工程分析程序设计“线上+线下”教学新模式的探索与实践

陈荣华　田文喜　苏光辉　秋穗正

［摘 要］工程分析程序设计课程在核科学与技术学科学生培养中具有重要作用。为积极响应教育部将现代信息技术全面深度融入教与学过程的号召，在西安交通大学创新实践“线上+线下”教学新模式的背景下，文章以工程分析程序设计课程为例，对其采用“线上+线下”教学新模式的情况进行了深度分析。课程组在教学实践中充分发挥线上教学平台的优势、拓展师生互动方式、丰富教学资源，同时重视线下上机教学，并在教学过程中贯穿课程思政的理念，取得了较好的教学效果。

［关键词］工程分析程序设计；线上+线下教学；课程思政

［中圖分类号］ G642 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2022）10-0054-04

新冠肺炎疫情对教育教学提出了严峻的挑战，2020年西安交通大学及时提出了“停课不停教、停课不停学、停课不停研、停课不停工”的总体要求。学校师生主动求变，化危为机，积极尝试线上教学新模式，有力保证了本科教学工作的顺利进行。国内疫情得到有效控制之后，西安交通大学组织本科生分批返校，本科生课程开始实行“线上+线下”的教学新模式。2020年4月，教育部高等教育司司长吴岩在高校在线教学国际平台课程建设工作视频会议中，高度评价了“互联网+教育”和“智能+教育”模式的优势，提倡将现代信息技术全面深度融入教与学过程[1]。吴岩司长在会议上对2020年上半年各高校因疫情开展的在线教学实践的深远意义做出高度概括，并提倡积极将“战时措施”转化为“平时机制”，充分利用现代信息技术，进一步提升课程教学效果。

工程分析程序设计课程主要介绍用于工程计算的计算机语言和编程基础，具体包括：工程分析程序的设计方法、FORTRAN编程语言的基本语法、FORTRAN编程的程序结构设计、面向对象的FORTRAN程序设计等[2]。经过工程分析程序设计课程的学习，学生能够为日后进行核科学与技术学科各专业课学习以及进一步编写开发适用于核科学与技术领域的专业程序打下基础。本文从新时代背景下对工程分析程序设计课程教学模式进行改革的重要意义出发，将笔者在疫情期间的实际教学实践的心得和经验与各位同行分享。

一、工程分析程序设计课程教学模式改革的意义

先进核动力系统是我国大国地位和国防战略核威慑的重要支柱，其设计优化离不开核科学与技术类专业分析程序。当前在核动力研究领域内，广泛使用的模拟分析程序，如RELAP、COBRA和MCNP等软件均由国外科研单位开发，我国在使用及开发过程中受到很大程度的限制。我国核能技术要真正走在国际学术前沿，做到核心技术自主可控，建设核能强国，开发先进的具有自主知识产权的设计分析程序是至关重要、不可或缺的关键环节。西安交通大学核科学与技术学科前身为创建于1958年的交通大学（西安分部）工程物理系，是全国最早成立的核专业之一。学科传承“两弹一星”精神和“西迁精神”[3]，60年来与中国核工业命运与共，是我国核科学与技术科学研究和人才培养的重要基地，为国家核工业和国防建设的人才培养、科学研究做出了突出贡献，是西安交通大学建设“能源科学与技术”世界一流学科群的核心学科之一。面向我国先进核动力系统发展重大需求，为了进一步摆脱对国外分析程序的依赖，培养能够引领我国核动力系统发展的骨干力量，西安交通大学核科学与技术学科面向本科生开设了工程分析程序设计课程。

教育现代化离不开现代科技的强有力支撑。纵观教育发展史，科技与教育的发展总体上相辅相成、相互促进、相互支撑。科技的最新进展不仅为教育提供了鲜活的教学内容，也为教育改革创新提供了新的手段。在信息技术高度发展的今天，积极将信息技术引入工程分析程序设计的课堂，推陈出新，打造新的教学模式，全面提升教学效果，提升应对教学突发情况的能力，将工程分析程序设计打造成一门精品课，对核科学与技术专业的学科建设、人才培养都具有重要意义。

二、线上教学平台与教学新模式建构

（一）钉钉与思源学堂相结合的线上教学平台

本课程课内教学在钉钉平台线上进行。钉钉是国内先进的智能移动办公平台，自2015年正式上线使用以来，吸引了大批的使用者，并展示了诸多优势与使用的稳定性。此外，在课后，笔者通过西安交通大学建设的思源学堂（Blackboard）教学过程服务平台与学生进行互动。思源学堂网络教学平台基于现代信息技术，为西安交通大学师生打造了自主学习的环境。平台的功能覆盖整个教学过程，主要包括网络课程建设、教学资源展示共享、教学互动、交流协作、数据统计和评测反馈等。教师借助平台简单易用的功能模块，可以有效地进行课程管理、教学设计、内容制作、作业布置和评测反馈等工作，使教学更丰富生动，进而提高教学质量。

（二）“线上+线下”教学新模式简介

西安交通大学对教师和学生两个不同的主体，从课前、课中及课后三个不同的阶段，建构了一个基于线上教学平台的全新教学模式，如图1所示。

三、工程分析程序设计“线上+线下”教学新模式的优点

（一）强调线上优势，知识讲授与编程实践并行

工程分析程序设计的核心内容在于使用程序语言在计算机上编写程序并实现相应的功能。由于编程语言的教学不够直观，导致授课变成教师单方面向学生灌输知识，学生的学习效率不高。工程分析程序设计现阶段使用的程序语言主要是FORTRAN语言。过去的教学实践早已证明，只有让学生进行大量的编程实践，在实践中培养学生编写程序、调试程序、分析程序等各项能力，才能更好地让他们学习程序语言。

笔者在线上教学的过程中发现，通过线上直播的形式进行教学，能够实现知识讲授与编程实践并行。

以任意一个知识点为例，通过使用钉钉的屏幕共享功能，教师可以借助课程PPT对一个知识点进行讲解，也可以随时在PPT上对重点知识进行标注强调。完成知识点的讲解后，需要借助编程案例加深学生对知识点的理解。因为是线上授课，教师可以直接在电脑上打开编译器，从程序的第一条语句开始编写，详细地讲授编程的思路以及语句中可能存在的错误。与此同时，学生使用电脑观看直播时，可以和教师一起打开编译器进行程序的编写，在这个过程中将教材内的知识点加以吸收并及时进行应用，最终强化对知识点的理解。这样，就同时实现了知识讲授和编程实践。

（二）发挥平台功能，拓展师生互动方式

在线下教室授课模式下，学生只能在课上提问。一方面，面对面的交流虽然更直接，但由于学生的性格不同，部分学生更适合通过文字的形式进行间接的交流；另一方面，课后学生在自学和复习的过程中，如困惑无法得到及时的解答，会影响学生的学习积极性。

在进行线上教学时，与学生进行及时有效的互动非常重要。在教学过程中，笔者充分发挥了钉钉这一平台的实时弹幕功能与学生进行沟通，取得了很好的效果。传统教学中，学生一般通过举手提问的方式来和教师进行互动，这种方式并不是对所有学生都适宜。对于习惯用文字表达自己的想法、性格较为内敛的学生来说，通过发弹幕的方式提出自己的困惑，会令他们觉得更轻松，更能够激发他们和教师进行互动的积极性。

（三）丰富课程资源，满足各类学生需求

学生对于课程资源的需求是多层次、多样化的。笔者充分发挥思源学堂的功能，为学生提供丰富的课程资源。笔者将在钉钉教学时录制的教学视频及课程PPT上传至思源学堂，学生可以根据自己的需求反复观看，以学习未能及时吸收的知识。对于学习能力较强的学生，笔者在平台上提供课程的参考书目，引导学生借助参考书目对课程内容进行更加深入的学习。

（四）重视上机训练，发挥线下授课优势

线下授课同样具有许多优势，主要体现在：和学生面对面同处一室进行课程讲授，教师能够更好地掌握学生的学习状态，也能够更好地与学生进行交流，从而更轻松地调动课堂氛围，提升学生的学习积极性；学生聚集在一个教室学习，学习氛围浓厚，学生会全身心投入学习中。对于学生来说，当他处于一个群体之中时，他很容易跟着大部分學生一起学习，其中较为刻苦勤奋的学生也能够对教室内的其他学生起到表率和引导作用。

这些优势对于线上直播授课来说，往往会被淡化或者削弱。要打造一个兼顾线上和线下两种模式优点的新模式，就应当充分发挥线下授课的这两点优势。

对于工程分析程序设计这一课程来说，上机训练是必不可少的。在实际的上机操作过程中，教师应当始终与学生在一起，了解学生上机的进度和效果，对学生存在的困惑进行及时的解答。而学生之间应当允许交流、讨论，将每一个人的积极性都调动起来，让每一个学生都被机房内的学习氛围所感染。通过上机操作，大部分学生应当能够对教材上的知识点进行较为熟练的应用，并逐渐达到工程分析程序设计这一门课程的要求。因此，需要进一步加大学生对上机训练的重视力度。

四、学生对教学新模式接受程度的问卷调研

为了解学生对教学新模式的接受度和适应性，笔者对参与了新教学模式的学生进行了一次调研，调研问卷题目与得分情况见表1。本次问卷采用不记名的线上问卷形式，最终回收了57份有效问卷，提供的数据能够支撑得出的结论。

本次调研问卷中各题调查结果如图2所示，从中可以看出采用的“线上+线下”教学新模式得到了大部分学生的认可，取得了良好的教学效果，切实解决了传统的线下教学模式存在的一些问题。

五、课程思政

2020年4月22日，习近平总书记莅临西安交通大学考察调研，亲切接见了西迁老教授，再次高度赞扬了“西迁精神”，指出“西迁精神”的核心是爱国主义，精髓是听党指挥跟党走，与党和国家、与民族和人民同呼吸、共命运。习近平总书记针对高校思政教育提出了明确要求，强调“要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待，其他各门课程都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应”[4]。习近平总书记还指出，“好的思想政治工作应该像盐，但不能光吃盐，最好的方式是将盐溶解到各种食物中自然而然吸收”[5]。笔者在工程分析程序设计课程的具体授课中，始终高度重视课堂思政的作用，认为通过对学生进行积极引导能够很好地提高学生的学习积极性。为深入贯彻落实习近平总书记的重要指示，笔者一直积极探索如何在专业课教学中实现课程思政。在实际教学过程中，笔者针对工程分析程序设计在本专业学生培养方案中的地位，首先会为学生讲述本专业的由来以及建立的初衷，以我国核工业传承的精神为火种，点燃学生的学习激情。当遇到过于困难的知识点，学生陷入困境时，笔者会结合“西迁人”的小故事展现西安交通大学西迁的大历史，进而引导学生体悟“西迁精神”的历史价值和时代内涵。在课程结束时，笔者欣喜地看到，学生不仅得到了程序设计能力的训练、学到了扎实的专业知识，而且增进了对西安交通大学中国核工业的创业史、发展史、奋斗史的了解，增强了文化自信，坚定了将自身发展与国家需要紧密结合起来的理想抱负。

六、总结

本文在教育部积极倡导将“线上+线下”教学新模式从“疫情防控常态化下的措施”转化为“平时机制”的大背景下，从工程分析程序设计这门课程教学模式改革的意义出发，基于线上教学平台建立了本课程的“线上+线下”教学新模式。新的教学模式相较传统的教学模式，在演示效果、互动方式和课程资源等方面均做出了改进，有效提升了学生的参与度和积极性，得到了学生的广泛认可和高度评价。此外，在书本内容教学的基础上，笔者还将思政教育融入教学过程，使工科学生在深入掌握专业知识的同时，培育了心有大我、至诚报国的爱国情怀和勇于创新、敢为人先的敬业精神，更使学生知识得到了丰富、能力得到了提升、境界得到了升华。综上，本文探索的新教学模式取得了较为理想的课程教学和思政教育效果，有利于更好地践行立德树人这一根本任务。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 教育部召开高校在线教学国际平台建设工作视频会议[EB/OL].（2020-04-10）[2020-08-15].http：//www.snedu.gov.cn/jynews/jyyw/202004/10/100764.html.

[2] 白云，李学哲，陈国新，等.FORTRAN95程序设计[M].北京：清华大学出版社，2011.

[3] 张迈曾.赋予西迁精神新内涵  做好新时代的新传人[J].中国高等教育，2018（Z1）：38-41.

[4] 习近平.习近平谈治国理政：第2卷 [M].北京：外文出版社，2017.

[5] 习近平在全国高校思想政治工作会议上的讲话[N].光明日报， 2016-12-09（1）.

［责任编辑：钟 岚］