《GIS软件工程》课程教学大纲.docx

GIS软件工程课程教学大纲课程英文名称：GIS Software Engineering课程编号：HZ160040课程类别：专业教育课程（专业核心课程）课程性质：必修课学 分：2学 时：32 （其中：讲课学时：32实验学时：0 上机学时:0）适用专业：地理信息科学开课部门：环境与资源学院测绘与信息工程系先修课程：GIS二次开发、数据结构与算法、空间数据库、地理信息系统基础A、 C#程序设计语言A等后续课程：地理信息科学毕业实习、地理信息科学毕业设计一、课程目标通过本课程的学习，使学生具备以下能力：1 .掌握GIS软件工程的基本理论，能够理解软件工程中软件生命周期 各阶段的任务、过程、特点以及软件生命周期模型。能够基于数学思想对 GIS软件进行可行性分析。2 .能够理解和掌握面向对象方法学的理论知识，能够进行面向对象的 GIS软件分析、设计和实现，能够掌握UML建模技术与方法。3 .能够掌握GIS数据集成方法，理解和掌握GIS软件工程实施与维护。能够理解GIS软件工程的管理技术与标准化。二、课程目标与毕业要求的对应关系课程目标指标点毕业要求课程目标1、22.1能够应用数学和自然科学基本 方法，将地理信息工程问题转化、 表述为数学问题进行分析。2.问题分析：能够应用数学、自然科学和地理信息科学 的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析地理信 息专业问题，具备地理信息系统的架构能力。课程目标32.2具有一定的地理信息软件工程 专业知识和管理能力，初步具备比 较大型的地理信息平台的架构能 力。2.问题分析：能够应用数学、自然科学和地理信息科学 的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析地理信 息专业问题，具备地理信息系统的架构能力。三、教学内容与教学方法和课程目标的对应关系Ui单元GIS软件工程教学内容教学方法课程目标教学环节训练环节1GIS软件工程概述授课2学时22GIS软件工程的系统定义授课6学时作业23GIS软件工程的设计授课8学时作业24空间数据库系统的设计与实 现授课4学时作业35GIS软件工程的实施、测试与 评价授课4学时作业36GIS软件工程的维护授课2学时作业37GIS设计工程管理与质量保证授课4学时作业38县（市）级土地利用规划管理 信息系统设计与实现授课2学时总结论文3、课程的主要内容及基本要求第1单元 GIS软件工程概述（2学时，撑课程目标1）知识点软件危机；软件工程；软件生存周期模型：瀑布模型、增量模型、螺旋模型、 喷泉模型、智能模型；GIS软件工程建设的主要过程：系统分析、需求分析、系 统设计、编码设计。重 点软件危机；生存周期；瀑布模型。难 点生命周期；瀑布模型。基本栗求.识 记：软件危机；软件工程；生存周期；瀑布模型。1 .领 会：什么是软件危机和软件工程，软件生存周期的各个阶段 及特点。2 .简单应用：软件工程是从何种角度切入到软件开发中去，如何解决 软件危机，了解消除软件危险的途径。3 .综合应用：软件生命周期各个阶段的基本任务，熟悉软件生命周期 的组成，掌握瀑布模型等软件生命周期模型。第2单元 GIS软件工程的系统定义（6学时，支撑课程目标2）知识点系统需求调查和分析：系统目标分析、系统功能性能分析；GIS结构化分析 方法；GIS面向对象分析法；GIS快速原型化分析方法；系统可行性分析：数据 源调查与评估、技术可行性分析、经济和社会效益分析、系统的支持状况；系统 分析工具：GIS数据流模型、GIS数据字典、加工逻辑说明；软件需求规格说明。 重 点可行性研究；本钱/效益分析；需求获取过程；需求分析过程；需求分析工 具；结构化分析方法的思想和分析方法；面向对象的方法。难 点经济可行性计算；需求分析过程；面向对象分析方法；利用面向对象的分析 方法对需求进行系统分析。基本要求1 .识 记：可行性分析；经济可行性；技术可行性；需求分析工程 概念模型和规范化；结构化分析方法；面向对象的方法。2 .领 会：可行性分析步骤；需求分析的必要性与常见错误；Coad 分析方法和OMT分析方法的共同之处和区别。3 .简单应用：可行性研究任务和可行性分析步骤；可行性研究的重要 意义；需求分析文档的编辑；利用面向结构化分析方法分析简单例如；掌握 需求获取的过程，熟悉需求获取过程中与客户交流、沟通的技巧，掌握各种 需求分析工具，掌握面向对象的需求分析方法；4 .综合应用：利用软件工程思想，理解可行性研究的分类和社会效益 和经济效益、直接效益和间接效益之间的关系；掌握系统分析的两大种类方 法，熟悉应用这两种方法分析需求，懂得应用面向对象的方法对需求文档分 析并提取所需信息。第3单元 GIS软件工程的设计（8学时，支撑课程目标2）知识点总体设计的任务、方法和准那么；系统总体设计工具：层次图、HIPO图、结 构图；GIS应用分析模型设计：GIS空间处理与分析设计；GIS地理建模；GIS 接口世界：系统与标准数据的接口、互操作接口、空间数据与属性数据的接口、 GIS与系统开发环境的接口； GIS用户界面设计：以用户为中心的人机界面、GIS 用户界面设计与开发；系统总体设计报告；详细设计的基本原那么、内容和具体任 务；详细设计的表达工具；数据结构和数据详细库详细设计：数据结构规范化、 关系数据库建库；详细设计规格说明书；结构化设计方法；面向对象设计方法； 原型法。重 点软件总体设计的概念和原理；启发式规那么；面向数据流的设计方法；Jackson 程序设计的方法；Warnier程序设计方法；UML建模语言；UML5类模型。难 点大型系统的体系结构设计，以及面向对象设计方法的理解和掌握；Jackson 程序设计的方法；Warnier程序设计方法以及复杂程序的定量度量、界面设计； UML建模过程及方法；UML软件ROSE的应用。基本栗求.识 记：图形工具；面向数据流的设计方法；数据库设计；GIS工程 设计的独特之处；Jackson程序设计的方法；Warnier程序设计方法； Booch; Coad设计方法；UML5类10种模型。1 .领 会：理解总体设计的过程以及软件设计的概念和原理；了解几种常见的程序设计语言的特点；领会程序设计中应注意的问题；培养良好 的编程风格；UML建模的过程；UML模型的区别。2 .简单应用：启发式规那么、图形工具以及面向数据流的设计方法；对简单 例如可以利用ROSE建模。3 .综合应用：掌握主流的软件架构和软件设计工具，并可以对简单的GIS 工程进行总体设计，写出总体设计书；掌握GIS工程的设计方法，可以 应用这些方法对工程进行简单的设计和分析，懂得绘制系统结构图，熟 悉UML建模语言和几种工具，并能应用这些工具设计一定工程。第4单元 空间数据库系统的设计与实现 （4学时，支撑课程目标3） 知识点空间数据的特征、规范与标准；空间数据的逻辑预处理；空间数据库的概念 设计：空间数据需求分析、E-R模型、空间数据库的概念模型设计；空间数据库 的逻辑设计：传统数据模型、面向对象数据模型、空间数据模型；空间数据库的 功能设计：输入设计、检索设计、输出设计、更新设计、共享设计；空间数据采 集建库：建库前准备工作、数字化方案的制定、空间数据库建库流程、地理编码。 重 点空间数据库的概念设计、逻辑设计和功能设计。难 点空间数据库的概念设计、逻辑设计和功能设计。基本要求1 .识 记：空间数据的特征、规范与标准。2 .领 会：空间数据的逻辑预处理。3 .简单应用：了解空间数据库设计的基本原理。4 .综合应用：掌握空间数据采集建库的基本流程。第5单元 GIS软件工程的实施、测试和评价（4学时，支撑课程目标3）知识点系统设计的评价；系统实施计划的制订；程序编写工作的组织管理：系统实 施人员构成、程序编写的组织管理；程序代码的编写：程序语言的选择、程序设 计的风格、系统代码文档的编写；程序的调试与安装；文档：系统说明书和用户 手册：系统说明书和用户手册；GIS软件测试方法和测试内容；GIS软件评价 重 点测试过程中单元测试、集成测试、验收测试的任务及使用的方法。难 点测试方法的适用条件。基本要求.识 ，己：白盒、黑盒测试技术。1 .领 会：白盒、黑盒测试的区别；两种测试方法的分类及适用条 件。2 .简单应用：对一简单例如，利用两种方法测试。3 .综合应用：对较大程序代码段，适用软件举证测试，设置不同测试 用例，分析程序的缺陷，对加入GIS数据的程序代码进行数据测试。第6单元GIS软件工程的维护（2学时，支撑课程目标3）知识点GIS维护内容及组织保障；微机系统维护规程及GIS日常维护管理；GIS安 全与保密；地理信息的维护。重 点软件维护的特点；维护过程。难 点GIS软件维护的特点；维护过程。基本要求1 .识 记：领会改正性维护；适应性维护；完善性维护；预防性维 护。2 .领 会：可维性的定义；可维性的度量及提高可维护性的方法；.简单应用：软件维护的内容；维护任务的实施。3 .综合应用：了解软件开发阶段和维护阶段的依赖关系、时间分配、 编写软件维护的文档。第7单元GIS设计工程管理与质量保证（4学时，支撑课程目标3）知识点GIS工程估算；GIS工程进度安排：GIS工程进度安排考虑因素、GIS工程进 度安排表制定方法；GIS软件度量；GIS工程风险分析：风险识别与估计、风险 驾驭与监控；GIS工程追踪与控制；GIS软件质量保证：GIS软件质量特性、GIS 软件质量保证体系、实现质量保证的方法。重 点工程进度安排；风险分析；质量保证。难 点GIS工程进度安排；风险识别与估计；实现软件质量保证的方法.基本要求1 .识 记：影响GIS工程进度的因素、风险的识别、GIS软件质量特性。2 .领 会：GIS工程进度安排表制定方法、GIS软件质量保证体系；3 .简单应用：学会GIS工程的进度安排，估计GIS工程风险。综合应用：能够对GIS工程制定进度安排表，分析GIS工程风险并进行监控；实 现GIS软件质量保证。第8单元.县（市）级土地利用规划管理信息系统设计与实现（2学时，支撑课程目标3）知识点系统建设背景；系统设计方法的选择；系统定义：系统定义的目标与方法、 现状调查分析、功能和性能要求；系统总体设计：软件结构体系设计、系统软硬 件配置方案、系统模块设计、数据结构设计；系统详细设计：系统功能模块、系 统数据库；系统的实现：系统设计的评价、代码编写工作的组织和管理、数据建 库、功能实现、系统的调试安装。重 点系统的定义；系统总体设计；系统详细设计。难 点系统总体设计；系统详细设计。基本要求4 .识 记：GIS软件工程建设的主要过程。5 .领 会：用案例来认识GIS软件开发的整个过程；6 .简单应用：结合案例认识GIS软件工程需要注意的问题。综合应用：通过建设一个综合软件，掌握整个软件过程各阶段的工作内 容。【学时分配】知识单元理论学时GIS软件工程概述2GIS软件工程的系统定义6GIS软件工程的设计8空间数据库系统的设计与实现4GIS软件工程的实施、测试与评价4GIS软件工程的维护2GIS设计工程管理与质量保证4县（市）级土地利用规划管理信息系统设计与实现2合计32五、教学方法与手段1 .坚持理论联系实际的教学方法，不断地吸收计算机软件科学先进理 论知识和最新的信息技术实践动态，以重构教学流程和创新教学方式为路 径，以情境创设为手段，以整合教学资源和拓展教学空间为保障，通过反复探索和实践，不断提高学生发现、分析和解决问题的能力。2 .坚持传统教学手段与现代教学手段相结合，教学内容安排要突出重 点和难点，积极应用多媒体教学技术，尽可能把抽象的理论转化为具体的图 像，使复杂的理论变得简单、直观，力求化难为易，努力提高学生的学习兴 趣。3 .注重应用启发式教学、开展课堂讨论等教学方法，引导学生积极思 考问题、分析问题，拓展学生的思维。4 .注重课后练习，大力培养学生动脑、动手、独立解决问题的能力。六、考核要求、方式与成绩评定考核要求：考核内容需覆盖大纲中各知识单元全部教学内容，主要为教材中 重要的基本原理和方法，亦会少量涉及到补充内容和布置的参考资料内容。考核形式：考试+考核。成绩评定：课程考核选择百分制，期末考试与平时考查相结合。期末考试成 绩占70%、平时考查占40%。期末考试统一命题，统一评分标准，统一考试时间。 考试范围不超过大纲的内容，考试时间为100分钟，成绩定为百分制；平时成绩 包括作业成绩和课堂表现，其中作业成绩占70%,课堂表现占30%,具体评定 如下：评价环节评估课程目标对应毕业要求平时成绩（100分）作业1课程目标12.1 （10 分）作业2课程目标22. 1 （10 分）作业3课程目标32.2 （10 分）作业4课程目标32.2 （10 分）作业5课程目标32.2 （10 分）作业6课程目标32.2 （10 分）撰写总结论文课程目标22.1 （30 分）期末考试（100分）填空，简答，综合等 题型课程目标1、2、32.1、2.2平时成绩评定分课堂表现和作业成绩，作业会随教学进度屡次上交评分，每 次评分在作业总成绩中所占比重由授课教师根据作业量和难度确定，具体评分标 准如下：考核工程评价环节评估课程目标对应毕业要求平时考查（30分）课堂表现（30%）课程目标1、2、32.1、2.2作业成绩（70%）课程目标1、2、32.1、2.2期末考试（70分）填空，简答，综合等 题型课程目标1、2、32.1、2.2平时成绩成绩评定标准评定 工程评估课程目标内容分值总分值课堂 表现课程目标1、2、3不按时出勤，不能认真听讲，做 与上课无关的事，不参加课堂讨 论，不能正确回答课堂提问0-60100分按时出勤，课堂较认真听讲，被 动参与课堂讨论，不主动回答课 堂问题60-75按时出勤，课堂认真听讲，主动 参与课堂讨论，能够正确回答课 堂提问75-90按时出勤，课堂认真听讲，主持 小组的课堂讨论，能够积极主动 且正确地回答课堂提问90-100作业课程目标1、2、3未独立完成作业，计算过程和结 论不正确0-60100分独立完成作业，方法运用正确， 计算过程有较多错误，计算结果 不正确60-75独立完成作业，计算过程有少许 错误，结论基本合理75-90独立完成作业训练题目，计算过 程正确，结论合理90-100七、选用教材、讲义和主要参考书.推荐教材：地理信息系统软件工程的原理与方法（第1版），毕硕本等，科学出 版社，2003年7月。GIS设计与实现，李满春等著，科学出版社，2011年6月。1 .推荐参考书：地理信息系统设计与开发（第2版），陈正江等，科学出版社，2012 年6月。软件工程实用教程，陈明，清华大学出版社，2005年4月。GIS分析、设计与工程管理（第二版），孔云辉等著，科学出版社， 2008 年 10 月。地理信息系统设计与实现（第三版），吴信才等著，中国工信出版集 团，2015年4月。UML用户指南（第2版修订版），（美）布奇等著，邵维忠等译，人 民邮电出版社，2013年1月。八、大纲说明本大纲根据2019版本科培养方案的要求制定。GIS软件工程是地理信息科学专业的一门专业核心课，在教学中提倡特 色教学，应精选内容，加强实践，培养学生的问题分析、推导和应用能力，教学 中鼓励教师采用多媒体课件与板书相结合授课，注意结合教学内容安排习题，要 求学生及时、独立的完成。