基于“大数据”教学平台提升农业高校《机械设计基础》教学效果

李连豪　李慧琴　田辉　朱书慧

【摘 要】针对目前《机械设计基础》课堂教学中存在的问题及农业高校工科本科生学习特点存在的差异，本文讨论基于“大数据”进行相关教学平台建设，详细讨论该教学平台的模块组成和功能；并讨论与之配套的教学方法改进。通过近3年实际课堂应用和实践证明，基于“大数据”教学平台建设可有效提升《机械设计基础》教学效果。本文可为提升其它课程教学效果提供参考。

【关键词】大数据；平台建设；教学效果

0 引言

自上世纪50年代开始，为了更好促进农业生产中农机农艺结合，我国农业高校普遍建设农业工程学科和设置相关专业。经过近70年建设，我国农业高校在农业工程学科和相关专业基础上，增添和建设如计算机、交通运输、车辆和水利等工类学科，其有效地促进我国农业高校总体水平提升。

在农业高校工科课程设置中，专业基础课（如《理论力学》、《材料力学》、《工程制图》和《电工电子技术》等）是专业课程学习的基础。《机械设计基础》便是专业基础课程之一，较其它专业基础，就教学内容而言存在较大区别，主要体现在：如《理论力学》、《材料力学》、《工程制图》和《电工电子技术》等专业基础课在实际教学中理论教学内容占90%以上，与实际应用内容较少；《机械设计基础》则不同，其实际应用内容占87%以上，且需要与时代工科科技发展紧密结合，否则教学内容将会与社会需求脱节。

同时，在农业高校《机械设计基础》实际教学中，往往实行大班授课，本科生学习习惯和学习特点差别很大，很难用统一的教学方法去适应所有本科生；再加上目前教师工作和生活压力较大，有限的精力和时间很难真正实行因材施教，这就对《机械设计基础》教学提出挑战。

当今是一个科技发展和知识更新迅猛的时代，在《机械设计基础》教学中如何与时代工科科技发展紧密结合并时时更新，如何利用最新科技实现最大范围的因材施教，已经成为制约提升《机械设计基础》教学效果的现实问题，也成为亟待解决的新命题。

随着信息及计算机相关迅猛发展和数据统计分析需要，“大数据”应运而生。大数据是继云计算和物联网之后IT产业又一次颠覆性的技术变革[1]。“大数据”技术内涵，实际上是通过快速的数据处理、综合的数据分析，发现数据之间潜在的价值关系，对现有相关信息化应用进行提升和完善的一种数据应用新模式[2]。目前，有关高校及学科均在思考摸索如何面对大数据所带来的新形势，如何引入新的理念，运用新的技术推进高等教育的快速发展[3]。“大数据”可为解决上述中提出的制约提升《机械设计基础》教学效果的现实问题开拓新途径。

1 基于“大数据”教学平台组成及其功能

依据“大数据”技术内涵，结合《机械设计基础》教学需要和本科生学习方式，《机械设计基础》“大数据”平台建设包括5层，依次为：（1）数据采集层：包括采集内容设计、采集终端和采集功能选择等模块。其功能是进行整个教学过程的数据采集，实现对本科生学习过程和学习行为等方面采取动态监测和全方位感知。数据采集层一方面利用相关智能设备感知学生学习方式和学习的状态等信息及其变化，对采集到的数据进行实时分析和处理，获得最适应大的学习方式和教学方法等。（2）数据传输层：包括信息化基础设施、有线网络和无线网络等模块。其功能是将采集的相关分类数据传输到数据资源层。（3）数据资源层：包括学生信息、教学资源库和视频资源库等模块。其功能是设计学生个人信息、教学资料、视频资料库以及面向学生的教学主题数据库；借助云计算技术，为学生学习管理和服务提供数据信息与计算服务。将分散相关信息抽取到平台进行汇聚、分类、比对、关联和存储。处理后的数据提供给大平台各组成模块和各职能部门应用系统备用。（4）支撑服务层：包括数据资源、计算资源和存储资源等模块。其功能是为信息共享平台，实现信息和教学处理的统一支撑，将基础数据资源、计算资源、存储资源等进行有效的整合，对用户信息、信息发布、系统接入进行高度的统一，确保信息的深度融合。（5）数据应用层：包括教室、学生用户和各职能管理等模块。其功能是为学生用户提供统一的系统界面，学生可利用多种渠道（如互联网、电话和移动接入等方式）和界面层进行交互[4]。同时界面层还提供了统一的身份认证及权限管理功能。基于“大数据”教学平台整體结构构架如图1所示。

根据基于“大数据”教学平台（以下简称平台）整体结构构架应用，平台将采集到学生学习习惯和方式，通过对这些数据的整合分析形成数据资源。教师可随机了解学生的学习特点，此也对教师的教学方法提出新的要求，需要改进传统教学方法，以便其与平台建设相配套，更好发挥平台的积极作用。主要表现在：（1）根据“大数据”分析的结果，教师需积极调整教学内容和教学方式，做到因材施教，引领课程走向多元化的创新模式。（2）教师需根据个体差异开发出适合各类学生学习的个性化学习资源和学习路径，发挥大学在优秀人才早期发现和个性化高效培养中的巨大价值。（3）要适应和应用“大数据”背景下的《机械设计基础》教学平台，教师应该具有驾驭信息技术与教育技术，自主设计与实施课程的核心能力。这种核心能力具体表现在5个方面，即教学内容解读和资源建设、教学组织和教学方法掌控、教学异步管理、监测研究和教学环境营造等。因此，整合教师资源、推进教学基层团队组织建设[5，6]（如图2所示）。

3 应用效果

通过对基于“大数据”《机械设计基础》平台建设，经过课堂教学近3年实际应用，学生学习积极性得到明显提升；2014级、2015级和2016级本科生《机械设计基础》不及格率依次降低12.3%、17.2%和15.6%；教师教学方法和教学能力得到有效地提升。上述说明基于“大数据”教学平台建设可有效提升《机械设计基础》教学效果。

4 结论

本文基于“大数据”建设《机械设计基础》教学平台，并提出与之配套的教学方法改进。通过近3年实际课堂应用和实践说明，基于“大数据”教学平台建设可有效提升《机械设计基础》教学效果。

【参考文献】

[1]孙忠富，杜克明，郑飞翔，尹首一.大数据在智慧农业中研究与应用展望中国[J].农业科技导报，2013，15（6）：63-71.

[2]黄哲学，曹付元，李俊杰，陈小军.面向大数据的海云数据系统关键技术研究[J].网络新媒体技术.2012（06）.

[3]刘鹏，吴兆峰，胡谷雨.大数据——正在发生的深刻变革[J]. 中兴通讯技术.2013（04.）

[4]迪莉娅.我国大数据产业发展研究[J].科技进步与对策.2014（04）.

[5]黄哲学，曹付元，李俊杰，陈小军.“互联网+ 教育”背景下互动相融教学模式的建构[J]. 2016，5 （5）：1-6

[6]李国杰，程学旗.战略与决策研究.大数据的研究现状与科学思考[J].2012，27（6）：647-657.endprint