陳鵬

[摘要]地理信息系統(tǒng)自成立以來，經(jīng)過十多年的發(fā)展，課程體系與培養(yǎng)模式已具備一定規(guī)模，但在實踐環(huán)節(jié)仍存在一些問題。針對地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)實驗教學內(nèi)容、教學方法、教師水平等幾個方面提出改革措施與建議，以期更好地培養(yǎng)地理信息科學專業(yè)學生二次開發(fā)能力，并提供參考依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]地理信息系統(tǒng)；實驗教學；ArcEngine

[中圖分類號]G642

[文獻標識碼]A

[文章編號]1671-5918（2018）03-0120-03

地理信息系統(tǒng)是一門實踐性、技術(shù)性很強的學科，在日常的教學中除了對基本理論的講解外，還應(yīng)注重學生的實踐能力，即提高學生上機編程操作學時，鍛煉學生實際編寫代碼的能力，使學生形成良好的編程思維與專業(yè)素養(yǎng)，這對地理信息系統(tǒng)專業(yè)學生未來面向開發(fā)崗位時具有重要作用。

一、實驗教學內(nèi)容及教學方法

ArcEngine軟件是美國環(huán)境系統(tǒng)研究所（ESRI）開發(fā)的新一代地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)組件，目前這款軟件在地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)中已得到廣泛應(yīng)用。吉林師范大學旅游與地理科學學院地理信息科學專業(yè)地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)課程就是用該軟件進行理論與實踐教學，實驗內(nèi)容分為五個部分，即矢量地圖基本操作、空間數(shù)據(jù)查詢、空間分析、專題地圖操作、地圖輸出。課程總學時為84學時，其中理論學時為64學時，上機實驗為20學時。其中理論學習內(nèi)容主要是對地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)基本理論、方法的講解，以ArcEngine軟件為例。實驗內(nèi)容主要是理論內(nèi)容的拓展，是學生將理論轉(zhuǎn)化為實踐的重要過程。

由于該課程屬于操作性較強的課程，理論講解時需采用多媒體教學方法，實驗課程采取上機實踐的方式。采用多媒體講解理論課程的原因是由于本課程中涉及到大量的代碼編寫和系統(tǒng)界面設(shè)計及實現(xiàn)過程，因此，需采用較為直觀的教學方法，讓學生能對講解的內(nèi)容更為清晰的理解；實驗教學中采取講解與實際操作結(jié)合的方法，講解仍以多媒體課件為主，在課件的內(nèi)容上與理論教學內(nèi)容課件稍有不同，該課件內(nèi)容主要是詳細的系統(tǒng)功能代碼及實現(xiàn)步驟。這部分課件在設(shè)計過程中除了滿足實驗?zāi)康?、實驗要求及實驗?nèi)容外，還應(yīng)做到調(diào)理清晰、步驟明確、易學易用。隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，除了理論教學與實踐教學外，地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)課程還可以利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，在網(wǎng)上搜集相關(guān)資料，以及教師上傳教學資源，包括學習資料、實習指導書、實例代碼等，為學生提供多種可供選擇的學習方式，充分體現(xiàn)“互動教學”的特點。

二、基于ArcEngine軟件的實驗教學內(nèi)容體系設(shè)計

對于地理信息科學專業(yè)的學生來說，地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)中的相關(guān)內(nèi)容，如數(shù)據(jù)采集、專題地圖、空間分析等，須通過實際的上機操作，才能讓學生針對具體研究內(nèi)容，更為詳細的了解本學科的相關(guān)問題，使學生真正掌握和理解地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)的本質(zhì)問題。具體設(shè)計實驗內(nèi)容如下：

第一，地圖基本操作，讓學生掌握利用ArcEngine軟件實現(xiàn)地圖瀏覽功能，包括實現(xiàn)地圖放大、縮小、漫游及全圖顯示操作為目的。

第二，空間數(shù)據(jù)查詢，讓學生掌握利用ArcEngine軟件進行數(shù)據(jù)加載與查詢等為目的。主要內(nèi)容包括：加載常見的Shape-file、Coverage、PersonalGeodatabase、ArcSDE、TIN、Raster、CAD等數(shù)據(jù)到ArcEngine軟件的地圖窗口中；數(shù)據(jù)查詢功能的實現(xiàn)是用戶經(jīng)常使用的內(nèi)容，如使用Identity、Find工具及IQueryFilter查詢接口的使用方法等；讓學生學會空間數(shù)據(jù)的加載與查詢功能，為后續(xù)的開發(fā)提供基礎(chǔ)。

第三，空間分析，讓學生掌握使用ArcEngine軟件實現(xiàn)緩沖區(qū)分析、網(wǎng)絡(luò)分析及疊置分析等功能為目的。要內(nèi)容有：緩沖區(qū)分析功能實現(xiàn)過程為，利用.NET平臺中的C#語言編寫點、線、面緩沖區(qū)功能代碼，實現(xiàn)該功能，如河水泛濫影響的范圍，利用編寫的緩沖區(qū)功能實現(xiàn)；網(wǎng)絡(luò)分析功能代碼編寫為實現(xiàn)最優(yōu)路徑功能，如從學校到火車站的最優(yōu)路徑選擇；疊置分析功能代碼編寫實現(xiàn)后，利用該功能實現(xiàn)針葉林與闊葉林的混交地帶面積。

第四，專題地圖制作，讓學生掌握ArcEngine軟件中專題地圖制作器Rendere的使用方法為目的。通過代碼與Rendere制作器的講解，讓學生能夠使用Rendere進行點密度、餅圖、柱狀圖、玫瑰圖、單值圖等常見專題圖功能實現(xiàn)的代碼編寫方法，最后講解專題圖的渲染與保存的實現(xiàn)代碼。

第五，地圖輸出，讓學生掌握ArcEngine軟件地圖輸出過程中的整飾方法為目的。專題地圖輸出是實際應(yīng)用中較為常見的，在輸出過程中需要對輸出時的坐標、位置、樣式等進行設(shè)定，利用ArcEngine軟件中地圖整飾框架（apSurrundFrae）對象中的IapSurrund接口，該接口提供了整飾對象間的公共功能，并可以決定和修改要素的尺寸。同時利用IapSurrund、ISale-Te對JarkerNrthArr等接口定制比例尺與指北針，讓學生掌握這些接口實現(xiàn)的代碼，按教學要求輸出地圖。

學生通過上述系統(tǒng)化的上機操作實驗，了解地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)中基本功能實現(xiàn)代碼及開發(fā)流程，大大激發(fā)學生學習的積極性，提高了學生代碼學習的能力，拓展了學生的編程思維。

三、實驗教學的改革與探討

（一）地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)教學內(nèi)容和方法改革

實驗是理論教學內(nèi)容的重要組成部分，是將理論教學內(nèi)容轉(zhuǎn)化為動手能力的重要過程]。所以，實驗課的內(nèi)容更為重要，為了更好地讓學生掌握編程技巧，除了對教學方法改革外，還應(yīng)了解教育的對象，設(shè)計針對性較強的實驗教學內(nèi)容及操作內(nèi)容，使學生易學易用，產(chǎn)生興趣。因此，教學內(nèi)容與方法是加強實驗課程建設(shè)的核心工作。為了實現(xiàn)這一核心工作，主要采取兩項改革措施，具體如下：

1.實驗課程結(jié)構(gòu)調(diào)整。通過2-3次的實驗教學計劃的修訂，逐步調(diào)整地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)實驗課程結(jié)構(gòu)，加強幾個方面內(nèi)容。一是計算機語言方面的知識加強，通過增加1-2門選修課讓學生更好地學習和掌握程序語言的編程技巧，培養(yǎng)學生編程思維，使學生對編程產(chǎn)生興趣；二是具體案例調(diào)整，找出學生最容易接受的代碼實現(xiàn)方法，并編寫功能為案例；三是深化地理信息系統(tǒng)、遙感、GPS三方面的開發(fā)知識，因地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)相關(guān)功能的實現(xiàn)與“3S”中的基本知識、實現(xiàn)流程密不可分，因此，此方面需要深化學習。四是讓學生到地理信息系統(tǒng)公司進行實習，讓學生將學到的知識與實際需求進行有效結(jié)合，讓學生盡快了解行業(yè)內(nèi)的開發(fā)方法與流程。

2.優(yōu)化實驗教學內(nèi)容，與實際相結(jié)合。對于地理信息系統(tǒng)專業(yè)而言，二次開發(fā)是未來學生就業(yè)中必須掌握的一項內(nèi)容，是學生了解地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)在各個行業(yè)、學科內(nèi)應(yīng)用的基本過程，同時也是地理信息系統(tǒng)解決本學科相關(guān)問題的關(guān)鍵。因此，地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)實驗課程內(nèi)容的優(yōu)化與調(diào)整至關(guān)重要。對于教學中的地圖瀏覽功能、空間分析功能、數(shù)據(jù)管理、專題地圖及地圖輸出是地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)中最為基本的功能，是目前地理信息系統(tǒng)行業(yè)中較為常用的幾種開發(fā)方法，在教學中將公司中的一些實際開發(fā)方法引入實驗課程，并作詳細講解，為學生未來就業(yè)提供保障。

（二）提高學生自學輔導力度

地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)實驗學生自學輔導非常重要，是提高學生自學的主要方式，開發(fā)中最主要的方法為程序編寫，而程序的學習除了理論課講解的內(nèi)容外，還需加大學生自學的力度，通過多讀程序、上機練習、多多思考，逐漸形成編程思維，養(yǎng)成良好的程序編寫習慣。

1.教學主導思想轉(zhuǎn)變

自學輔導體現(xiàn)的核心思想是以提高學生的能力、智力為主，突出教師的“導”與學生的“學”。ArcEngine軟件在規(guī)定的學時限制內(nèi)很難完成所有內(nèi)容，因此學生需要在課下時進行自學，配合課堂中實驗教學內(nèi)容，系統(tǒng)地掌握本實驗中的詳細內(nèi)容與實際操作方法。

2.實驗教學體系調(diào)整

實驗教學的目的是知識的應(yīng)用及能力的培養(yǎng)，同時也是思維的創(chuàng)新和編程素質(zhì)的提高過程，地理信息科學專業(yè)是以應(yīng)用型技術(shù)為主，因此實驗教學的結(jié)果，直接影響到最終教學質(zhì)量與實踐教學這一關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。所以本專業(yè)應(yīng)為學生提供盡可能多的實踐操作機會，使實驗教學的運行模式符合應(yīng)用環(huán)節(jié)，最大限度的發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)新潛力，增強學生開發(fā)意識和能力。圍繞“應(yīng)用型”這一實踐教學目的，采取如下措施：

（1）保證實驗教學環(huán)節(jié)的進行。實驗教學環(huán)節(jié)占40%以上，所有實驗、實習和課程設(shè)計，從時間、內(nèi)容、技術(shù)等方面保證學生的學習時間。

（2）保證學生學習質(zhì)量。加大學生實踐力度，對所有實踐環(huán)節(jié)制定相應(yīng)考核方法，用定量的方法衡量和保證學生實踐能力的培養(yǎng)。

（3）教學實踐體系與理論教學體系交叉互并。在理論與教學中，尤其是實驗教學中形成理論-實踐-再理論-再實踐的教學模式，提高學生實踐操作能力。

（4）保證實驗教學內(nèi)容緊緊圍繞技術(shù)應(yīng)用能力為培養(yǎng)目標。重視實驗教學內(nèi)容，營造地理信息二次開發(fā)環(huán)境，培養(yǎng)學生理論與實驗緊密結(jié)合，用所學理論加之實驗內(nèi)容，使學生感受和了解地理信息系統(tǒng)中二次開發(fā)技術(shù)與流程。

3.加強學生自學輔導力度

實踐證明，學生的課下學習內(nèi)容更為重要，依據(jù)當代大學生的認識和發(fā)展規(guī)律，加大學生課下的學習力度。在培養(yǎng)學生們形成良好的自學習慣的同時，還應(yīng)培養(yǎng)學生學會利用現(xiàn)有的各種資源，如網(wǎng)絡(luò)、論壇及圖書等，從中自學專業(yè)相關(guān)內(nèi)容，尤其是地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)中的編碼技巧與方法，增加學生課后輔導方式，采取課后答疑或是線上答疑。從學校角度來講，應(yīng)開放實驗室及學生學習資源。如本校目前規(guī)定所有院系實驗室將無償對所有專業(yè)學生隨時開放，讓學生擁有更好的學習資源。

4.改善上機教學環(huán)境。

配備更為專業(yè)的實驗教學輔導教師，如在學生編程方面培養(yǎng)時，可引進計算機專業(yè)教師，這樣對提高學生編程能力具有重要意義。除此之外，還應(yīng)改善實驗教學軟硬件環(huán)境及案例數(shù)據(jù)庫，引進專業(yè)軟件改善學生上機實驗設(shè)備，為學生了解專業(yè)編程環(huán)境提供良好的平臺。

四、教學改革內(nèi)容評價

（一）評價指標體系

教學改革內(nèi)容是否合理與完善，需要進行評估，而評估的首要任務(wù)是構(gòu)建相應(yīng)的指標體系與評估模型。依據(jù)研究中的教學改革內(nèi)容，設(shè)計的教學內(nèi)容評價體系，其中以及指標包括教學信息收集、教學內(nèi)容評價、信息反饋；二級指標包括領(lǐng)導聽課、教學檢查、督導檢查、學生信息員、學生評測、單位評估、專業(yè)評估、課程評估、同行評估、學校反饋、領(lǐng)導反饋及學生反饋。評價模型采用加權(quán)綜合方法對研究內(nèi)容進行評價。在評價指標數(shù)據(jù)收集過程中采用定性與定量化兩種方法對各指標體系進行賦值。

（二）評價模型構(gòu)建

加權(quán)綜合評價法對于各指標的一些計算則使用線性加權(quán)模型計算指標層對準則層的貢獻度。利用上述構(gòu)建的評價指標體系與加權(quán)綜合評價模型，對本實驗課程教學改革進行評估，得出評估結(jié)果為90分（優(yōu)）。雖然評價結(jié)果較優(yōu)，但在今后實驗教學改革中對實驗改革中還應(yīng)進行創(chuàng)新性實驗設(shè)計，以期為本課程達到最優(yōu)教學效果。

五、結(jié)語

地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)實驗教學內(nèi)容突出基礎(chǔ)理論與實驗相結(jié)合，因此在實驗教學中需強調(diào)開發(fā)方法、技術(shù)與應(yīng)用。由于該課程力求讓學生掌握基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)開發(fā)方法，熟悉地理信息系統(tǒng)相關(guān)行業(yè)開發(fā)方法、軟件及開發(fā)流程。通過研究該實驗課程教學內(nèi)容，從而使學生能夠真正掌握地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)內(nèi)容。通過對地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)實驗課程內(nèi)容的更新，積極改革地理信息系統(tǒng)實驗教學內(nèi)容和教學方法，積極加強學生的自學輔導，改善上機實驗教學環(huán)境，配備專業(yè)實驗教學輔導教師，等等。

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