面向“空间专业”的JAVA教学设计

袁小华 王令群 王振华 张书台 张天蛟

摘 要：针对“空间信息与数字技术”专业（“空间专业”）对本科学生空间信息系统开发能力的培养需求，初步探讨了如何在该专业的JAVA课程中引入关于空间信息系统开发基础教学，其中对教学内容、教学模式和方法及教学实例等的设计，可为相关教学实践提供参考。

关键词：JAVA教学设计；面向专业；空间信息系统开发；教学实例

一、 引言

行业要求本科毕业生具备“以能为本”的综合素质，这需要本科专业优化培养模式，从教学内容和形式对课程体系进行改革和调整。本校“空间专业”针对行业对空间信息和计算机技术复合人才的需求，培养学生空间信息系统开发就业和深造能力，为此，本专业积极将行业知识和空间信息系统开发知识融入计算机课程，搭建空间与信息融合的课程体系。

在程序类课程中引入空间信息系统开发教学内容，要求对应课程课时充足，且学生已掌握面向对象编程、可视化编程、网络和数据库编程基础，在本校“空间专业”程序类课程中，《JAVA程序设计基础》具备该条件，因此我们在其中探讨了如何融入空间信息系统开发知识的教学内容。本文简要介绍相关教学设计。

二、 教學内容设计

依据JAVA常规教学目标和培养学生空间信息系统开发基础的目的，我们对以教材为蓝本的原《JAVA程序设计基础》教学内容进行整合，设置包括空间信息系统开发基础在内的七个教学单元。下面表1中为具体教学设计。

上表中部分课堂内容调整成课后自学，以便为空间信息系统开发教学腾出学时。

在空间信息系统开发教学中：

1. 在概述部分，基于典型实例介绍空间信息系统的特征、功能和开发流程；

2. 在空间数据管理教学中，先介绍基于开源数据库的空间数据扩展，演示点、线和面等空间对象的创建和管理方法，然后学生实践空间数据的建立和管理；

3. 在开发技术与平台教学中，介绍基于开源软件的空间信息系统开发技术及平台选型，演示空间数据的获取、加载和显示；

4. 在课堂和课后实践中，学生对课堂空间数据显示过程进行重复。

三、 教学模式和教学方法

依据教学目的、教学内容、课时条件和学生基础，采用合适的教学模式和具体的教学方法，可保证课程教学效果。

《JAVA程序设计基础》是“空间专业”第4门程序类课程，学生前驱课程已掌握一定的编程基础，因此在教学中，我们对各教学内容灵活应用讲授、实例示范、实践探究和自学等教学模式和教学方法，尤其注重应用典型实例来精简理论讲解，通过上机实践来锻炼学生编程能力，并设置问题框架引导学生完成相关自学。

空间信息系统开发教学模块共6学时，实例和实践教学尤为重要。在教学中，我们精选已有实例介绍空间信息系统开发流程和技术，设计简单实例演示基于开源技术的数据建立和显示的编程实现，设置实践和自学题目让学生模拟实例中的全过程。

四、 教学实例与实践

在程序类课程中，程序实例直观展示语法和编程思路，方便学生理解和模仿，上机实践训练学生灵活应用知识和解决问题的能力。JAVA语言中涉及丰富语法和复杂概念，空间信息系统开发教学中包含多个全新知识，因此在该课程中有效设计和应用实例与实践更为重要。

在JAVA常规教学中，除从教材和网络中选择合适的实例和实践题目外，还将前驱程序类课程中的典型问题纳入实践题目。我们发现，包括数组排序与查找、字符串转计算公式、公民/学生/在职学生的继承关系、Shape/Cirlcle/Cylinder的接口和实现类、多线程网络通信的简单实现、计算器、词霸和图示Hannovi等在内的实例和实践题目，能起到良好教学效果。

在空间信息系统开发教学中：概述中介绍的实例是百度地图、腾讯地图及本单位完成系统；空间数据管理中演示的实例是学校周围典型地物坐标的获取、数据创建和管理；技术与平台中演示的实例是C/S模式下我国陆界的显示；课堂和课后实践题目则是重复陆界数据的显示。通过相关实例和实践，我们发现学生对如何开发空间信息系统有了较深刻的理解。

下图为三个典型实例的程序结果。

五、 结论

在“空间专业”的《JAVA程序设计基础》课程中探索了如何引入关于空间信息开发基本理论和实践内容。为此在教学中围绕教学目的，整合了JAVA常规教学和空间信息系统开发的相关教学内容，设计和应用了有效的教学实例和实践题目，采用了实例教学、实践教学和自学等教学形式实施教学，保障了教学效果，在培养学生JAVA编程能力的同时，实现了对学生空间信息系统开发能力的初步培养。

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作者简介：袁小华，王令群，王振华，张书台，张天蛟，上海市，上海海洋大学信息学院。