计算机科学与技术专业GIS课程的教学改革研究与探讨

摘 要：该文通过分析研究在计算机科学与技术专业开设地理信息系统课程的教学现状，从GIS课程在该专业的定位、教学内容、教学方法和实践性教学等方面进行了探讨，提出课程教学改革及措施，应明确GIS课程在计科专业的培养目标，加强课程与计科专业课程的紧密联系，优化GIS教学内容，丰富教学方法，重点突出课程的实践性，进一步提高学生的分析问题解决问题的能力，培养适应社会需要的应用型人才，并取得良好的教学效果。

关键词：计算机科学与技术 地理信息系统 教学改革

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）07（b）-0172-03

如何培养应用型人才，一直是各大高校深入研究的课题[1-3]。GIS课程作为一门软件应用类课程对于促进计算机科学与技术专业学生的软件开发设计能力的提高起着重要作用，但是目前在教学内容、教学方法、实践性教学和课程融合方面还存在许多问题。该文针对这些问题，进行详细的研究和分析，给出相应的改革措施，取得一定效果。

1 教学现状

1.1 课程在计科专业定位模糊

计算机科学与技术专业的就业前景十分广阔，它以计算机基本理论为基础，研究信息获取、表示、存储和处理等实际应用[4]。该专业旨在培养适应社会主义现代化建设需要，培养德、智、体、美等方面全面发展，具有扎实的数理基础，掌握计算机科学与技术基本理论与方法，具备系统分析、软件开发和项目管理能力，能在企事业单位、政府机构从事计算机软件分析、设计、开发、测试与维护的高级应用型人才。这些年通过不懈的发展，该专业在GIS应用软件开发方向输送了大批优秀人才。但是作为该专业一门实用性工具类课程还存在在培养目标上不够具体，比较泛化的问题。GIS课程在地震领域数据处理与应用体现也不充分，没有最大程度发挥本课程对提高学生动手能力培养的作用。

1.2 与计科专业课程联系不紧密

地理信息系统（GIS）是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统[5]。GIS具有明显的多学科交叉特征，它需要吸取计算机学科的核心知识与技术，来逐步形成自己独立的学科，同时也推动计算机学科的发展[6-8]。因此GIS与计算机科学密切相关，计算机图形学为GIS提供数据输入和图形显示的基础理论；数据库管理系统（DBMS）更是GIS的核心；许多计算机应用算法等被广泛应用于GIS空间数据的分析，GIS是建立在地学和计算机科学之上的一门综合性科学。计科专业开设的主干课程为数据结构、操作系统、数据库原理、计算机网络、面向对象程序设计和软件工程等，这些课程都很好的应用与GIS领域，但是在教学过程中却没有很好的结合，知识点没有相互渗透。针对计算机专业课程本身抽象，深奥，不易理解的特点，GIS的应用更加直观，实用，便于学习，所以二者之间没有很好的交融和补充。

1.3 实践教学环节重点不突出

在以往的GIS实践教学过程中，基本一次理论课程，对应一次上机实践课程，学生通过对GIS软件操作消化吸收理论知识，但是过于侧重GIS功能的操作步骤，不能很好的与实际应用相联系。教师将整个操作过程进行演示，学生依葫芦画瓢，对学生的独立解决问题能力训练非常欠缺。从而使学生在实践中感觉枯燥单调，学习积极性不高，无法将理论知识很好的应用与实际问题中，不利于培养学生的综合分析能力和创新能力。学生在实践课程中都是根据实验指导书按部就班地独立完成，而忽视了沟通、交互与团队合作，学生之间缺少互动，不利于合作沟通能力的培养。此外教师的GIS工程项目经验少，一些真实案例无法讲授与驾驭。

2 改革措施

2.1 明確课程在计科专业的培养目标

地理信息系统（GIS）课程是计算机科学技术专业本科生的专业课程，该课程以空间数据和计算机技术为基础，介绍运用系统科学和信息科学的理论与方法，进行空间数据的采集、处理和管理，空间数据的分析与综合研究，以及地理信息系统的建立和应用。教学目的是使学生了解和掌握地理信息系统科学的基本理论与方法，初步掌握应用GIS工具分析和解决实际问题的能力，培养学生的实践能力和创新精神，并为其从事GIS的地理学应用和应用型地理信息系统的软件开发奠定基础。地理信息系统课程是计算机科学技术、信息管理与信息系统等专业本科生的专业课程，该课程以空间数据和计算机技术为基础，介绍运用系统科学和信息科学的理论与方法，进行空间数据的采集、处理和管理，空间数据的分析与综合研究，以及地理信息系统的建立和应用。教学目的是使学生了解和掌握地理信息系统科学的基本理论与方法，初步掌握应用GIS工具分析和解决实际问题的能力，培养学生的实践能力和创新精神，并为其从事GIS的地理学应用和应用型地理信息系统的软件开发奠定基础。

2.2 强化课程与计科专业课的联系

计算机科学与技术专业把握行业主流技术，跟踪行业关键技术，以人才市场需求为导向，形成了一整套完整的课程体系。用“工程实例单元教学法”贯穿教学的始终，强化学生专业应用能力培养，使学生集知识学习、能力培养、职业素质养成于一体，按照“夯实基础、面向应用、强化实践、拓展素质”的指导思想，以一组密切相关的课程作为方向课，培养学生在本专业某个领域的应用能力。针对本专业不同的专业方向，开设的主干课程为数据结构、操作系统、数据库原理、计算机网络、面向对象程序设计、软件工程和Web应用技术等。GIS课程与这些专业课程联系紧密，矢量和栅格数据模型的内容以数据结构课程作为基础；空间地理数据库的基本原理来源于数据库原理这门课程；GIS项目的开发流程与软件工程的开发过程基本一致；在进行GIS二次开发时，需要用到面向对象程序设计和Web应用技术课程的知识；目前WebGIS技术从计算机网络发展而来的。由此看来，计算机的专业课程几乎渗透到GIS的每个知识点，为GIS课程提供了有利的技术支撑，而GIS课程也是计算机科学与计算专业一个功能强大的应用案例，二者相辅相成。

2.3 精炼教学内容并优化教学方法

GIS课程的知识覆盖面很广很杂，为了帮助学生理解GIS的原理，并能够应用GIS软件解决各种问题。因此，将课程的内容进行提炼，把GIS和计算机联系紧密的知识重点讲述，而关于地理专业性的知识可适当减少，突出如何利用计算机知识，去设计开发一个GIS系统。在教学方法上，仅仅局限于课本和PPT是远远不够的，可将具体GIS软件的引入基本GIS原理中。选取实用性强的案例进行讲解，演示，激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性，启发学生思考，加强教师与学生，学生与学生之间的互动，通过这种综合的方式，培养学生的创新能力，来达到更好的教学效果。

由于课程学时有限，大部分学生不能在课堂上完全消化GIS课程的内容，网络教学就是课堂教学很好的补充。通过学校的网络课程资源平台，学生可以查看重点内容的教学视频，回顾知识点。学生还能在网络上提问，教师进行回答，其他同学也可以回答，学生还可以发表一些学习的经验，从而学生和学生之间，学生和教师之间建立实时无障碍的密切联系。同时，学生可在网上提交作业，做练习，教师直接在网上批改，既节约了时间，又加强了互动。

2.4 突出课程的实践性

本课程教学安排为每周2学时理论和2学时上机实验共计4学时，在课堂上学生主要对GIS基本概念和基本原理进行学习，但是不能很好的理解消化这些知识。上机实验是对课堂教学是很好的补充。由于实验教学环境时间限制，对于实验内容的选取非常重要，既可以让学生巩固课堂上的知识，又能对GIS有更直观的认识，比如，在学习空间数据采集与处理这章内容时，里面包含地理配准和数字化等知识点，如果把这两个知识点分开实验缺乏连贯性，因此可引入一个案例，针对一幅扫描地图首先进行地理配准然后新建相应的矢量数据文件，进行数字化，地图选取要清晰，数字化内容要精炼，能够涉及到点线面既可，工作量不要太大。这样时间和内容都可兼顾，学生的实验效率也得到大大地提高。

教师在整个实验过程中避免大包大揽，只起到全程参与和指导作用，可将实验的一些关键点和难点告诉学生，而具体步骤可启发学生自己摸索实践。学生在实验过程中，通过动手，不光熟悉GIS软件的各种功能，还形成初步的软件开发设计的思维。但是在这个过程中，教师要把握实验环节，协调进度快的学生和进度慢的学生，让每个同学都有明确的实验目标。当学生熟练使用GIS软件，就可以开展GIS项目设计开发。首先，将项目的需求告诉学生，然后让学生自由组合为小组共同完成一个项目。小组里每个同学完成一个模块，按照软件工程课程里面学习的设计开发流程进行实验。鼓励学生在设计开发过程中多讨论，相互帮助解决各自的问题，强调团队合作精神。所完成的项目要认真测试，发现查找解决存在的问题。最后，学生可尝试撰写GIS项目报告，不光能梳理GIS项目相关的知识点，还能对整个项目开发流程进行总结。

3 结语

经过统计調查，在GIS课程中采取这些改革措施，计科专业的学生学习目标更加明确，学习态度更加积极，可以将计科专业课中抽象难懂的理论非常直观的应用与GIS中，学生对于GIS课程的理解，也变得更为容易。学生进一步体会到计算机为GIS提供技术支持，GIS的应用很好的体现计算机的强大，二者相互推动相互促进。因此在计算机科学与技术专业开设GIS课程非常必要，具有积极的作用，真正培养出具备一定开发能力的应用型人才。

参考文献

[1]岳汉秋，甘泉，陈延辉，等.非GIS专业GIS课程教学改革及优化[J].地理空间信息，2015（4）：180-182.

[2]张志敏，杜景龙，连达军.基于敏捷开发模式的“GIS软件工程”实验教学[J].实验室研究与探索，2014， 33（11）：205-208.

[3]黄晓霞，黄天慧，盛芝露，等.成效为本的GIS教学实践研究[J].教育教学论坛，2016（34）：3-5.

[4]王育坚，马楠，牛选龙.计算机科学与技术专业应用型人才培养模式改革[J].计算机教育，2015，251（23）：61-65.

[5]范文义，周洪泽.资源与环境地理信息系统[M].北京：科学出版社，2003.

[6]杨叶涛，孙泽茜.结合项目实践的GIS原理课程教学探讨[J].科技资讯，2016，14（6）：98-99.

[7]柳锦宝，王增武，陈军，等.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（35）：98-99.

[8]杨宁，陈婷，赵学钦，等.慕课理念下的“四维项目驱动”GIS专业教学模式探讨[J].教育教学论坛，2016（37）：174-175.