地理信息系统原理与技术课程教学改革相关情况介绍课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,#,1,一、,学科背景,信息工程大学测绘学院是一所以测绘科学与技术一级学科为背景的工科院校，基本上是按照测绘科学与技术的二级学科来开设专业和组织教学的，涵盖大地测量与工程测量、摄影测量与遥感、,地图制图与地理信息工程,、卫星导航定位工程等专业。,1一、学科背景 信息工程大学测绘学院是一所以测绘,2,二、发展历程,地理信息工程,（,90,年代初,）,计算机制图,（,70,年代末,至,80,年代初）,地图数据库,（,80,年代初至,90,年代初）,1946,年创办军事地图制图专业,50,年代开始本科教育,1983,年硕士学位授予权,1986,年博士学位授予权,1996,年博士后流动站,2002,国家重点学科,2二、发展历程地理信息工程计算机制图地图数据库1946年创办,3,三、,地理信息系统原理与技术,课程性质,性质：,全院“打通课程”，所有专业必修课；,学时：,总学时安排为,40,学时，课堂授课,28,学时，课程,教学实习,12,个学时；（,GIS,专业,50,学时，课堂上,课,35,学时，实习,15,学时）,问题：,28,个学时课堂授课基本可以满足，,12,学时的课,程教学实习是杯水车薪；,策略：,创新实践性教学内容、构建合理的实践教学内容,体系、充分发挥学员的能动性和创造性,；,3三、地理信息系统原理与技术课程性质,4,四、相关建设回顾,2004,年赵军喜、华一新、李宏伟等完成了“,地理信息系统概论,双语教学教学改革”项目，通过示范讲课和几个班的试点，得出如下结论：,1,、“双语教学”相对于汉语教学，不利于学员掌握专业知识。,2,、宜采用“外文教材、中文讲授”的形式，使用“渗透式双语教学”模式。,3,、“双语教学”的关键是师资。,4四、相关建设回顾 2004年赵军喜、华一,5,2005,年赵军喜、武芳、李宏伟、阚映红等完成,“,地理信息系统概论”课程建设,教改项目，主要成果是规范了课程授课内容的设置，编写了课程标准，制作了比较规范的多媒体课件，建立了一个试题库。目前上课采用的主料就是这套成果，但是主干教材本身更新滞后。,5 2005年赵军喜、武芳、李宏伟、阚映红等完,6,2006,年，阚映红副教授主持完成,基于工具型,GIS,软件的实践性教学研究,，取得三个方面的研究成果：一是探索了基于工具型,GIS,软件开展实践教学与,GIS,课程教学相结合的切入点，总结工具型的,GIS,软件在国内外大学地理及信息科学教育中的应用和发展情况；二是探索了如何将基于工具型,GIS,软件、符合“,CESC”,教学模式的实践性教学引入到,地理信息系统概论,课程的教学中，提出了具体的思路、方法、手段，对该课程的教学方法进行全面的改革；三是初步建立了一套与,GIS,概论课程内容相适应、基于工具型,GIS,软件进行实践性教学的课堂授课系统。,6 2006年，阚映红副教授主持完成基于工具,7,CESC,：,C-capability,，指教学中强调学生的解决问题能力和动手能力及分析能力；,E-experience,，教学中重视学生自身通过实践来总结属于自己的工作经验；,S-studying,，教学过程中培养学生自学的习惯，鼓励尝试和探索精神；,C-cooperation,，教学中增加对学生合作、协作的培训，增强学生的协调能力,7CESC：,8,2007,年，李宏伟等完成,地理信息系统专业核心课程设置教学改革,项目，提出,GIS,专业课程设置应从“数据组织、处理、管理”、“实现技术”、“服务领域”等几个方面着眼，打造,GIS,教学综合实习平台、高度重视和关注,GIS,工程实践的课程设计思路，对促进,GIS,专业的教学产生了较好的效果（详见,地理信息世界,，,2007,年第,4,卷第,2,期）。,8 2007年，李宏伟等完成地理信息系统专业核心课,9,GIS,专业核心课程,着眼数据组织与处理,空间数据处理,空间数据库,着眼实现技术,计算机地图制图,空间分析与建模,数字地形模型,空间数据可视化,着眼服务领域,专题地理信息系统,着眼,GIS,平台,GIS,开发与应用,着眼工程实践,GIS,软件设计与工程实践,9GIS着眼数据组织与处理空间数据处理空间数据库着眼实现技术,10,2008,年由华一新教授牵头，组织编写测绘学院新版,GIS,教材，历时两年，几经修改，已经脱稿，交付印刷，预计今年（,2010,）年底将公开出版、面世。,同时，赵军喜、王卉等对,GIS,上机实习手册,进行重新修编，使之更加适合多元化的实践教学需求，将于今年（,2010,）年底作为内部教材出版。,10 2008年由华一新教授牵头，组织编写测绘学,11,2010,年，阚映红副教授主持完成“,GIS,原理与方法,实验教学改革与探索”教学改革项目。取得重要成果：一是针对不同培养对象，充实和整合实验教学内容，形成层次分明、有特色的实验教学内容体系；二是改变传统的实验教学模式，增强非验证型实验和案例实验，培养学生专业知识应用技能和创新能力，构建了基础性的验证型实验、综合性的案例实验和创新型实验“金字塔”模型，实验内容的难度从塔底向塔顶逐渐加大，充分反映出各种不同层次学员的不同学习需求；三是建立了一个比较科学合理的实验成绩评定机制，加大过程性控制，提高学生做实验的主动性和积极性；四是研制了一个初步的适应多层次、不同专业方向学员的辅助实验内容教学系统，提高了实验教学的可操作性，为教、学员实习提供了良好的实验辅助平台。,11 2010年，阚映红副教授主持完成“GI,12,地理数据的获取与编辑（验证型）,地理数据的查询与分析（验证型）,地理数据的可视化（验证型）,空间分析综合应用（结合军事指挥应用）,（案例型）,GIS,原,理与,方法,实验,教学,内容,体系,指挥类,GIS,专业类,非,GIS,专业类,地理数据的获取与编辑（验证型）,地理数据的查询与分析（验证型）,地理数据的可视化（验证型）,空间数据格式转换（设计型）,空间分析综合应用（结合各专业特色）（案例型）,地理数据的获取与编辑（验证型）,地理数据的查询与分析（验证型）,地理数据的可视化（验证型）,点、线、面捕捉算法的实现（设计型）,商业数据格式与军用数据格式的转换（设计型）,矢量数据的压缩（设计型）,空间分析综合应用（用,GIS,来解决实际问题）（案例型）,地理信息系统原理与方法,课程实验教学内容体系,12地理数据的获取与编辑（验证型）指挥类GIS专业类非GIS,13,基础实验,综合实验,创新实验,地理信息系统原理与方法课程实验教学内容体系“金字塔”,13基础实验综合实验创新实验地理信息系统原理与方法课程实验教,14,方案设计,（,24,分）,理解实验目的和原理（,2,分）,实验方案设计，,清楚实验方法和操作,过程，进行数据准备（,20,分）,每次上机实习的计划等（,2,分）,软件操作（,6,分）,操作熟练（,3,分）,上课认真（,3,分）,地图质量（,50,分）,文件名、层数及数据格式正确完整（,5,分）,数学基础正确（包括投影、单位、配准、控制点等）（,10,分）,属性精度（包括各属性表中的属性项类型正确、完整，属性记录正确、完整）（,15,分）,图形质量（包括图形的清晰度，线划平滑性，有无冗余，各要素关系是否合理、正确，图形套盒的精度等）,各要素图形正确、完整（,20,分）,实验报告,（,20,分）,实验内容、目的,（,2,分）,环境,(2,分,),数据来源,（,2,分）,流程或步骤,（,5,分）,成果图,（,5,分）,实验体会和收获,（,4,分）,（,a,）验证型实习成绩评分细则,14方案设计（24分）理解实验目的和原理（2分）实验方案设计,15,功能实现（,50,分）,需求分析和系统设计（,20,分）,功能是否完全实现（,30,分）,系统的稳定性（,5,分）,不死机（,2,分）,正确性（,3,分）,界面的友好性（,10,分）,操作简洁,（,5,分）,便于学习、理解,（,2,分）,响应迅速,（,3,分）,设计文档的完备性（,10,分）,程序设计说明（代码注释等）（,10,分）,创新性,（,5,分）,算法优化（,2,分）,代码简洁（,3,分）,实验报告,（,20,分）,研制环境,（,2,分）,功能模块,（,5,分）,数据模型、结构设计和组织（,2,分）,算法介绍,（,2,分）,算法介绍,（,2,分）,运行结果截图,（,2,分）,人员分工,（,2,分）,测试结果,（,5,分）,（,b,）非验证型实习成绩评分细则,15功能实现（50分）需求分析和系统设计（20分）功能是否完,16,2010,年，李宏伟教授主持的,GIS,实践教学内容体系及考核标准研究,获得教改立项，重点放在探索,GIS,实践教学内容体系、教学打造,GIS,教学综合实习平台、制定和完善考核标准标准上，取得了初步的成果。,16 2010年，李宏伟教授主持的GIS实践,17,五、设计,GIS,实践教学内容体系的出发点,1,、上机实习内容整体反映课堂教学内容,2,、区别地理信息系统专业和非地理信息系统专业对,课程实习要求的差异,3,、激发学员创造性，充分利用学员的业余时间，将,上机实习延伸到实验室之外,4,、考虑学员学习能力的差异，在上机实习实验内容,的设计上注意区分能力层次,5,、便于实习成绩的考核和实习效果的评定,6,、编写或选取一本可操作性强的上机实习手册,17五、设计GIS实践教学内容体系的出发点 1、上机实习内容,18,六、,GIS,综合性实践教学体系构成,GIS,实践教学体系,功能验证型实习,基础算法设计型实习,简单二次开发型实习,综合案例型实习,18六、GIS综合性实践教学体系构成GIS实践教学体系功能验,19,功能验证型实习,基础算法设计型实习,地图配准与显示,地图数据数字化,地图投影变换验证,空间信息查询验证,空间分析功能验证,地图制图与输出验证,空间数据读取与显示,空间数据格式转换,空间数据压缩算法,空间数据索引算法,基本空间分析算法,基于,DEM,的分析算法,19功能验证型实习基础算法设计型实习地图配准与显示地图数据数,20,简单二次开发型实习,综合案例型实习,动态库调用和封装,控件调用和封装,组件调用和开发,空间信息网络发布,基于商业化软件的综合案例设计与实现,基于自主程序设计的综合案例设计与实现,20简单二次开发型实习综合案例型实习动态库调用和封装控件调用,21,该部分主要是利用商业化,GIS,软件平台，如,Arcgis,、,SuperMap,等，使学员获得关于,GIS,功能的基本认识，也是对学员学习,GIS,的最基本要求。目的是使学员理解和掌握,GIS,的基本功能、基本操作、数据导入导出、地图制图与输出等，获得关于,GIS,全工作流程性的理解。这部分对所有学员都适用，尤其适合于编程能力相对较弱的学员。,1,、功能验证型实习,21 该部分主要是利用商业化GIS软件平台，如Arcg,22,该部分要求学员有较好的编程基础和数学功底，如熟悉,Visual C#,高级编程语言，对,GIS,中的算法原理能够从数学的角度清晰地进行分析和理解。同时对主要的空间数据格式、分类编码体系等有较全面的了解，编程实现相应算法，并显示运算结果。如编程实现“道格拉斯,普克法,(DouglasPeucker),算法”，首先需要将原始数据加以显示，再将经过算法压缩之后的数据加以显示，压缩前和压缩后的数据显示在一起进行比对，分析和讨论压缩效果。,2,、基础算法设计型实习,22 该部分要求学员有较好的编程基础和数学功底,23,基于商业化,GIS,平台提供的开发组件或者对自己编写的程序加以封装，学员通过简单的编程实现对组件或封装好接口的动态库或控件进行调用，结合应用案例进而实现自己的功能。如基于,MapX,组件开发简单的地图显示和查询系统、基于,MapObject,组件实现地图的调用和空间分析；对于封装好的,.dll,或,.OCX,等空间，通过,API,函数等方式加以调用。这种实习既熟悉了,GIS,组件的开发技术，又强化了学员