导致学生的系统思维能力不足。

其次，理论教学与实践教学严重脱节。综合各高校GIS专业人才培养方案来看，目前高校GIS专业在实践教学方面主要存在着四个方面的问题：其一，计算机或软件开发类课程实习与GIS课程脱节；其二，课程实习与课程实习脱节；其三，基础实习与综合实习脱节；其四，实践内容与实际需求脱节。加上各实践课程间缺乏系统性和连贯性，不利于强化和巩固知识点，实践教学质量难于保证，最终导致学生软件开发能力参差不齐，与社会需求脱节。

因此，如何构建一个科学系统的实践教学体系，是当前颇为紧要的任务。论文探讨的是将GIS软件系统设计的知识点和技能要素融入各门课程，建立阶梯式GIS软件工程实践教学体系，促进学生系统思维的训练并循序渐进地加强实践能力。

二、阶梯式GIS软件工程实践体系的具体内容

阶梯式GIS软件工程实践体系作为培养GIS软件开发工程师的实践教学主线，目的在于基础性、系统性和有序性课程实习作为知识点辅助练习，个性化项目实践和第二课堂作为培养创新能力，其能力培养及实践技能训练主要分为三个级别（如表1所示），分别是GIS软件开发基础技能、GIS软件专业化训练以及GIS软件系统开发训练。

表1 阶梯式GIS软件工程实践体系训练内容

1.GIS专业软件工程能力训练体系

GIS专业软件能力训练体系包含基础技能、专业技能及系统开发等三个层次，其教学目标分别为基础、语言、编程工具三位一体，工程、系统和专业方向三位一体以及理论与系统结合、技能与职业素养结合。

其中，基础技能的实践教学结合教学计划中《计算机高级语言课程设计》、《面向对象程序设计课程设计》、《数据结构课程设计》等实践环节，设置GIS基本几何及几何计算的内容来实践面向对象的思想；专业技能层次则结合《数据库课程设计》、《GIS面向对象软件工程》等实践环节，基于数据库存储的GIS基础图形编辑系统的实践内容，使学生掌握GIS系统的存储、管理、编辑、显示、查询、分析以及二、三维建模；系统开发层次则结合企业实践及毕业设计环节，加强网上地图服务系统开发、嵌入式应用等方面实践能力。

表2 GIS软件工程能力训练体系

2.阶梯式GIS软件工程实践的分级内容

阶梯式GIS软件工程实践初、中、高级阶段分别对应着不同的目标、课程与具体要求，各层次目标矩阵如表3、表4及表5所示。挑战级别针对学有余力的同学，可利用第二课堂、大学生课外科技活动等方式开展，结合《移动GIS》、《三维GIS》等相关选修课程，其目标矩阵如表6所示。

表3 阶梯式GIS软件工程实践初级阶段目标矩阵

表4 阶梯式GIS软件工程实践中级阶段目标矩阵