GIS开发类课程教学中的因材施教法

罗庆洲，王培法，何永健

GIS开发类课程教学中的因材施教法

罗庆洲，王培法，何永健

（南京信息工程大学 地理科学学院，江苏 南京 210044）

随着地理科学大类招生的开展和GIS专业扩招，由于学生教育环境、学习基础、思维能力、兴趣等各不相同，学生个体间存在明显的学习能力差异，这种差异在GIS开发类课程学习中尤为显著．针对这种现象，从课程体系设置、师资力量培养、教学资源与教学手段使用等方面，在GIS开发类课程教学中提出因材施教策略的方法与建议．

地理信息科学；软件开发；因材施教

地理信息科学（Geographic Information Science，GIS）是研究地理信息采集、分析、存储、显示、管理、传播、应用，以及地理信息流的产生、传输和转化规律的一门科学[1-2]．GIS专业人才的培养与计算机开发技能紧密联系，随着导航地图等各专题GIS产品的广泛应用，云计算、大数据、机器学习等技术兴起，社会的发展需要GIS专业学生具有较强的软件开发能力[3-5]．目前，国内设置GIS专业的高校已经超出150所，这些高校基本上都开设了GIS开发类课程群，如C++、C#、GIS二次开发、WebGIS开发、GIS设计等．对高校而言，GIS开发技能的培养也是拓宽GIS专业学生就业的重要渠道；对学生而言，较强的编程能力是受企事业欢迎的“通行证”，是开展科研数据处理的有力工具．

1　GIS开发类课程因材施教的必要性

普通高校GIS专业的开发类课程在教学中存在学生学习水平差异大，同一个班级开发技能两极分化严重的现象．与理论性、应用性课程相比，学生间学习能力差距问题在GIS开发类课程中尤其明显．因此，GIS开发类课程迫切需要进行因材施教．随着大类招生的开展，学生来自不同地方、不同学习背景，生源基础差异越发明显，也迫使GIS开发类课程教学需要进行因材施材的改革．根据各层次学生的学习基础、逻辑思维能力、兴趣、接受能力等设计可供选修的多样化课程，教学过程中根据生源基础进行有针对性的教育和辅导，做到有的放矢，相信不同层次的学生都会具有积极的学习兴趣，从而有效提升学习效果，既促进学生个体的良好发展，也促使GIS专业人才培养质量的整体提升．

2　GIS开发类课程因材施教的实施方法

不同类型、不同能力水平学生的学习表现极为复杂，GIS开发类课程因材施教在具体的实施过程中提出以下方法与建议．

2.1　设计合理的课程体系

设置不同难度、不同应用面的多样化课程，构造合理的课程体系，引导不同层次的学生选择适合自己的课程．根据学生的兴趣、知识水平、发展方向，可以将学生分为技术开发型、学术研究型、软件应用型等．学生除了学习C++、C#等基础编程技术外，还可以引导他们选择适合自身方向的开发类课程．对于编程能力较强的技术开发型学生，可以引导他们学习组件式GIS开发、WebGIS开发、三维GIS开发、云计算模式GIS开发等课程；对于学术研究型学生，可以引导他们选择R语言、Matlab、IDL、Python等课程，让其掌握这些科学计算语言的编程及其空间处理方法实现，为今后学术研究中数据编程处理打下基础；对于开发知识薄弱的软件应用型学生，在学完GIS平台软件操作之后，可以引导他们学习平台软件的宿主开发，如ArcGIS VBA编程开发、MapInfo Mapbasic编程开发等．设计合理的课程体系，开设了多样化的GIS开发课程，提供给学生更多可选择的空间，“因材施课程”将促进不同层次学生的GIS开发能力发展．

2.2　提高师资力量，与时俱进掌握新技术

对学生因材施教，开设多样化的选修开发课程，教授不同难度的知识内容，这要求高校必须具有雄厚的师资力量，要求教师个体具有渊博的开发知识．针对不同知识基础的学生授予相对应的知识内容，要求教师既掌握GIS宿主开发、组件式GIS开发等较成熟的开发技术，也要掌握云计算、大数据等新技术．在“互联网+”的时代，掌握云GIS、时空大数据等新技术是社会要求GIS专业人才培养的方向之一，尤其是对程序开发型的学生，这也是今后从事GIS开发的核心竞争力之一．目前，GIS开发教学内容往往落后于社会新技术，其原因为：高校教师面临繁重的科研与教学任务，时间、精力有限，对新技术关注不够；随着教龄的增长，习惯讲授成熟的知识；专业培养方案滞后于GIS新技术变革．引导学生学习GIS开发的新技术，教师自身知识必须与时俱进，要跟踪、掌握前沿开发技术．高校也可以引进具有GIS产业经验丰富、开发技术过硬的“产业技术型”教师从事GIS开发教学，充实师资力量．

2.3　教学资源、教学手段的合理运用

要让学生掌握开发类课程内容，不能死记硬背书本上的代码，需要大量的上机练习，巩固课堂知识，灵活应用开发技能解决专业问题．在实践锻炼中，设计丰富练习库，对教师来讲是一项巨大的工作挑战，但为了因材施教，必须设计不同难度的练习库以适应不同层次学生，可分难、中、易三种梯度，甚至更细的划分．合理构建不同层次练习案例对学生掌握GIS开发知识非常有益，得到了GIS开发专业教师的广泛认同，李小龙[6]等将练习案例按任务类型划分为模仿型、扩展型和开放型，王志恒[7]等从概念理解、技术、方法应用3个层次设计练习案例．

指导学生不仅要完成代码编写，而且要研究编程思想和算法．学习过程中，学生的好奇心与畏惧心理是并存的，只是在学生个体上表现哪种心理为主有所差异．教师在传道、授业、解惑的过程中，对不同知识层次、不同心理的学生，要把握教学与沟通的技巧．对于程序开发能力突出、好奇心强烈的学生，可以鼓励他们挑战难题，参加竞赛，实现以赛促学，通过大创、毕业设计提升GIS开发能力；对于基础薄弱的学生，往往畏惧心理为主，要适当降低教学与作业难度，降低入门要求，提高此类学生的编程兴趣与技能，克服其畏惧心理．在实际教学过程中，只考虑到基础好的学生而讲得快，就会有部分学生无法跟上教学节奏，如果过分顾及基础不是很好的学生而讲得慢，就会影响教学进度，因此建议尽量多开展分组学习与练习，组内学生分工合作，相互讨论与帮助，共同进步，教师对学生做好分类引导，让不同层次学生的知识和能力都得到培养和提升．

3　结语

2018版地理科学类国家教学质量标准明确提出了人才多样化培养的建议[8]，GIS开发类课程教学实施因材施教原则是人才多样化培养的有效举措之一．因材施教方法引入分层次差别机制，以学生为主，满足基础不同的学生对GIS开发知识不同的学习需要，以适应社会多样化人才培养的需要和满足学生就业及继续深造的需求．本文从课程体系设置、师资力量培养、教学资源与教学手段使用等方面，提出因材施教策略在GIS开发类课程教学中的方法与建议．“因材施教”策略在实施中不可避免地会给教学设计、教学实践等带来一定难度，但随着教学经验的积累，因材施教的持续推进必然会全面提高GIS专业人才培养水平．

[1] 黄杏元．地理信息系统概论[M]．北京：高等教育出版社，2008

[2] 汤国安．地理信息系统[M]．2版．北京：科学出版社，2015

[3] 刘欢．智慧旅游背景下高职旅游专业GIS课程开发及策略[J]．现代教育管理，2018（5）：205-206

[4] 陈家赢，华丽，张海涛，等．农业资源与环境专业“GIS设计与开发”课程教学探讨[J]．教育教学论坛，2013（36）：192-194

[5] 姜建武，李景文，陆妍玲，等．普通本科GIS专业技术开发类课程教学探讨[J]．中国教育技术装备，2019（6）：95-97

[6] 李小龙，滑珺，谭永滨．面向社会需求的GIS二次开发课程教学改革[J]．教育教学论坛，2018（49）：117-119

[7] 王志恒，胡卓玮，国巧真．GIS设计与开发课程中的组件式开发案例实现[J]．测绘科学，2015，40（7）：164-168

[8] 教育部高等学校教学指导委员会．普通高等学校本科专业类教学质量国家标准[M]．北京：高等教育出版社，2018

The methods of teaching students in accordance of their aptitude for GIS development courses

LUO Qingzhou，WANG Peifa，HE Yongjian

（School of Geographic Science，Nanjing University of Information Science and Technology，Nanjing 210044，China）

With the development of geographical science enrollment and the expansion of GIS specialty，there are obvious differences in learning ability among students due to the different educational background，knowledge foundation，thinking ability and learning interest．The differences are more obvious in the learning of GIS development courses．In response to this phenomenon，GIS development courses include curriculum system，teacher training，teaching resources and teaching means，puts forward the methods and suggestions of teaching students in accordance with their aptitude in the teaching of GIS development courses．

geographic information science；software development；teach students in accordance with their aptitude

K90∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2020.09.025

1007-9831（2020）09-0096-03

2020-06-17

国家自然科学基金项目（41971298）；南京信息工程大学教改项目（2019043）；南京信息工程大学大创训练项目（2020250）

罗庆洲（1979-），男，浙江平阳人，副教授，博士，从事GIS开发与遥感应用研究．E-mail：luofirst@126.com