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面向社会需求的GIS二次开发课程教学改革

来源:教育教学论坛     2019-2-27 19:16:23      点击:

李小龙 滑珺 谭永滨

摘要:为缓解相关企事业单位对GIS开发人员的巨大需求与学生就业困难的矛盾,提出了一种面向社会需求的GIS二次开发课程教学改革方案。分别从课程体系、案例任务、人才需求、抽签答辩等四个方面进行改革,提高学生动手能力。

关键词:GIS二次开发;社会需求;教学改革;任务库;答辩

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2018)49-0117-03

一、引言

地理信息科学(Geographic Information Science,GIS)是地理学、测绘学及计算机科学相结合的交叉学科,以信息技术(Information Technology,IT)为基础,对地理空间数据进行管理与应用,分析自然和社会现象空间分布、相互关联及时空变化规律,并进行地图可视化。自上世纪60年代问世以来,GIS每一步发展都紧随计算机技术变革的脚步。2017年GIS相关产业市场规模达5000亿元以上,同时,全国开办GIS专业的高校也已超过180所,但由于GIS教学与实际应用脱节,往往出现企业招聘难与专业学生就业难同时存在的奇特矛盾现象[1]。作者查询了“51job”“智联招聘”“3S招聘网”等招聘网站,调查显示,GIS開发与研发岗位需求最大。为此,在高校专业教学过程中应十分重视动手能力的培养。

“GIS二次开发”是GIS专业的核心课程之一,具有较强的理论性、技术性、应用性和实践性[2],综合运用理论知识和编程技术,完成应用型地理信息系统的功能设计与开发实现。该课程多在大三开设,旨在培养学生从事GIS应用软件二次开发的能力,对学生后续的毕业设计及工作应聘具有重要影响。该课程以往的教学改革多从参加竞赛[3,4]、参与项目[5]、利用案例与任务[6,7]等方面开展,较少从社会需求方面综合分析[8,9],而满足社会需求恰恰是最主要的目标。为解决招聘难与就业难的双重矛盾,在GIS二次开发教学中应紧密跟踪行业动向,提高学生动手能力[10]。下面结合社会需求,探讨GIS二次开发的特点、教学中的问题及教学方法改革。

二、GIS二次开发教学中的问题

根据课程特点和作者近年的教学经验,并结合对相关调查研究,发现在GIS二次开发教学过程中存在以下主要问题。

(一)教学内容零散

教师在授课过程中,多以基本GIS功能的编程实现为主,如空间数据读写、可视化、空间分析等,较少结合行业应用系统,融合GIS功能,去解决业务中的实际问题。学生掌握知识内容零散,不利于理顺知识脉络,容易遗忘。

(二)教学手段传统

传统的教学手段为“上课讲PPT—下课留作业—实验课练手”,学生机械地完成各自的基本学习内容,缺乏互动性,不适合培养实践性和团队合作性要求较高的GIS二次开发人才。

(三)学习积极性不高

由于该课程需要具有一定的GIS软件应用和程序开发能力,对多数学生来说,门槛较高,难度较大,产生了畏惧心理。此外,学生不了解社会需求的趋势,也缺少就业压力的驱动,对课程的重视程度不够。

(四)成绩考核形式单一

学生成绩组成多以“平时表现(10%)+实习报告(30%)+期末考试(60%)”组成,并且考核内容相同,使得背诵能力强和文档写作好的学生容易获得高分,这对于实践性要求较高的GIS二次开发课程来说,不能反映学生真实的学习效果,缺乏区分度。

三、GIS二次开发教学方法改革

针对课程教学中存在的问题,提出具体教学改革的方法。

(一)加强课程体系建设

在前序课程的理论教学中,要循序渐进逐步深入[11]。理论部分,先学习地图学、GIS原理与空间分析等课程,了解地图数学基础及符号表达,掌握GIS的定义、功能结构、数据描述与管理、分析可视化等,理解缓冲区分析、叠置分析、网络分析及三维地形分析等空间分析方法;程序开发部分,先学习C程序设计、数据结构、GIS程序设计基础等课程,掌握编程语言的语法与程序结构,理解数据组织与底层功能实现;实践部分,先学习GIS软件应用、GIS工程设计与应用、空间数据库原理等课程,了解GIS功能结构,掌握GIS需求分析与软件设计,以及数据存储与访问。

在前序课程的实践教学中,基础软件、开发工具包、编程语言、编程环境等尽量一致。比如,可使用C、C++及C#为主的编程语言,其语法规则相似,编程环境也可统一(Visual Studio),减少学生为掌握一门新的编程语言而浪费的时间。

(二)构建合理的案例库及任务库

案例库是指教学过程中师生共同探讨的开发实例集合,包含需求描述、设计思路、源代码及示例数据,而任务库则是指学生课后需要完成的程序开发类作业的集合,包含需求描述、设计提示及示例数据。案例库和任务库(以下简称“两库”)是教师教学的主要内容,也是训练学生提高GIS二次开发动手能力的主要资源,两库建设的合理性是影响教学质量的主要因素之一。

两库的建设需要遵循以下三点要求:首先,内容涵盖所有知识点,包括数据组织与处理、查询检索、空间计算分析、地图可视化等;其次,邀请企业共同参与两库建设,以企业近期相关项目为基础,经过内容抽取与改造,形成案例或任务,使之符合教学大纲要求的同时,也与社会需求接轨;最后,对案例和任务进行类别划分,案例分为易、中、难,而任务划分为模仿型、扩展型和开放型,每种任务设置不同的满分分数。模仿型任务主要以模仿案例中的内容为主,任务中列出详细需求、解决思路、参考提示等;扩展型任务是对模仿型任务的深入探索及综合应用,提高难度,任务中同样列出详细需求、解决思路、参考提示等;开放型任务只列出基本的需求,主要靠任务选择者根据需求自由设计并实现相关功能。

(三)激发学习积极性

学习态度是影响GIS二次开发学习效果的重要因素之一,必须激发学生学习的积极性[12]。可以通过以下四点提高学习兴趣:首先,在教学内容上要体系完整、由浅入深、逐步引导,降低入门门槛,通过完成小的功能,提升学生的自信心,消除畏惧心理;其次,从产业发展及社会需求角度,分析本课程学习的必要性,一方面,从近年GIS产业产值逐年增长情况,年均增长率超过30%,2017年总产值超过5000亿元,说明GIS行业发展前景广阔,就业机会增多,另一方面,从网络招聘信息中统计GIS岗位设置、需求人数及薪资待遇等角度分析,说明从事GIS开发工作的优势;其次,分析国内各知名高校从事GIS研究的优势,证明不仅企事业单位急需GIS开发人员,高校研究生导师也倾向录取开发基础扎实、动手能力强的学生;最后,讲述本校优秀毕业生及业内知名人士的经历,说明具有GIS开发能力,会增加成功的机会,利用榜样的力量,增强学生学习的动力。

(四)丰富成绩考核形式

为体现实践类课程真实的教学效果,应丰富考核形式,提高区分度[13]。成绩考核的形式仍为“平时成绩+期末考试+实验”,但是所包含的内容及分数占比有所不同。平时成绩占总成绩比例提高到15%,考核内容主要包括到课率、作业完成情况及课堂表现,其中,课堂表现不仅参考平时回答问题态度,同时重点参考在参与案例分组讨论过程中的积极性和合理性。期末考试采用笔试形式,占总成绩的比例降到35%,主要考查学生对相关常识、基本概念与方法等理论知识的掌握情况。实验分为独立完成的基本实验和分组完成的高级实验,占总成绩的比例提高到50%,其中前者占比30%,后者占比20%,主要考查学生动手编写程序及解决问题的能力。

实验部分的改革是此课程教学改革的重点。基本实验以模仿型任务为主,内容尽量涵盖课堂上所学的GIS二次开发基本知识点,包括数据管理、编辑、分析及可视化等。基本实验要求每个学生在指定任务组中自由选择三个任务,独立完成并撰写实验报告,最后进行任务完成情况的答辩。由于学生较多,为节省时间,令学生现场抓阄抽取其中一个需要答辩的任务,综合评判现场答辩情况及实验报告,给予相应的基本实验分数,其过程如图1所示。而高级实验以扩展型和开放型任务为主,要求学生组队完成,2—4个人一组,每组选取一个难度适合自己的任务,组员间充分讨论,分工合作,进行系统设计、程序开发及撰写实验报告。高级实验要求现场随机抽取各小组一名成员进行答辩,其成绩作为所在小组成员答辩环节的成績,结合小组提交的一份实验报告,给出高级实验分数,其过程如图2所示。

高级实验实施过程中有以下优点:首先,分组完成,可以提高学生团队精神,小组成员间可以相互学习;其次,现场随机抽取答辩人,避免“搭顺风车”现象,使得人人都需要了解任务设计与实现的全过程;最后,自由选取不同难度的任务,可增加区分度,使喜爱思考、开发能力强的同学脱颖而出,获取更高的分数,激发学习的积极性。

四、结语

GIS二次开发作为GIS专业核心课程之一,具有很强的技术性与实践性,其教学模式必须以社会需求为导向,提高学生的实践动手能力和适应社会合作与竞争的能力。本次课程教学改革中充分引入社会资源,利用企业真实项目构建案例库与任务库,让学生模拟解决实际行业问题,使教学与社会需求接轨。同时,采用答辩形式进行成绩评定,能够客观地展现学习效果,突出优秀人才。经过近两年的教学实验,发现撰写开发类毕业论文及从事开发类工作的学生数量逐年增多,就业难度逐渐降低,可见本次教学改革取得了一定的正面效果。本文只针对一门课程进行教学改革尝试,而学生专业素质的培养,需要其他相关课程的共同努力,不断交流学习,提高教学质量。

参考文献:

[1]李保旭.“GIS人才”之冰火两重天[EB/OL].http://www.3snews.net/mag/256000028744.html,2014-01-13/2018-01-30.

[2]秦凯,杨杰.普通高校“GIS二次开发”课程实践教学探讨[J].南阳师范学院学报,2007,6(6):84-85.

[3]杨敏,汪云甲.大学生GIS开发大赛对GIS专业实践教学的启示[J].测绘工程,2009,18(5):77-80.

[4]张宝一,李小丽,杨莉,邓吉秋,刘兴权.依托竞赛的“GIS二次开发”课程教学改革[J].中国地质教育,2015,24(3):42-46.

[5]周利军.项目教学法在高师GIS教学中的应用[J].中国电力教育,2009,(4):60-61.

[6]郭先春,李大军,程朋根,邹时林,姜林.GIS二次开发课程案例化教学方法探索[J].测绘科学,2011,36(3):244-246.

[7]柳锦宝,王增武,喻亮,陈军,褚永彬.“案例—任务驱动”教学模式在GIS开发类课程中的应用探讨[J].教育教学论坛,2017,(5):140-141.

[8]贾泽露,刘耀林,刘兴全.从市场需求看我国高校GIS教学改革[J].地理空间信息,2006,4(2):75-77.

[9]何勇,徐柱,穆永磊.从社会需求看GIS教育改革[J].科学咨询:科技·管理,2011,(8):27-28.

[10]柳锦宝,王增武,陈军,喻亮,褚永彬.CDIO理念下GIS开发类课程的教学一体化改革与实践[J].科教导刊,2016,(12Z):98-99.

[11]杨斌,陈廷方.GIS二次开发课程与产业型人才培养模式的探讨[J].测绘工程,2012,21(4):89-92.

[12]阎波杰.组件式地理信息系统开发课程的教学改革探讨[J].测绘与空间地理信息,2011,34(6):4-6.

[13]张志华,杨树文,杨军,王中辉,李雪梅.GIS软件开发课程设计教学改革探讨[J].山西建筑,2016,42(14):235-236.


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