基于“大數據”教學平臺提升農業高校《機械設計基礎》教學效果

李連豪　李慧琴　田輝　朱書慧

【摘 要】針對目前《機械設計基礎》課堂教學中存在的問題及農業高校工科本科生學習特點存在的差異，本文討論基于“大數據”進行相關教學平臺建設，詳細討論該教學平臺的模塊組成和功能；并討論與之配套的教學方法改進。通過近3年實際課堂應用和實踐證明，基于“大數據”教學平臺建設可有效提升《機械設計基礎》教學效果。本文可為提升其它課程教學效果提供參考。

【關鍵詞】大數據；平臺建設；教學效果

0 引言

自上世紀50年代開始，為了更好促進農業生產中農機農藝結合，我國農業高校普遍建設農業工程學科和設置相關專業。經過近70年建設，我國農業高校在農業工程學科和相關專業基礎上，增添和建設如計算機、交通運輸、車輛和水利等工類學科，其有效地促進我國農業高校總體水平提升。

在農業高校工科課程設置中，專業基礎課（如《理論力學》、《材料力學》、《工程制圖》和《電工電子技術》等）是專業課程學習的基礎。《機械設計基礎》便是專業基礎課程之一，較其它專業基礎，就教學內容而言存在較大區別，主要體現在：如《理論力學》、《材料力學》、《工程制圖》和《電工電子技術》等專業基礎課在實際教學中理論教學內容占90%以上，與實際應用內容較少；《機械設計基礎》則不同，其實際應用內容占87%以上，且需要與時代工科科技發展緊密結合，否則教學內容將會與社會需求脫節。

同時，在農業高校《機械設計基礎》實際教學中，往往實行大班授課，本科生學習習慣和學習特點差別很大，很難用統一的教學方法去適應所有本科生；再加上目前教師工作和生活壓力較大，有限的精力和時間很難真正實行因材施教，這就對《機械設計基礎》教學提出挑戰。

當今是一個科技發展和知識更新迅猛的時代，在《機械設計基礎》教學中如何與時代工科科技發展緊密結合并時時更新，如何利用最新科技實現最大范圍的因材施教，已經成為制約提升《機械設計基礎》教學效果的現實問題，也成為亟待解決的新命題。

隨著信息及計算機相關迅猛發展和數據統計分析需要，“大數據”應運而生。大數據是繼云計算和物聯網之后IT產業又一次顛覆性的技術變革[1]。“大數據”技術內涵，實際上是通過快速的數據處理、綜合的數據分析，發現數據之間潛在的價值關系，對現有相關信息化應用進行提升和完善的一種數據應用新模式[2]。目前，有關高校及學科均在思考摸索如何面對大數據所帶來的新形勢，如何引入新的理念，運用新的技術推進高等教育的快速發展[3]。“大數據”可為解決上述中提出的制約提升《機械設計基礎》教學效果的現實問題開拓新途徑。

1 基于“大數據”教學平臺組成及其功能

依據“大數據”技術內涵，結合《機械設計基礎》教學需要和本科生學習方式，《機械設計基礎》“大數據”平臺建設包括5層，依次為：（1）數據采集層：包括采集內容設計、采集終端和采集功能選擇等模塊。其功能是進行整個教學過程的數據采集，實現對本科生學習過程和學習行為等方面采取動態監測和全方位感知。數據采集層一方面利用相關智能設備感知學生學習方式和學習的狀態等信息及其變化，對采集到的數據進行實時分析和處理，獲得最適應大的學習方式和教學方法等。（2）數據傳輸層：包括信息化基礎設施、有線網絡和無線網絡等模塊。其功能是將采集的相關分類數據傳輸到數據資源層。（3）數據資源層：包括學生信息、教學資源庫和視頻資源庫等模塊。其功能是設計學生個人信息、教學資料、視頻資料庫以及面向學生的教學主題數據庫；借助云計算技術，為學生學習管理和服務提供數據信息與計算服務。將分散相關信息抽取到平臺進行匯聚、分類、比對、關聯和存儲。處理后的數據提供給大平臺各組成模塊和各職能部門應用系統備用。（4）支撐服務層：包括數據資源、計算資源和存儲資源等模塊。其功能是為信息共享平臺，實現信息和教學處理的統一支撐，將基礎數據資源、計算資源、存儲資源等進行有效的整合，對用戶信息、信息發布、系統接入進行高度的統一，確保信息的深度融合。（5）數據應用層：包括教室、學生用戶和各職能管理等模塊。其功能是為學生用戶提供統一的系統界面，學生可利用多種渠道（如互聯網、電話和移動接入等方式）和界面層進行交互[4]。同時界面層還提供了統一的身份認證及權限管理功能。基于“大數據”教學平臺整體結構構架如圖1所示。

根據基于“大數據”教學平臺（以下簡稱平臺）整體結構構架應用，平臺將采集到學生學習習慣和方式，通過對這些數據的整合分析形成數據資源。教師可隨機了解學生的學習特點，此也對教師的教學方法提出新的要求，需要改進傳統教學方法，以便其與平臺建設相配套，更好發揮平臺的積極作用。主要表現在：（1）根據“大數據”分析的結果，教師需積極調整教學內容和教學方式，做到因材施教，引領課程走向多元化的創新模式。（2）教師需根據個體差異開發出適合各類學生學習的個性化學習資源和學習路徑，發揮大學在優秀人才早期發現和個性化高效培養中的巨大價值。（3）要適應和應用“大數據”背景下的《機械設計基礎》教學平臺，教師應該具有駕馭信息技術與教育技術，自主設計與實施課程的核心能力。這種核心能力具體表現在5個方面，即教學內容解讀和資源建設、教學組織和教學方法掌控、教學異步管理、監測研究和教學環境營造等。因此，整合教師資源、推進教學基層團隊組織建設[5，6]（如圖2所示）。

3 應用效果

通過對基于“大數據”《機械設計基礎》平臺建設，經過課堂教學近3年實際應用，學生學習積極性得到明顯提升；2014級、2015級和2016級本科生《機械設計基礎》不及格率依次降低12.3%、17.2%和15.6%；教師教學方法和教學能力得到有效地提升。上述說明基于“大數據”教學平臺建設可有效提升《機械設計基礎》教學效果。

4 結論

本文基于“大數據”建設《機械設計基礎》教學平臺，并提出與之配套的教學方法改進。通過近3年實際課堂應用和實踐說明，基于“大數據”教學平臺建設可有效提升《機械設計基礎》教學效果。

【參考文獻】

[1]孫忠富，杜克明，鄭飛翔，尹首一.大數據在智慧農業中研究與應用展望中國[J].農業科技導報，2013，15（6）：63-71.

[2]黃哲學，曹付元，李俊杰，陳小軍.面向大數據的海云數據系統關鍵技術研究[J].網絡新媒體技術.2012（06）.

[3]劉鵬，吳兆峰，胡谷雨.大數據——正在發生的深刻變革[J]. 中興通訊技術.2013（04.）

[4]迪莉婭.我國大數據產業發展研究[J].科技進步與對策.2014（04）.

[5]黃哲學，曹付元，李俊杰，陳小軍.“互聯網+ 教育”背景下互動相融教學模式的建構[J]. 2016，5 （5）：1-6

[6]李國杰，程學旗.戰略與決策研究.大數據的研究現狀與科學思考[J].2012，27（6）：647-657.endprint