关于《GIS开发与应用》教学及创新实践的探讨

冯永玖　高峰　李阳东　冯贵平　杨晓明

【摘 要】《GIS开发与应用》是地理信息系统（GIS）的重要实践性课程，是使学生从GIS理论与方法的学习转向GIS工程应用的必修课程。本文从实践手段改革、精细化实施过程、课程考核方式和校企合作的培养模式4个方面论述了改进《GIS开发与应用》课程的具体方法，为提高该课程的教学效果、培养大学生的实践创新能力打造一门从师资到教学方法都优良的核心课程。该课程的改革，为上海海洋大学GIS类课程的建设奠定了坚实的基础，并有望将其推广到外省市进行教学实践应用。

【关键词】地理信息系统开发；GIS应用；程序设计；教学改革；创新实践

中图分类号： F426.63 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）17-0006-002

Discussion on Teaching and Innovation Practice of "GIS Development and Application"

FENG Yong-jiu GAO Feng LI Yang-dong FENG Gui-ping YANG Xiao-ming

（College of Marine Science，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China）

【Abstract】"GIS development and application" is an important practical course of geographic information system （GIS），which is a compulsory course for students to shift from GIS theory and method learning to GIS engineering application.This paper discusses the concrete methods of improving the course of "GIS development and application" from four aspects： the reform of practice，the implementation process of refinement，the way of curriculum assessment and the mode of cooperation between schools and enterprises. In order to improve the teaching effect and cultivate the practice of college students Innovation ability to build a teacher from the teaching methods are excellent core courses.The reform of the course has laid a solid foundation for the construction of GIS courses in Shanghai Ocean University，and is expected to be extended to other provinces and cities for teaching practice.

【Key words】Geographic Information System Development；GIS Application；Programming；Teaching Reform；Innovation Practice

0 引言

據统计，全球80%的数据与空间位置有直接或间接的联系。具有明显空间属性的数据来自地球表面，是对地物的位置、形状和特征的客观描述，如土地利用、道路交通、水系分布、海洋环境等。这些数据和领域已被大众所熟识。然而，大量的其他数据看似与空间位置没有显著的关系，但实际上它们与空间的联系是非常紧密的，如人口、景点、宾馆、订餐、经济、交通出行等，这些现象或事物都是发生或存在于一定空间位置上的。当人们使用网络上免费的APP解决生活的问题时，均需要获取使用者的精确位置，以确定最佳的解决方案。这些案例均和地理信息系统（GIS）有必然的联系，因此GIS并不是一个流于纸上的理论方法，而是与人们的生活息息相关的科学。因此，许许多多的高等学校均开设了与GIS相关的课程，并将GIS应用到各种各样的领域来解决其中存在的空间问题。《GIS开发与应用》是GIS科学中的实践性课程，是实现从理论、方法到应用的重要途径，对培养学生的动手能力和GIS工程实践能力具有举足轻重的作用。

在上海海洋大学，《GIS开发与应用》的教学目标是，通过教与学使学生掌握GIS的一般功能和应用领域、基本具备利用现有GIS开发工具来解决实际问题的能力，掌握自定义GIS软件开发的一般过程、熟悉主流开发环境、掌握用户定制GIS的基本编程技能技巧，增强该专业学生应用GIS来解决海洋领域相关实际问题的能力，同时拓宽该专业学生今后开展海洋领域工作的范围。

1 GIS开发课程的教学目标与内容

在教学过程中，GIS程序设计不是独立于空间数据的，因此除了通用的GIS功能，必须基于某种空间数据而建立GIS应用程序。相关的空间数据包括矢量数据（面域数据、线装数据、点状数据）、矢量数据和DEM数据等。在进行GIS程序设计和开发时，考虑它们之间的相同点和不同特性，实施针对性开发和应用。有关GIS开发课程涉及的内容和学生需要掌握的知识点和实践技能包括：

（1）有关GIS理论与方法的绪论：GIS的概念、原理与功能、商业GIS与自定义GIS的特点与优点、国内外几种著名的GIS商业平台软件介绍，如ArcGIS、SpuerMap GIS和MapGIS等。endprint

（2）GIS的编程基础：GIS的基本原理及ArcGIS的基本使用，图层的加载、查询，要素数据的编辑，以及地图的排版等技术。

（3）GIS开发的初阶技术：学习GIS编程的通用语言（VB.NET或C#），学会使用其中一种语言进行GIS开发。开发GIS应用程序所使用的编程环境为VS.NET，并且要求掌握VS.NET环境下常用的编程技巧。

（4）ArcGIS开发平台使用：学习使用ArcGIS Desktop开发平台，掌握VS.NET环境下的ArcGIS Engine开发技术。

（5）掌握ArcGIS控件使用：使用常见的ArcEngine控件，包括主地图控件MapControl、地图排版控件PageLayout、图例控件ToccControl、以及工具栏控件ToolbarControl等。

（6）ArcObjects编程模型使用：使用ArcObjects和ArcEngine的主要模型，包括GeoDatabase、Geometry、Display和Carto等。

（7）ArcGIS开发实例：根据编程实例综合使用MapControl、PageLayout、ToocControl、ToolbarControl、GlobalCore和SymbolgyControl控件，实现要素数据的查询显示、编辑、处理与分析等基本功能。

（8）程序的部署与打包：掌握ArcGIS Engine自定义程序部署，以及GIS应用程序的安装打包。

2 教学改革与创新

2.1 以实践为手段改进教学方法

教师队伍的建设是一门课程的核心，只有高水平的教师才能建设一门高水平的课程。因此，本课程通过教师队伍建设、教学资源开发和教学方法改革，使学生正确理解和掌握GIS开发的概念、原理和应用，提高学生的动手能力。同时，利用现代信息技术开发优质的教学资源，实现教学资源的网络共享以及教学方法、手段的新突破，从而提高教学质量。同时，GIS开发是一门实践性非常强的课程，只有通过大量的编程实践、动脑思考，才能实现编程能力从普通训练到质变的飞跃。因此，以实践为手段，本课程从始至终完全是操作、动手动脑的全方位锻炼，而教学方法和教学手段完全围绕实践来开展，实现学生程序设计能力的真正突破。

2.2 课程讲授实现精细化实施过程

在学习国内外相关GIS开发课程及先进经验的基础上，组织教学组教师进行讨论，完善教学内容、突出特色与特点，完善教师程序与题目，完善课程教学网站，进一步丰富学生成绩评价方法等。每个学生在程序设计方面各有不同的基础，因此应当根据学生不同的能力、兴趣点设置精细化的教学、针对性的教学，使得每个学生都得到最大限度的能力提高，都能够发挥自己的长处、在程序设计中完全展现自己的天赋。同时，根据教师与学生的反馈，再次组织课程组教师讨论，进一步完善课程各方面内容、教学模式，以及教学的实施开展过程。教学程序要开发不同的语言版本，包括C#版本和VB.NET版本，实现与前期课程《可视化程序设计》的无缝对接（以C#为教学语言）。

2.3 合理的课程考核方式引导实践创新

本课程实行的是非标准化考试，主要以程序设计结果和报告来进行评价。标准化考试以考察学生的理论知识为主，但是《GIS开发与应用》对学生的培养目标并不是基础理论知识，而是学生的实践动手能力、编程实干能力等，因此本课程考试主要采用程序结果和编写报告方式。学生根据选定的报告题目完成软件的设计、程序的编写及总结，报告涉及课程范围应涵盖核心讲授内容及少部分自学内容。报告考察内容能客观反映出学生对本门课程主要的原理、方法和步骤、开发技术等的理解掌握程度和实践能力。

2.4 开展校企联合的课外培养模式

由于GIS开发课程实践性较强的特性，它需要学生不断练习、巩固，而最有效的巩固方法则是找到对口的实习实践单位，从事专业相关的GIS开发工作。培养模式包括学习与实践两个部分：1）学生参照教师程序，对程序进行理解和重复开发；2）在完成第一部分的基础上，自己根据对GIS开发的理解，开发出新的GIS功能；3）开发GIS程序用于国土资源、海岸带、海洋与渔业资源领域；4）选拔优秀同学去“上海海洋大学地理信息技术实践教学基地”（上海GIS知名企业）进一步从实践学习。目前，上海部分GIS企业已从我校海洋技术专业吸纳毕业生和实习生数十名，实现学校和企业紧密交流。

3 结论

《GIS开发与应用》是GIS类课程中除了数据处理以外的重要实践性课程，是使学生从GIS理论与方法的学习转向GIS工程应用的必修课程，该课程在地理、测绘、海洋等学科领域具有广泛的应用。本文从实践手段改革、精细化实施过程、課程考核方式和校企合作的培养模式4个方面论述了改进《GIS开发与应用》课程的具体方法，为提高该课程的教学效果、培养大学生的实践创新能力，打造一门从师资到教学方法都优良的核心课程。该课程的改革，为上海海洋大学GIS类课程的建设奠定了坚实的基础，并有望将其推广到外省市进行教学实践应用。

【参考文献】

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