工程分析程序設計“線上+線下”教學新模式的探索與實踐

陳榮華　田文喜　蘇光輝　秋穗正

［摘 要］工程分析程序設計課程在核科學與技術學科學生培養中具有重要作用。為積極響應教育部將現代信息技術全面深度融入教與學過程的號召，在西安交通大學創新實踐“線上+線下”教學新模式的背景下，文章以工程分析程序設計課程為例，對其采用“線上+線下”教學新模式的情況進行了深度分析。課程組在教學實踐中充分發揮線上教學平臺的優勢、拓展師生互動方式、豐富教學資源，同時重視線下上機教學，并在教學過程中貫穿課程思政的理念，取得了較好的教學效果。

［關鍵詞］工程分析程序設計；線上+線下教學；課程思政

［中圖分類號］ G642 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2022）10-0054-04

新冠肺炎疫情對教育教學提出了嚴峻的挑戰，2020年西安交通大學及時提出了“停課不停教、停課不停學、停課不停研、停課不停工”的總體要求。學校師生主動求變，化危為機，積極嘗試線上教學新模式，有力保證了本科教學工作的順利進行。國內疫情得到有效控制之后，西安交通大學組織本科生分批返校，本科生課程開始實行“線上+線下”的教學新模式。2020年4月，教育部高等教育司司長吳巖在高校在線教學國際平臺課程建設工作視頻會議中，高度評價了“互聯網+教育”和“智能+教育”模式的優勢，提倡將現代信息技術全面深度融入教與學過程[1]。吳巖司長在會議上對2020年上半年各高校因疫情開展的在線教學實踐的深遠意義做出高度概括，并提倡積極將“戰時措施”轉化為“平時機制”，充分利用現代信息技術，進一步提升課程教學效果。

工程分析程序設計課程主要介紹用于工程計算的計算機語言和編程基礎，具體包括：工程分析程序的設計方法、FORTRAN編程語言的基本語法、FORTRAN編程的程序結構設計、面向對象的FORTRAN程序設計等[2]。經過工程分析程序設計課程的學習，學生能夠為日后進行核科學與技術學科各專業課學習以及進一步編寫開發適用于核科學與技術領域的專業程序打下基礎。本文從新時代背景下對工程分析程序設計課程教學模式進行改革的重要意義出發，將筆者在疫情期間的實際教學實踐的心得和經驗與各位同行分享。

一、工程分析程序設計課程教學模式改革的意義

先進核動力系統是我國大國地位和國防戰略核威懾的重要支柱，其設計優化離不開核科學與技術類專業分析程序。當前在核動力研究領域內，廣泛使用的模擬分析程序，如RELAP、COBRA和MCNP等軟件均由國外科研單位開發，我國在使用及開發過程中受到很大程度的限制。我國核能技術要真正走在國際學術前沿，做到核心技術自主可控，建設核能強國，開發先進的具有自主知識產權的設計分析程序是至關重要、不可或缺的關鍵環節。西安交通大學核科學與技術學科前身為創建于1958年的交通大學（西安分部）工程物理系，是全國最早成立的核專業之一。學科傳承“兩彈一星”精神和“西遷精神”[3]，60年來與中國核工業命運與共，是我國核科學與技術科學研究和人才培養的重要基地，為國家核工業和國防建設的人才培養、科學研究做出了突出貢獻，是西安交通大學建設“能源科學與技術”世界一流學科群的核心學科之一。面向我國先進核動力系統發展重大需求，為了進一步擺脫對國外分析程序的依賴，培養能夠引領我國核動力系統發展的骨干力量，西安交通大學核科學與技術學科面向本科生開設了工程分析程序設計課程。

教育現代化離不開現代科技的強有力支撐。縱觀教育發展史，科技與教育的發展總體上相輔相成、相互促進、相互支撐。科技的最新進展不僅為教育提供了鮮活的教學內容，也為教育改革創新提供了新的手段。在信息技術高度發展的今天，積極將信息技術引入工程分析程序設計的課堂，推陳出新，打造新的教學模式，全面提升教學效果，提升應對教學突發情況的能力，將工程分析程序設計打造成一門精品課，對核科學與技術專業的學科建設、人才培養都具有重要意義。

二、線上教學平臺與教學新模式建構

（一）釘釘與思源學堂相結合的線上教學平臺

本課程課內教學在釘釘平臺線上進行。釘釘是國內先進的智能移動辦公平臺，自2015年正式上線使用以來，吸引了大批的使用者，并展示了諸多優勢與使用的穩定性。此外，在課后，筆者通過西安交通大學建設的思源學堂（Blackboard）教學過程服務平臺與學生進行互動。思源學堂網絡教學平臺基于現代信息技術，為西安交通大學師生打造了自主學習的環境。平臺的功能覆蓋整個教學過程，主要包括網絡課程建設、教學資源展示共享、教學互動、交流協作、數據統計和評測反饋等。教師借助平臺簡單易用的功能模塊，可以有效地進行課程管理、教學設計、內容制作、作業布置和評測反饋等工作，使教學更豐富生動，進而提高教學質量。

（二）“線上+線下”教學新模式簡介

西安交通大學對教師和學生兩個不同的主體，從課前、課中及課后三個不同的階段，建構了一個基于線上教學平臺的全新教學模式，如圖1所示。

三、工程分析程序設計“線上+線下”教學新模式的優點

（一）強調線上優勢，知識講授與編程實踐并行

工程分析程序設計的核心內容在于使用程序語言在計算機上編寫程序并實現相應的功能。由于編程語言的教學不夠直觀，導致授課變成教師單方面向學生灌輸知識，學生的學習效率不高。工程分析程序設計現階段使用的程序語言主要是FORTRAN語言。過去的教學實踐早已證明，只有讓學生進行大量的編程實踐，在實踐中培養學生編寫程序、調試程序、分析程序等各項能力，才能更好地讓他們學習程序語言。

筆者在線上教學的過程中發現，通過線上直播的形式進行教學，能夠實現知識講授與編程實踐并行。

以任意一個知識點為例，通過使用釘釘的屏幕共享功能，教師可以借助課程PPT對一個知識點進行講解，也可以隨時在PPT上對重點知識進行標注強調。完成知識點的講解后，需要借助編程案例加深學生對知識點的理解。因為是線上授課，教師可以直接在電腦上打開編譯器，從程序的第一條語句開始編寫，詳細地講授編程的思路以及語句中可能存在的錯誤。與此同時，學生使用電腦觀看直播時，可以和教師一起打開編譯器進行程序的編寫，在這個過程中將教材內的知識點加以吸收并及時進行應用，最終強化對知識點的理解。這樣，就同時實現了知識講授和編程實踐。

（二）發揮平臺功能，拓展師生互動方式

在線下教室授課模式下，學生只能在課上提問。一方面，面對面的交流雖然更直接，但由于學生的性格不同，部分學生更適合通過文字的形式進行間接的交流；另一方面，課后學生在自學和復習的過程中，如困惑無法得到及時的解答，會影響學生的學習積極性。

在進行線上教學時，與學生進行及時有效的互動非常重要。在教學過程中，筆者充分發揮了釘釘這一平臺的實時彈幕功能與學生進行溝通，取得了很好的效果。傳統教學中，學生一般通過舉手提問的方式來和教師進行互動，這種方式并不是對所有學生都適宜。對于習慣用文字表達自己的想法、性格較為內斂的學生來說，通過發彈幕的方式提出自己的困惑，會令他們覺得更輕松，更能夠激發他們和教師進行互動的積極性。

（三）豐富課程資源，滿足各類學生需求

學生對于課程資源的需求是多層次、多樣化的。筆者充分發揮思源學堂的功能，為學生提供豐富的課程資源。筆者將在釘釘教學時錄制的教學視頻及課程PPT上傳至思源學堂，學生可以根據自己的需求反復觀看，以學習未能及時吸收的知識。對于學習能力較強的學生，筆者在平臺上提供課程的參考書目，引導學生借助參考書目對課程內容進行更加深入的學習。

（四）重視上機訓練，發揮線下授課優勢

線下授課同樣具有許多優勢，主要體現在：和學生面對面同處一室進行課程講授，教師能夠更好地掌握學生的學習狀態，也能夠更好地與學生進行交流，從而更輕松地調動課堂氛圍，提升學生的學習積極性；學生聚集在一個教室學習，學習氛圍濃厚，學生會全身心投入學習中。對于學生來說，當他處于一個群體之中時，他很容易跟著大部分學生一起學習，其中較為刻苦勤奮的學生也能夠對教室內的其他學生起到表率和引導作用。

這些優勢對于線上直播授課來說，往往會被淡化或者削弱。要打造一個兼顧線上和線下兩種模式優點的新模式，就應當充分發揮線下授課的這兩點優勢。

對于工程分析程序設計這一課程來說，上機訓練是必不可少的。在實際的上機操作過程中，教師應當始終與學生在一起，了解學生上機的進度和效果，對學生存在的困惑進行及時的解答。而學生之間應當允許交流、討論，將每一個人的積極性都調動起來，讓每一個學生都被機房內的學習氛圍所感染。通過上機操作，大部分學生應當能夠對教材上的知識點進行較為熟練的應用，并逐漸達到工程分析程序設計這一門課程的要求。因此，需要進一步加大學生對上機訓練的重視力度。

四、學生對教學新模式接受程度的問卷調研

為了解學生對教學新模式的接受度和適應性，筆者對參與了新教學模式的學生進行了一次調研，調研問卷題目與得分情況見表1。本次問卷采用不記名的線上問卷形式，最終回收了57份有效問卷，提供的數據能夠支撐得出的結論。

本次調研問卷中各題調查結果如圖2所示，從中可以看出采用的“線上+線下”教學新模式得到了大部分學生的認可，取得了良好的教學效果，切實解決了傳統的線下教學模式存在的一些問題。

五、課程思政

2020年4月22日，習近平總書記蒞臨西安交通大學考察調研，親切接見了西遷老教授，再次高度贊揚了“西遷精神”，指出“西遷精神”的核心是愛國主義，精髓是聽黨指揮跟黨走，與黨和國家、與民族和人民同呼吸、共命運。習近平總書記針對高校思政教育提出了明確要求，強調“要用好課堂教學這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學生成長發展需求和期待，其他各門課程都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應”[4]。習近平總書記還指出，“好的思想政治工作應該像鹽，但不能光吃鹽，最好的方式是將鹽溶解到各種食物中自然而然吸收”[5]。筆者在工程分析程序設計課程的具體授課中，始終高度重視課堂思政的作用，認為通過對學生進行積極引導能夠很好地提高學生的學習積極性。為深入貫徹落實習近平總書記的重要指示，筆者一直積極探索如何在專業課教學中實現課程思政。在實際教學過程中，筆者針對工程分析程序設計在本專業學生培養方案中的地位，首先會為學生講述本專業的由來以及建立的初衷，以我國核工業傳承的精神為火種，點燃學生的學習激情。當遇到過于困難的知識點，學生陷入困境時，筆者會結合“西遷人”的小故事展現西安交通大學西遷的大歷史，進而引導學生體悟“西遷精神”的歷史價值和時代內涵。在課程結束時，筆者欣喜地看到，學生不僅得到了程序設計能力的訓練、學到了扎實的專業知識，而且增進了對西安交通大學中國核工業的創業史、發展史、奮斗史的了解，增強了文化自信，堅定了將自身發展與國家需要緊密結合起來的理想抱負。

六、總結

本文在教育部積極倡導將“線上+線下”教學新模式從“疫情防控常態化下的措施”轉化為“平時機制”的大背景下，從工程分析程序設計這門課程教學模式改革的意義出發，基于線上教學平臺建立了本課程的“線上+線下”教學新模式。新的教學模式相較傳統的教學模式，在演示效果、互動方式和課程資源等方面均做出了改進，有效提升了學生的參與度和積極性，得到了學生的廣泛認可和高度評價。此外，在書本內容教學的基礎上，筆者還將思政教育融入教學過程，使工科學生在深入掌握專業知識的同時，培育了心有大我、至誠報國的愛國情懷和勇于創新、敢為人先的敬業精神，更使學生知識得到了豐富、能力得到了提升、境界得到了升華。綜上，本文探索的新教學模式取得了較為理想的課程教學和思政教育效果，有利于更好地踐行立德樹人這一根本任務。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 教育部召開高校在線教學國際平臺建設工作視頻會議[EB/OL].（2020-04-10）[2020-08-15].http：//www.snedu.gov.cn/jynews/jyyw/202004/10/100764.html.

[2] 白云，李學哲，陳國新，等.FORTRAN95程序設計[M].北京：清華大學出版社，2011.

[3] 張邁曾.賦予西遷精神新內涵? 做好新時代的新傳人[J].中國高等教育，2018（Z1）：38-41.

[4] 習近平.習近平談治國理政：第2卷 [M].北京：外文出版社，2017.

[5] 習近平在全國高校思想政治工作會議上的講話[N].光明日報， 2016-12-09（1）.

［責任編輯：鐘 嵐］