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(nóng)業(yè)高校工科本科生學習特點存在的差異，本文討論基于“大數(shù)據(jù)”進行相關(guān)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(shù)據(jù)”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(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)；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(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)機農(nóng)藝結(jié)合，我國農(nóng)業(yè)高校普遍建設農(nóng)業(yè)工程學科和設置相關(guān)專業(yè)。經(jīng)過近70年建設，我國農(nóng)業(yè)高校在農(nóng)業(yè)工程學科和相關(guān)專業(yè)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(nóng)業(yè)高校總體水平提升。

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

同時，在農(nóng)業(yè)高?！稒C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(tǒng)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(zhàn)。

當今是一個科技發(fā)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(fā)展緊密結(jié)合并時時更新，如何利用最新科技實現(xiàn)最大范圍的因材施教，已經(jīng)成為制約提升《機械設計基礎》教學效果的現(xiàn)實問題，也成為亟待解決的新命題。

隨著信息及計算機相關(guān)迅猛發(fā)展和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析需要，“大數(shù)據(jù)”應運而生。大數(shù)據(jù)是繼云計算和物聯(lián)網(wǎng)之后IT產(chǎn)業(yè)又一次顛覆性的技術(shù)變革[1]。“大數(shù)據(jù)”技術(shù)內(nèi)涵，實際上是通過快速的數(shù)據(jù)處理、綜合的數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間潛在的價值關(guān)系，對現(xiàn)有相關(guān)信息化應用進行提升和完善的一種數(shù)據(jù)應用新模式[2]。目前，有關(guān)高校及學科均在思考摸索如何面對大數(shù)據(jù)所帶來的新形勢，如何引入新的理念，運用新的技術(shù)推進高等教育的快速發(fā)展[3]。“大數(shù)據(jù)”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(xiàn)實問題開拓新途徑。

1 基于“大數(shù)據(jù)”教學平臺組成及其功能

依據(jù)“大數(shù)據(jù)”技術(shù)內(nèi)涵，結(jié)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(shù)據(jù)”平臺建設包括5層，依次為：（1）數(shù)據(jù)采集層：包括采集內(nèi)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(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)對本科生學習過程和學習行為等方面采取動態(tài)監(jiān)測和全方位感知。數(shù)據(jù)采集層一方面利用相關(guān)智能設備感知學生學習方式和學習的狀態(tài)等信息及其變化，對采集到的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸層：包括信息化基礎設施、有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡等模塊。其功能是將采集的相關(guān)分類數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)資源層。（3）數(shù)據(jù)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?qū)W生的教學主題數(shù)據(jù)庫；借助云計算技術(shù)，為學生學習管理和服務提供數(shù)據(jù)信息與計算服務。將分散相關(guān)信息抽取到平臺進行匯聚、分類、比對、關(guān)聯(lián)和存儲。處理后的數(shù)據(jù)提供給大平臺各組成模塊和各職能部門應用系統(tǒng)備用。（4）支撐服務層：包括數(shù)據(jù)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(xiàn)信息和教學處理的統(tǒng)一支撐，將基礎數(shù)據(jù)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(fā)布、系統(tǒng)接入進行高度的統(tǒng)一，確保信息的深度融合。（5）數(shù)據(jù)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(tǒng)一的系統(tǒng)界面，學生可利用多種渠道（如互聯(lián)網(wǎng)、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(tǒng)一的身份認證及權(quán)限管理功能。基于“大數(shù)據(jù)”教學平臺整體結(jié)構(gòu)構(gòu)架如圖1所示。

根據(jù)基于“大數(shù)據(jù)”教學平臺（以下簡稱平臺）整體結(jié)構(gòu)構(gòu)架應用，平臺將采集到學生學習習慣和方式，通過對這些數(shù)據(jù)的整合分析形成數(shù)據(jù)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(tǒng)教學方法，以便其與平臺建設相配套，更好發(fā)揮平臺的積極作用。主要表現(xiàn)在：（1）根據(jù)“大數(shù)據(jù)”分析的結(jié)果，教師需積極調(diào)整教學內(nèi)容和教學方式，做到因材施教，引領課程走向多元化的創(chuàng)新模式。（2）教師需根據(jù)個體差異開發(fā)出適合各類學生學習的個性化學習資源和學習路徑，發(fā)揮大學在優(yōu)秀人才早期發(fā)現(xiàn)和個性化高效培養(yǎng)中的巨大價值。（3）要適應和應用“大數(shù)據(jù)”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(shù)與教育技術(shù)，自主設計與實施課程的核心能力。這種核心能力具體表現(xiàn)在5個方面，即教學內(nèi)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(jiān)測研究和教學環(huán)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(shù)據(jù)”《機械設計基礎》平臺建設，經(jīng)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(shù)據(jù)”教學平臺建設可有效提升《機械設計基礎》教學效果。

4 結(jié)論

本文基于“大數(shù)據(jù)”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(shù)據(jù)”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(shù)據(jù)在智慧農(nóng)業(yè)中研究與應用展望中國[J].農(nóng)業(yè)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(shù)據(jù)的海云數(shù)據(jù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].網(wǎng)絡新媒體技術(shù).2012（06）.

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

[4]迪莉婭.我國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)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(lián)網(wǎng)+ 教育”背景下互動相融教學模式的建構(gòu)[J]. 2016，5 （5）：1-6

[6]李國杰，程學旗.戰(zhàn)略與決策研究.大數(shù)據(jù)的研究現(xiàn)狀與科學思考[J].2012，27（6）：647-657.endprint