高职GIS专业应用数学课程的设计

　　1 高职 GIS 专业所需数学知识调研 　　当前高职 GIS 专业数学课程存在教学内容不适应专业应用实际等问题，在一定程度上制约了高职 GIS专业课程的教学及数学知识在 GIS 专业技术中的应用．因此，设计开发出与 GIS 专业应用相适应的 GIS 应用数学课程势在必行．为使 GIS 专业数学教学与 GIS 专业应用对接，实现“为用而教、学以致用”，以 GIS专业各专业课程涵盖的各项目工作任务及其对应的数学应用案例为线索，对高职 GIS 专业所需数学内容进行了调研分析，结果见表 1~6． 　　 　　地理系统作为复杂的空间系统具有极强的反直观性，必须借助数学知识工具揭示其科学规律．然而，GIS工作任务所涉及的数学知识体系庞大，所用数学方法十分广泛，对于注重专业技能培养的高职院校来讲，要在十分有限的数学教学时间内系统性地学完地理数学内容和数学方法，显然是不切实际的．表1~6所列数学内容，是对GIS专业教学中所有需要用到的数学知识及其专业应用案例的调研分析．在调研分析中，对纯数学理论要素（如数学概念、公式定理）及计算机实现的程序算法直接列出，从而减少了理论叙述，忽略数学理论知识的系统性和基础性，突出其工具性和应用性. 　　2 GIS 专业应用数学课程设计 　　2.1 课程内容构建 　　模块化是在深入分析每个职业工种或技能的基础上，按工作标准科学地将教学大纲和教材开发成内容不同但内在关联的“积木”式教学模块．基于GIS专业教学与技术应用需要，提出分项关联模块化GIS专业数学课程设计理念：即以GIS各专业课程对应的核心能力训练项目为主线，根据GIS典型工作任务设计构建“建模思想──案例分析──软件操作”融为一体的GIS应用数学教材，使得各教学模块与各GIS能力训练项目内在关联对接，实现数学教学为专业能力训练服务的功能．高职数学的专业应用性是分项模块化教学的基本依据．为使GIS专业分项模块化应用数学课程开发更加符合GIS专业人才培养目标，满足专业应用需要，实现数学教学与专业应用模块化关联对接，GIS专业课教师应会同数学课教师对GIS专业应用的数学内容进行调研，按GIS专业课程分项目模块开发编写GIS应用数学教材．教材在内容组织与教学设计上以GIS专业典型工作任务为导向，设计专业应用能力训练项目，再根据项目任务设计相应模块的数学教学案例．分项关联模块化数学课程设计的具体思路见图1．   　　2.2 教学方法设计 　　数学方法的引入，使得地理学的定量化和理论化进入了全新的阶段，发展成为地理计算科学．分项关联模块化数学应用知识设计突出运用数学方法解决 GIS 专业实际问题，培养学生数学能力和相关思维（见图 2）．为此，在 GIS应用数学教学方法上采用“任务──模型──实现（task-model-realization，TMR）”教学模式，以实现 GIS 专业应用数学课程的“教、学、用”一体化教学． 　　 　　3 应用举例 　　以 GIS 专业学生在专业教学与职业工作中的“GNSS 高程拟合”能力训练项目为例，说明 TMR 教学模式．     3.1 项目任务 　　某地区为了得到测区控制点全部正高高程，利用 GNSS 和水准测量得到部分控制点正高，通过 GNSS高程拟合求取其它正高高程．     3.2 数学模型（专业知识的数学建模） 　　 　　3.3 计算机实现 　　基于最小二乘估计，在C++环境中对GNSS控制点坐标和大地高数据进行二次曲面拟合处理，处理程序如下：　　　　     所得 GNSS 点分布见图 3，参与计算点的拟合高程见表 7． 　　   　　参考文献： 　　[1] 陈彦光．地理数学方法：基础和应用[M]．北京：科学出版社，2010 　　[2] 杨勇，李薇，张静文．高职《高等数学》模块化教学体系改革与实践[J]．长江大学学报：自然科学版，2013，10（22）：148-152 　　[3] 陈彦光．地理数学方法：从计量地理到地理计算[J]．华中师范大学学报，2005，39（1）：113-125 　　[4] 王建成．GNSS 高程二次曲面拟合技术在工程中的应用[J]．广东水利电力职业技术学院学报，2012，10（3）：1-6 　　[5] 畅毅，畅鑫，陈信华．GNSS 在线数据处理系统在工程近程控制网中的应用与分析[J]．测绘工程，2013，22（3）：74-78