张志华　杨树文　杨　军　王中辉　李雪梅

(1.兰州交通大学测绘与地理信息学院，甘肃 兰州　730070；　2.甘肃省地理国情监测工程实验室，甘肃 兰州　730070)



GIS软件开发课程设计教学改革探讨★

张志华1，2杨树文1,2杨军1,2王中辉1,2李雪梅1,2

(1.兰州交通大学测绘与地理信息学院，甘肃 兰州730070；2.甘肃省地理国情监测工程实验室，甘肃 兰州730070)

摘要：分析了兰州交通大学GIS教学发展与现状，结合GIS专业软件开发实践教学经验，针对实践教学过程中存在的问题，提出了具体的教学改革与改进建议，并开展了面向应用与创新能力的高校GIS软件教学实践模式，为全国高校GIS教育工作者提供借鉴。

关键词：地理信息科学，软件开发，教学改革

地理信息科学实践教学是本科教学工作的重要组成部分，其比重占总学分的30%左右，在专业课中的比重几乎能达到50%。实践教学是培养GIS和遥感专业学生的创新精神和能力的推手，为日后更好地学习和工作奠定基础。通过实践教学，培养和提高学生运用所学知识进行应用和创新的能力，是实现高质量人才培养的重要环节，具有理论教学不可替代的作用。实践教学不仅能将书本上的理论知识具体化，通过理论联系实践，理解消化教材中的理论，还会提升技能，达到熟能生巧的目的。往往实践教学具有综合性、设计性、研究性等实践训练[1-4]，可以事半功倍地培养学生的主动式思维方式，提高学生分析、解决理论与实践问题的能力。据此，根据笔者多年来从事GIS专业实践教学工作，结合GIS专业教学实践的特点，以ArcGIS Engine软件开发实践课程为例，对GIS专业的实践教学进行了一些探索、思考和总结，提出了GIS专业实践教学改革的一些措施。

1ArcGIS Engine及其实践教学的特点

ArcGIS Engine是ESRI公司发布的GIS解决方案ArcGIS产品家族中的一员，提供丰富的应用程序接口API。利用ArcGIS Engine开发应用程序，简称为AE程序开发，它的特点是：跨平台、高效率以及软件功能强大，提供了地学、测绘、遥感、环境等专业领域内较为常见的应用解决方案。ArcGIS具有功能上的复杂性：基本服务模块，由核心Arc-Objects构成，几乎所有的GIS应用程序都需要，如要素几何体(feature geometry)和显示(display)；数据存取模块，ArcGIS Engine可以对许多栅格和矢量格式进行存取，包括强大的地理数据库(Geodatabase)；地图表达模块，创建和显示带有符号和标注的地图；开发组件模块，用于快速开发应用程序的界面控件；运行时选项模块，ArcGIS Engine运行时可以与标准功能或其他高级功能一起部署。ArcGIS Engine还具有开发控件的多样性。使用ArcGIS控件开发GIS应用程序是AE开发的一种常用方式，ArcGIS Engine提供了大量高级开发控件，使开发人员可以建立或扩展GIS应用程序和创建高质量的地图用户界面，如：LicenseControl，MapControl，SceneControl，PageLayoutControl，ToolbarControl，GlobeControl等。综合上述ArcGIS Engine的特点，在GIS专业教学方面有如下特点：1)ArcGIS Engine提供的GIS应用功能多，在具体开课之前，学生需要先熟悉GIS的制图软件；2)控件的多样性，从另一个层面上分析，即多类库、多接口，不易理解;3)开发语言环境具有多样性，支持VC++，C#，VB等可视化编程环境，即开发环境具有可选性；4)ArcGIS Engine涉及到众多学科，除GIS外，还有软件工程、计算科学、算法分析、数据库等，需要学生们前期基础扎实。

2ArcGIS Engine教学中存在的问题

1)C#平台环境不熟悉。本校GIS专业学生在程序设计语言方面，普遍选择C++语言进行学习，但是AE开发资料最多、最成熟的是利用C#进行开发，且实践课程开发也都以C#为平台进行讲解，而C#语言，GIS专业学生并未开设，这就需要学生从C++向C#进行过渡，自学C#语言并熟悉C#编程环境，从一定程度上，增加了学生的学习负担。

2)ArcGIS Engine类库众多，开发流程复杂，控件众多，不易掌握。AE实践开发前，要准备好应用程序所需的地图文档和空间数据；要确定应用程序的类型，选择合适的API和相应的开发环境；而最重要的是，理解ArcGIS Engine类库结构、它们的依赖关系和基本功能，由于类库众多，关系复杂，不易理解，从而阻碍了学生们学习AE组件的兴趣。

3)实践教学课时偏少。AE开发实践课在GIS专业学生培养课程设计中只有32学时，面对AE复杂的实践内容，有限的课时，

使得学生们仅能掌握一些基础开发功能。如果要深入学习，还需增加一定的课时，或激发学生的学习兴趣，利用课余时间去学习。

4)缺乏应用背景，学习积极性不高。从学生的视角分析，他们只会按照教学内容或教材上程序进行编程，对用到的相关函数与图形算法的思考不足，由于缺乏足够应用背景，学生的学习目标模糊，导致学生们都处于被动学习中，同时，大多数同学认为将来的工作和学习很少涉及专业软件开发方面的知识，所以对AE实践学习方面重视程度不够，从而学习积极性不高，缺乏学习的主动性。

3教学方法改革与改进

3.1加强上机实践辅导

理论与实践并重，实践出真知。实践的教学的课时应占到一定的比重，理论与实践各占一半较为合适，即课内理论教学的同时，大量的实践教学学时应分配到上机实践环节上。为培养学生对程序设计的理解和掌握，应及时布置一些相关专业理论问题或算法给学生，比如布置一些图形功能及图形显示方面的算法，既让学生熟悉C#程序设计环境，熟悉AE与C#如何联合进行程序编写。又通过推敲程序代码，培养学生的编写程序、调试程序及测试程序等实践动手能力。

3.2采用教学互动，提高学生的空间想象力与语言表达能力

在经过一定阶段课内理论及课外实践教学任务后，根据专业知识理论，安排一次大作业，每人一题，或是一些简单图形程序的编写，或是某个具体的算法编程实现，让学生们自由发挥(没有什么参考)。

要求基于C#框架，对有关GIS的算法进行编程实现，编写出具体的程序代码、设计思路及主要用到的C#与AE函数及控件，通过制作PPT，详细记录实践中间过程，总结实践学习经验，与其他同学进行互动和分享，无形中提高了教学质量，树立积极的学习态度，达到了良好的教学效果。同时，在编写代码时，提高学生的空间想象力与逻辑思维能力，在教学互动中，又能培养其语言表达能力。

3.3随机抽取考核，促进学生的学习积极性

在课程结束后，安排一次答辩，分为AE课程设计成果PPT展示、软件演示操作以及评委提问等环节，采用现场随机抽查的方式抽取20%学生进行答辩。这种教改方式对提升实践教学水平，促进学生能力培养具有积极的作用，有利于督促学生端正学习态度、注重平时积累、加强实践锻炼，进一步以扎实的专业知识功底提高AE课程设计的质量。

3.4发挥主观能动性，界面随意设计

最终的考核方式以平时作业与最终实验程序为主，每次作业都强调，程序界面随意设计，控件可随机摆放，鼓励学生发挥主观能动性，将个人的基本信息设置在程序中，通过不同的颜色搭配、随意的程序界面设计，提高学生的审美观，更可防止学生偷懒作弊。

3.5鼓励学生积极参加国内的GIS大赛

随着GIS的飞速发展，各大GIS软件厂商都会协同GIS学会组织GIS大赛，比较有名的GIS大赛有：ESRI开发大赛、SuperMap开发大赛、MapGIS开发大赛等，各类大赛都设置丰厚的奖品，对GIS软件开发具有很大的激励作用。本校GIS专业学生，都应该组团报名参赛，通过GIS开发大赛不仅能培养学生的学习兴趣，更能使得参赛的学生对GIS的理论及软件开发具有更深入的了解，提高学生的创新能力。

4结语

GIS专业的实践教学应灵活采用多种教学模式相结合的形式，通过加强上机实践和辅导，培养学生的编写程序、调试程序及测试程序等实践动手能力；通过教学互动，提高学生的空间想象力与语言表达；随机抽取考核，促进学生的学习积极性；通过发挥主观能动性，界面随意设计，提升个人设计思维；通过鼓励学生积极参加国内的GIS大赛，全面提高学生的理论与实践水平；通过吸取各方面的先进经验，不断完善教学体系，不断改进教学方法，结合学校的学科背景和特点，办出有自己特色的GIS专业，培养有市场的GIS专业人才。

参考文献:

[1]贾泽露.GIS专业实践教学综合改革研究.测绘科学,2007,32(6):199-201.

[2]党安荣,刘钊,贾海峰.面向应用的高校GIS教学探索与实践.地理信息世界,2007,4(2):9-14.

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

[4]边馥苓.我国高等GIS教育:问题、创新与发展.地理信息世界,2007,4(2):4-8.

[5]刘磊.ArcGIS Engine控件综述.测绘标准化,2010,26(4):16-19.

[6]张志华,程耀东,张新秀.基于OpenGL和MFC的三维建模教学实践与改革.微型机与应用,2014,33(3):88-90.

Teaching reform of curriculum design on GIS software development★

Zhang Zhihua1,2Yang Shuwen1,2Yang Jun1,2Wang Zhonghui1,2Li Xuemei1,2

(1.FacultyofGeometrics,LanzhouJiaotongUniversity,Lanzhou730070,China;2.GansuProvincialEngineeringLaboratoryforNationalGeographicStateMonitoring,Lanzhou730070,China)

Abstract: Through analyzing the development and present situation of GIS teaching in Lanzhou Jiaotong University, combining with the teaching practical experience in the course of GIS professional software, first analyzed the practical problems in the teaching process, proposed targeted solution to teaching reform and improvement, and the author carried out the GIS software teaching mode orienting to universities which emphasized on the capability of application and innovation, providing a reference to national GIS educators in colleges and universities.

Key words: GIS, software development, teaching reform

Practice and research of Problem-Based Learning method inEngineeringMechanicsTeaching★

Liu YaoJia JieWu Hexiang

(CollegeofCivilEngineering,NortheastUniversityofForestry,Harbin150040,China)

Key words:Problem-Based Learning(PBL), engineering mechanics, teaching mode, curriculum

Abstract:In order to improveEngineeringMechanicsteaching quality, the paper introduces PBL teaching mode into curriculum teaching, builds up the teaching system with building students self-learning and cultivating students’ creativity and solving engineering practice problems as the critical teaching core, describes its specific teaching process, and finally points out that: PBL teaching mode can not only improve students learning activity but also cultivate their inquiry-based learning habit.

文章编号：1009-6825(2016)14-0235-02

收稿日期：2016-03-04★：国家自然科学基金项目(项目编号：41401050，61462059)；金川公司-兰州交通大学预研基金资助项目(项目编号：JCYY2013015)；兰州交通大学青年科学基金资助项目(项目编号：201501)

作者简介：张志华(1980- )，男，博士，副教授

中图分类号：G642.0

文献标识码：A