基于“大數(shù)據(jù)”教學(xué)平臺提升農(nóng)業(yè)高?！稒C(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)效果

李連豪　李慧琴　田輝　朱書慧

【摘 要】針對目前《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課堂教學(xué)中存在的問題及農(nóng)業(yè)高校工科本科生學(xué)習(xí)特點存在的差異，本文討論基于“大數(shù)據(jù)”進(jìn)行相關(guān)教學(xué)平臺建設(shè)，詳細(xì)討論該教學(xué)平臺的模塊組成和功能；并討論與之配套的教學(xué)方法改進(jìn)。通過近3年實際課堂應(yīng)用和實踐證明，基于“大數(shù)據(jù)”教學(xué)平臺建設(shè)可有效提升《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)效果。本文可為提升其它課程教學(xué)效果提供參考。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)；平臺建設(shè)；教學(xué)效果

0 引言

自上世紀(jì)50年代開始，為了更好促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合，我國農(nóng)業(yè)高校普遍建設(shè)農(nóng)業(yè)工程學(xué)科和設(shè)置相關(guān)專業(yè)。經(jīng)過近70年建設(shè)，我國農(nóng)業(yè)高校在農(nóng)業(yè)工程學(xué)科和相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)上，增添和建設(shè)如計算機(jī)、交通運(yùn)輸、車輛和水利等工類學(xué)科，其有效地促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)高?？傮w水平提升。

在農(nóng)業(yè)高校工科課程設(shè)置中，專業(yè)基礎(chǔ)課（如《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《工程制圖》和《電工電子技術(shù)》等）是專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)?！稒C(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》便是專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，較其它專業(yè)基礎(chǔ)，就教學(xué)內(nèi)容而言存在較大區(qū)別，主要體現(xiàn)在：如《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《工程制圖》和《電工電子技術(shù)》等專業(yè)基礎(chǔ)課在實際教學(xué)中理論教學(xué)內(nèi)容占90%以上，與實際應(yīng)用內(nèi)容較少；《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》則不同，其實際應(yīng)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(xué)內(nèi)容將會與社會需求脫節(jié)。

同時，在農(nóng)業(yè)高校《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》實際教學(xué)中，往往實行大班授課，本科生學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)特點差別很大，很難用統(tǒng)一的教學(xué)方法去適應(yīng)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(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)提出挑戰(zhàn)。

當(dāng)今是一個科技發(fā)展和知識更新迅猛的時代，在《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)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(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)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(jī)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(yīng)運(yùn)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(yīng)用進(jìn)行提升和完善的一種數(shù)據(jù)應(yīng)用新模式[2]。目前，有關(guān)高校及學(xué)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(yùn)用新的技術(shù)推進(jìn)高等教育的快速發(fā)展[3]?！按髷?shù)據(jù)”可為解決上述中提出的制約提升《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)效果的現(xiàn)實問題開拓新途徑。

1 基于“大數(shù)據(jù)”教學(xué)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(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)需要和本科生學(xué)習(xí)方式，《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》“大數(shù)據(jù)”平臺建設(shè)包括5層，依次為：（1）數(shù)據(jù)采集層：包括采集內(nèi)容設(shè)計、采集終端和采集功能選擇等模塊。其功能是進(jìn)行整個教學(xué)過程的數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)對本科生學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)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(shè)備感知學(xué)生學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)的狀態(tài)等信息及其變化，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時分析和處理，獲得最適應(yīng)大的學(xué)習(xí)方式和教學(xué)方法等。（2）數(shù)據(jù)傳輸層：包括信息化基礎(chǔ)設(shè)施、有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)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(xué)生信息、教學(xué)資源庫和視頻資源庫等模塊。其功能是設(shè)計學(xué)生個人信息、教學(xué)資料、視頻資料庫以及面向?qū)W生的教學(xué)主題數(shù)據(jù)庫；借助云計算技術(shù)，為學(xué)生學(xué)習(xí)管理和服務(wù)提供數(shù)據(jù)信息與計算服務(wù)。將分散相關(guān)信息抽取到平臺進(jìn)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(yīng)用系統(tǒng)備用。（4）支撐服務(wù)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(xué)處理的統(tǒng)一支撐，將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源、計算資源、存儲資源等進(jìn)行有效的整合，對用戶信息、信息發(fā)布、系統(tǒng)接入進(jìn)行高度的統(tǒng)一，確保信息的深度融合。（5）數(shù)據(jù)應(yīng)用層：包括教室、學(xué)生用戶和各職能管理等模塊。其功能是為學(xué)生用戶提供統(tǒng)一的系統(tǒng)界面，學(xué)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(jìn)行交互[4]。同時界面層還提供了統(tǒng)一的身份認(rèn)證及權(quán)限管理功能?；凇按髷?shù)據(jù)”教學(xué)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(xué)平臺（以下簡稱平臺）整體結(jié)構(gòu)構(gòu)架應(yīng)用，平臺將采集到學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)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(jī)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)特點，此也對教師的教學(xué)方法提出新的要求，需要改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)方法，以便其與平臺建設(shè)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(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，做到因材施教，引領(lǐng)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(xué)生學(xué)習(xí)的個性化學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)路徑，發(fā)揮大學(xué)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(yīng)和應(yīng)用“大數(shù)據(jù)”背景下的《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)平臺，教師應(yīng)該具有駕馭信息技術(shù)與教育技術(shù)，自主設(shè)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(xué)內(nèi)容解讀和資源建設(shè)、教學(xué)組織和教學(xué)方法掌控、教學(xué)異步管理、監(jiān)測研究和教學(xué)環(huán)境營造等。因此，整合教師資源、推進(jìn)教學(xué)基層團(tuán)隊組織建設(shè)[5，6]（如圖2所示）。

3 應(yīng)用效果

通過對基于“大數(shù)據(jù)”《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》平臺建設(shè)，經(jīng)過課堂教學(xué)近3年實際應(yīng)用，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性得到明顯提升；2014級、2015級和2016級本科生《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》不及格率依次降低12.3%、17.2%和15.6%；教師教學(xué)方法和教學(xué)能力得到有效地提升。上述說明基于“大數(shù)據(jù)”教學(xué)平臺建設(shè)可有效提升《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)效果。

4 結(jié)論

本文基于“大數(shù)據(jù)”建設(shè)《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)平臺，并提出與之配套的教學(xué)方法改進(jìn)。通過近3年實際課堂應(yīng)用和實踐說明，基于“大數(shù)據(jù)”教學(xué)平臺建設(shè)可有效提升《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)效果。

【參考文獻(xiàn)】

[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(yīng)用展望中國[J].農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2013，15（6）：63-71.

[2]黃哲學(xué)，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(luò)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(jìn)步與對策.2014（04）.

[5]黃哲學(xué)，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(xué)模式的建構(gòu)[J]. 2016，5 （5）：1-6

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