大數據時代下摩擦學教學的思考與啟示

曾群鋒　董光能　陳通　秦立果　張東亞

簡單地說，大數據就是巨量的資料，其特點為海量的數據規模、多樣化的數據形式和來源、動態和復雜的數據體系，通過數據應用，能夠獲得巨大價值的產品和服務。教育被認為是大數據下一個重要的應用領域，在教育領域運用大數據技術也是現代教育發展的必然趨勢[1]。在大數據時代，教師可根據學生難以理解的某些教學內容來調整教學教案，從根本上完善摩擦學模式和教學實施方案。摩擦學是研究相對運動的相互作用表面間的摩擦、磨損和潤滑以及三者之間相互關系的理論與應用的一門交叉學科，是一門實踐性和應用性都很強的學科，是從實踐經驗中總結出來的科學與技術[2]。科學家在研究摩擦學的歷史進程中，產生了大量的摩擦學理論、成果以及數據，但這些知識及數據分布于各個地方，存在著離散、不統一、不完整且使用不方便的問題，使得摩擦學的課堂教學及實踐教學的實施效果不理想。大數據技術能為我們分析摩擦學教學中某部分知識，使得學生是否容易理解，從而使得實施個性化教學成為可能。那么，大數據如何影響摩擦學教學，如何根據學生的個性特征實現摩擦學知識的主動內化，這都是大數據環境下摩擦學教學中迫切需要解決的問題。

一、大數據在高校教學中的初步探索

2011年秋天，斯坦福大學一門人工智能網上課程受到各方熱烈歡迎，190多個國家約16萬學生參加學習，2萬多人通過此類考試，獲得認證。我國也掀起了新一輪教育信息化的浪潮，正打造教育信息化公共服務平臺，以推進數字校園實驗工作，通過建立數字化學習試點學校、開發微課程、試點微學位、開展翻轉課堂教學實踐等一系列教育改革新舉措，推動信息化進程。在大數據時代，視頻成為主要載體，翻轉課堂可實現按需學習，終身學習；不以年齡區分，距離不再是問題，在學校之外也可以學習；等等。面向服務、面向創新和面向過程成為教育的重點，以大數據為基礎的教育資源共享、學生個性和天性培養成為教育發展趨勢。

二、大數據時代下摩擦學教學模式和教學實施的思考

關于摩擦學教育理念與實踐，應該說還有許多問題需要我們去思考。如我們為什么不能做到精準教學，為什么不能為學生提供個性化學習平臺等。摩擦學是比較重要的專業課、實踐課，是專業人才培養方案中比較重要的部分，并對學生未來就業影響頗深。選修摩擦學課程的學生基本分為三個陣營：①研究方向與摩擦學無關但有興趣的研究生；②研究方向涉及摩擦學的研究生；③研究方向主要為摩擦學的研究生。從選課的學生類型來看，每個個體的學習動機與環境是不一樣的，學生為什么選修這門課程？這可能需要收集他們的各自研究背景、研究方向以及學生學習行為數據、知識水平、學習能力及認知能力數據等方面內容，建立學生學習數據庫。主講老師查看大數據分析的結果，不斷改革、調整教學策略，給出匹配學生能力與需求的作業和試卷，從而真正實現因材施教，使教學能夠關注到每一個學生的成長。在自主學習方面，網絡將跟蹤學生的整個學習過程，從中了解學生的學習方法和學習習慣，了解學生的個性、興趣、愛好，從而獲取相關數據，幫助學生了解自己的學習成果，從而更好地進行自主學習。而在教學方面，相關數據將便于老師了解學生的學習能力、認知能力，及時改進教學方法，使教學更加具有針對性。大數據將使學習變成一種服務。大數據時代下老師是課堂的組織者、學習的引導者、學生學習行為的分析者，而不是知識的講授者；學生可以在任何可以聯網的地方學習，可以和其他學習者交流互動，尋求有效幫助。而到學校學習的目的，則主要是做作業、答疑、討論、考評等。同時，對于摩擦學教學來說，摩擦學涉及面較廣，尤其是與摩擦學相關的案例中，搜集的數據越多，對摩擦學企業案例的分析預測就越準確。單靠老師力量所掌握的數據畢竟是有限的，鼓勵選修此課程的學生、企業相關設計人員甚至社會上對摩擦學有興趣的人員共同參與，可為摩擦學教學提供各種企業案例。基于以上思考，我們可在講解摩擦學的基本概念的基礎上致力于教學數據庫的建設及應用，豐富摩擦學的教學資源，為教師開展差異化教學提供海量資源。

三、大數據時代下摩擦學教學改革的啟示

大數據改變了高校教與學的模式，基于大數據的優勢，我們在摩擦學教學改革方面可得到以下啟示。

（1）個性化教學：學生根據自己的興趣和研究方向，自由選擇聽課。大數據能使學習和教學實現真正意義上的個性化。運用數據可設計個性化教學活動、創新的學習計劃和差異化的教學方案，以提高學生學業成績。教師能獲取更加全面、豐富的數據信息，能夠了解何種教育方法對學生最有效，學生可能在哪些方面需要得到特別的幫助。學生則可以得到教師更好的指導和支持，進而提高學業成績。

（2）為學生的學習時間和地域選擇提供給便利：利用大數據技術，借助網絡，將課程教學視頻根據教學安排上傳至網絡，使學生可以在任何地點自由安排學習時間，這對于經常在外出差的研究生而言十分方便，可提高學習效率。

（3）重視學生學習的過程性評價：學生須完成規定的學時，實時查看每次課后作業、測試成績；對不合格的作業，教師要告知學生重做，實現學習者和教育者對教育過程和結果的科學準確判斷與鑒別，為有效開展教育教學活動創造條件。

（4）師生互動交流：教師和學生間的互動交流方式多樣，可以通過移動終端建立課程微信群進行交流。教師將作業、要求、提醒等信息及時發布到網絡和交流群中，引導及督促學生完成課程學習任務。

（5）分析學生學習過程：對學生從學習、考試等所有過程中產生的數據進行匯總分析。分析過程性數據，掌握學生學習情況，了解學生的學習習慣和特點，以實時調整課程難易度。根據學生特點突出個性化差異化人才培養目標，為學生提供高質量個性化的學習體驗。可幫助教師根據數據分析結果改進教學方式，完善教學過程。

（6）教師角色的轉變：在新的學習方式中，教師的角色也將發生改變，由原來單一的知識傳授者變為學生學習的知識傳授者和學習引導者、督促者、幫助者、考評者。

四、結語

大數據的興起，不僅是一場技術變革，更是一場思維觀念的變革。我們須及時適應形勢，轉變觀念，推動摩擦學教學的變革與發展，使摩擦學教學和學習的個性化成為可能，培養出更多在現代高端裝備的設計、研發及應用中能熟練運用摩擦學知識和分析方法的高素質、創新型及綜合性人才。

參考文獻：

[1]梁文鑫.大數據時代——課堂教學將迎來真正的變革[J].北京教育學院學報（自然科學版），2013，8（1）：14-16.

[2]曾群鋒，董光能.工程摩擦學課程的教學改革初探[J].求知導刊， 2016（14）：129.