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第18卷第5期

2001年10月杭州师范学院学报(自然科学版 J ournal of Hangzhou Teachers College (Natural Science V ol. 18No . 5O ct. 2001文章编号:1008-9403(2001 06-0034-04

地理信息系统辅助教学软件的设计与开发 陈久和

(杭州师范学院初等教育学院, 浙江杭州310002

摘 要:根据GIS 的教学内容及教学模式的特点, 把GIS 辅助教学软件设计为GIS 理论学习系统、G IS 实践

系统、G IS 词典的集成, 并系统地阐述了各子系统的设计方案与核心技术. 关键词:地理信息系统(GIS ; 计算机辅助教学(C AI ; 实践系统; 理论学习系统 中图分类号:P91 文献标识码:A

CAI 是将计算机用作教学工具, 使学生通过与计算机的交互对话来进行学习的一种新型教学方式. GIS(Geographic Inf or mation Systems 地理信息系统 是地球科学与计算机科学之间的交叉学科. 因此, 对GIS 的学习则更多地需要通过计算机来实现. 目前, 全国高校的GIS 教学一般主要依靠教师的讲授和书本, 原因在于GIS 软件价格昂贵, 也没有成熟的GIS 辅助教学软件, 除一些重点院校外, 多数院校条件较差, 学生无法通过计算机来了解GIS 的基本概念和理论及其分析功能. 因此, 提供一套能帮助学生学习, 又使用方便的工具性软件成为当务之急.

1 GIS 辅助教学软件的构成

GIS 教学内容一般包括:G IS 的概念以及与其他相关学科的关系; GIS 中的数据、数据模型、数据结构; GIS 数据获取、数据管理、空间数据的转换与维护; G IS

空间查询与分析功能; G IS 系统的建立和产品的生成; 常用G IS 软件的学习和GIS 实例分析; GIS 专业词汇等. 其中, 要对GIS 数据及其空间查询和分析功能有直观的了解, 则需要学生对GIS 软件进行操作. 而目前大多数GIS 软件都属于/平台式0, 其商业价格相当昂贵, 对于大多数GIS 学习者来说仅需使用G IS 软件的基本功能, 故需要开发一个具有GI S 数据显示、空间数据的查询和基本数据运算与处理的G IS 实践系统, 即GIS 外壳. 而对于基本概念和理论的学习, 则可以通过普通的C AI 软件的设计思想来开发GIS 理论学习系统. 同时, GIS 是多学科的综合产物, 其涉及的词汇相当广泛, 为了便于学生掌握相关的专业词汇, 系统中还包括GIS 词典部分.

2 GIS 理论学习系统的开发 2. 1 开发平台的选择

为了提高程序开发的效率及其可再开发性, 利用Visual Basic6. 0(以下简称VB 开发一个CAI 工具平收稿日期:2000212219

作者简介:陈久和(1964- , 男, 浙江杭州人, 杭州师范学院初等教育学院地理学讲师, 主要从事土地信息系统方面的研究.

第5期陈久和:地理信息系统辅助教学软件的设计与开发35台. 在选择开发平台时还应考虑以下几项原则:(1 是否具有良好的、面向对象的编程环境; (2 是否具有较强的支持多媒体数据的输入能力, 包括文本数据、图形、图象数据、视频数据的输入和处理; (3 是否具有制作动画和播放外部动画文件的能力; (4 是否能实现超文本链接; (5 是否具有应用程序连接能力; (6 是否

[1]具有形成安装文件和可执行文件的功能. 212 系统模式的设计

对于一个给定的选题, 如何把教学内容通过电脑软件的形式表达出来, 这就是教学软件的系统模式问题. GIS 理论学习系统与其他的教学软件一样, 也由基本模式、教学模式、和专用模式组成.

(1 基本模式的设计. 根据GIS 的知识结构来设计软件的基本模式和结构, 应以章为单位设计课件, 每个课件中则由节和知识点组成. 每个课件均由以开发的C AI 工具平台来创建, 并使各课件之间保持一致的系统模式和界面风格.

(2 教学模式的设计. 教学模式类型包括课堂教学模拟型、课外辅导型和知识扩展型. 在该系统中, 利用多媒体技术, 通过学生与计算机之间的人机交互来完成, 相当于课堂听课、课堂操作以及部分课后练习等教学过程. 子系统应运用大量的多媒体素材来加深学生对基本概念及系统理论的理解. 同时, 可用一些动画来演示某些GIS 原理和过程, 使其更形象、更直观. 另外, 系统还应包括GIS 课外测试功能.

(3 专用模式的设计. 这是为实现某一教学过程的一些特殊教学策略而设计的功能模块, 为了加深学生对较为抽象的一些基本概念和空间分析功能的理解. 应在该系统中建立与GIS 实践系统的热链接, 用户可以随时调入GIS 实践系统中某方面的功能来获得对GI S 空间分析的直观认识. 为使其具有GIS 的空间查询功能, 系统还应引人入空间图形查询控件(O CX , 用户可以调出矢量图和属性数据库进行查询. 213 CAI 工具平台的制作

CAI 工具平台是提供给用户进行C AI 的开发, 用户可以利用该平台提供的超文本创建与链接功能来设计课件的知识结构. 同时该平台还应提供多媒体节点的创建功能, 并可将多媒体数据引入进行连接, 同时提供与其它一般应用程序连接的功能, 最后能生成安装文件. 根据GIS 理论知识的结构, 工具平台可设计为3个层次, 即章、节、知识点. 并根据章、节、知识点设计3种不同的界面, 同时在屏幕的右下方设计一个总控窗体, 可以随时跳转到其他章节, 或进入GIS 实践系统或调出GI S 词典等. 其结构框如图1所示