《地理信息系统原理及应用》多媒体教学软件设计和实现

本文介绍了研制《地理信息系统原理及应用》多媒体教学软件的必要性以及软件设计思路及开发过程，着重阐述了该教学软件的特色和教学效果。

　　一、引言

　　《地理信息系统原理及应用》是测绘工程、土地管理专业方向的专业课。作为“3s”之一的地理信息系统(GIS)是以空间数据库为基础，在计算机软硬件环境的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，适时提供空间和动态的地理信息，为决策服务的一类信息系统。目前GIS技术广泛应用于测绘、地质、环境管理、资源规划、交通、水利、邮电、通讯等领域，并发挥极其重要的作用。《地理信息系统原理及应用》是一门实践性相当强的学科，如数字化仪的操作和软件的使用等，即使教师在课堂上讲述如何使用数字化仪以及使用数字化仪的操作步骤，但是课后学生在实际的操作过程中还是一头雾水，不知道从何下手。为解决此问题有必要设计一套地理信息系统多媒体教学软件，通过多媒体软件中的演示模拟实验、典型实例分析、知识层次的有机组织以及计算机技术的应用，使学生更好地理解并掌握这门学科，优化教学过程，提高教学质量。

　　二、多媒体软件的设计思想

　　《地理信息系统原理及应用》多媒体课件采用软件工程的思想来设计开发的，可以改变多媒体教学软件过程开发中的小作坊的操作模式，提高对开发过程的管理、提高教育教学软件的质量、对教育教学软件的维护、升级和交流都具有重要的意义。地理信息系统原理及应用的内容涉及到GIS相关概念、GIS基础理论、GIS软件设计、GIS软件应用、GIS发展趋势等相关内容。多媒体软件基于上述内容，利用计算机多媒体辅助教学，使学生在交互状态下学习，掌握系统开发程序，调动学生的积极性。作为教学过程的一种辅助手段，它的设计必须遵循教学大纲与教学进度的原则来设计开发。

　　根据教学内容，明确要实现的教学目标，以及实现教学目标的途径——教学策略的分析，确定课件的总体框架和表现方法，进行课件的总体设计，确定教学软件开发所使用的平台。

　　三、多媒体软件的开发流程

　　(一)总体框架设计

　　该软件具有先进、丰富的可视音频、可视媒体集成制作解决方案，由于它具有提供多样化的文字处理能力，可以在屏幕上编辑对象的功能，以及提供的模版等功能及多样化的交互手段、具有动态链接功能等诸多特点。通过总体框架设计实现了对教学内容整理与组织，做到资料详尽确切、层次丰富、链接灵活。
(二)脚本的编写

　　课件的脚本是课件的设计蓝图，作者应该根据教学目标，确定课件的具体表现方法和内容，直到每一屏幕(页)的具体内容安排，如各种媒体的排放位置、媒体元素出现的时刻、交互方式以及画面的链接等，都要非常具体和明确。脚本的设计还要根据创作工具的特点以及人接受信息的心理特征等综合因素来考虑。脚本的设计过程实际上就是一个创意过程，创意的好坏取决于对教学内容的理解程度以及创作人员的水平，对课件的最终质量有很大的决定作用。

　　(三)素材的准备

　　多媒体课件中的基本素材有相当一部分要事先准备好，如文字、图像、声音、动画、影像等原始素材，需要通过一定的方法采集或制作，有些还需要预先处理和编辑，如地理信息系统软件的具体操作等内容均需要制作成视频讲解的形式，使学生在观看软件操作后，在以后的上机操作过程能够较好地掌握软件具体的操作过程，提高了教学效果。在视频文件的制作主要采用Snagit窗口捕捉文件，把捕捉到的文件转变为．way格式的文件，然后借助Premiere软件进行剪辑、添加音频文件。或者直接利用数码摄像机进行拍摄，然后用Premiere进行剪辑。

　　(四)创作设计CAI软件

　　根据脚本设计的要求，在Authorware环境中把各种媒体素材集成创作为一个课件。对教学内容的组织进行评价修改，与教学策略、教学方法和手段有机地结合，针对个性化自主学习需要，创建协作交流的学习环境。课件完成后，还要经过试运行检验和使用评价，必要时还要作修改。能否达到预想的效果，取决于所用的创作工具和创作软件使用的熟悉程度。在多媒体课程开发过程中遵循总体设计、结构设计、知识点设计的软件工程方法，采用螺旋式生命周期，在原型设计基础上开发并经试点后反复修改设计制作，并将多媒体教学的实践经验实施在多媒体课程中，对不同部分着重体现不同的教学思想。

　　四、多媒体建设内容与特色

　　(一)多媒体建设内容

　　地理信息系统原理及应用多媒体课程主要包含有GIS相关概念、GIS基础理论、GIS软件设计、GIS软件应用、GIS发展趋势、系统设定和结束学习等7个模块组成。在GIS相关概念模块中，主要介绍“地理信息系统的发展背景、地理信息系统的定义以及地理信息系统在各国的发展历史；在GIS基础理论模块中，有按照篇章结构组织的教学内容，主要介绍了地理信息系统的两种主要的数据结构：栅格数据结构和矢量数据结构，以及两种数据结构之间的相互转换方法，同时还介绍了地理信息系统中的数据模型——数字地面模型网络模型以及地理信息系统的空间分析方法等内容；在GIS软件设计模块中介绍了GIS软件设计的基本技术、方法、路线等；在GIS软件应用模块中介绍了基于Arview、Maplnfo等GIS软件在具体的行业中的开发实例；在GIS发展趋势模块中包含GIS将来的发展趋势以及目前使用的主流GIS软件；系统设定模块可以添加背景音乐，了解开发本课件人员的相关情况；结束学习模块用来结束本课件的学习。
 

(二)多媒体建设特色

　　1．基于资源的教学方式

　　多媒体课程的设计是依据马明栋教授主编的《地理信息系统原理及应用》基础进行的，充分体现了教学改革的成果，并反映了GIS技术的发展。多媒体课程的教学内容紧跟GIS技术的发展趋势，涵盖本门课程全部基本知识点，教学内容新，内容组织结构清晰合理，便于课件组织、扩充、修改，随时可添加计算机新技术、新概念和新知识。

　　2．多媒体课程系统性强、信息量大

　　完成了全部以Authorware页为表现形式的教学内容，约300页。基础理论篇动态案例5个，图片约100幅；GIS动态案例15个、视频5个(以上数据在课件的制作中仍需要改动)。完成与课程内容相配套的教学指导电子教案。设计了与课程内容配套的l0个教学实验完成实验案例2个。

　　3．引导学生自主学习

　　通过多媒体课件，让学生了解本课程的教学目的、教学内容、教学要求、参考学时及教学大纲，本课程的教学重点及难点，便于学生课后复习。充分发挥计算机存储与检索的功能，实现与课程教学内容相关的目录检索和关键字检索；以知识点为单元，树状目录与网状结构共存，提高学习灵活性。

　　4．多媒体课程功能丰富

　　浏览功能通过目录、导航、热字及超链接进入相关知识点。做到资料详尽确切、层次丰富、链接灵活，树状目录与网状超级链接并存。多渠道的内容导航，方便学习者在课程内容之间进行跳转。结构导航功能使学习者在整个多媒体课程范围内迅速地进入想学的内容。

　　五、初步教学实践

　　近来，利用开发建设的教学资源在教学方法和手段上进行了大胆的改革尝试，主要从多媒体课程进行教学实践。自2002年1月开始利用多媒体教学支撑软件平台和多媒体课件，在2002级开始教学实践，在实践中不断地探索多媒体化教学的方法与手段。

　　采取调查问卷的形式对上课的同学进行调查，调查结果表明：学生对采用多媒体化教学的满意率比较高。大部分学生认为多媒体上的教学资源好、内容系统、重点突出、’适合于自主学习、课件设计、内容安排有启发性、注重能力培养，与课堂教学相比，知识的获取多；而且大部分的学生通过多媒体教学自学、自控能力有所提高并提高了归纳总结能力；但是应该看到在多媒体上教学的质疑情况并不好，如对于喜欢传统授课的同学，他们更习惯面对面的交流，传统的教学方法与手段对他们的影响相当深。

　　六、结束语

　　多媒体教学是伴随多媒体技术地发展而兴起的新事物，是一种节省教育资源、方便教学内容的更新、培养学生适应在信息化社会中工作、学习和生活能力的良好的方法。《地理信息系统原理及应用》多媒体课程作为多媒体教学的一种有益尝试，虽然初具规模，但仍有许多需要改进和完善之处。随着计算机技术的飞速发展，对多媒体教学会有更高的要求和创新点。
 

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