新媒體時代下工科教學模式探索與實踐
——以流體力學課程為例

俞 烜，王海龍，王家彪，白春妹

（中山大學 土木工程學院，廣東 珠海 519082）

傳統工科專業課教學的改革與創新一直是推動高等教育發展的重點內容。2017 年2 月，教育部高等教育司發布《關于開展新工科研究與實踐的通知》，提出了“新工科”的建設理念：以國家推動創新驅動發展，實施“中國制造2025”“互聯網+”等重大戰略為契機，以新技術、新業態、新模式、新產業為代表的新型經濟形態蓬勃發展，推動傳統產業轉型升級，這對工程科技人才提出了更高標準和更嚴要求，加快工程教育改革創新刻不容緩。為深化工程教育改革，促進新工科建設與發展，現決定開展新工科探索與實踐[1]。隨著“互聯網+”時代的到來，科技飛速發展，大學生對新媒體的依賴性越來越高[2]。眾多新興教學方式走進傳統工科專業課課堂。

流體力學是高等學校工程科學類專業的一門專業基礎課，具有多年的教學歷史，其因內容多、難度大、概念抽象等特點而不易被學生理解，一直以來都是高校教學工作的重難點。在當今新媒體融合時代，由于學生培養方案總學分的減少其分配課時也隨之減少，僅利用傳統的教學手段教學使得教學壓力增大，因此在新媒體時代進行合理化的課程教學具有重要意義。其中，“雨課堂”作為融合了移動互聯網和大數據技術的一種全新教學工具，近年來已快速普及，體現出了新媒體的強大推動作用。另一方面新浪微博、Bilibili（B 站）等互聯網社交媒體平臺已深度融入大學生的學習和生活等方方面面，逐漸出現了微博話題與B 站視頻進課堂的探索[3]。2019年央視網發表了一篇名為《知道嗎？這屆年輕人愛上B站搞學習》的文章，文章列舉出眾多例子，發現B 站已經成為了年輕人學習的首要陣地[4]。新媒體手段的興起，為高等教育教學的改革與創新提供了機遇。本文將針對水文與水資源專業中的流體力學授課經歷，進行探索與解析，為新媒體時代下的高等教育方法提供參考。

一 新媒體時代的含義與優勢

新媒體自從誕生以來便在社會中得到廣泛應用，并迅速占領了信息傳播的核心地位。高校校園既是新媒體的傳播熱點，同時也是新媒體發展和創新的重要部分。新時代的學生群體熱衷于各種時尚潮流的媒體方式，能迅速接受新生事物，敢于探索新媒體的傳播方式。綜合來看，新媒體時代校園文化格局呈現出如下態勢：一是交互性。學生既可以接收信息，也可以發布信息，同時還可以選擇信息的類型，擁有了更強的信息自主權，可以實時參與信息傳播的全過程，讓學生無需歷經“搜索—篩選”的痛苦過程，也能“一呼百應”，便捷地獲取精準的專業資訊。二是高效性。各領域的信息可以高效、便捷、廣泛地傳播，信息更新速度顯著提升，并且信息傳播的速度與密度也達到了一個新的高度。三是移動性。課堂教學的時間變得碎片化，學生學習過程中容易收到多方面的咨詢，注意力面臨著來自各方面信息的影響。大量名師推出線上課堂，為學生學習提供更廣泛的選擇材料，常常可見大學生Bilibili 年度報告中出現“高等數學”“學習”“程序設計”等標簽。綜上可知，新媒體的應用與推廣，為高等教育教學改革提供了充分的實踐平臺和應用契機。讓新媒體時代的教學方法在高等教育發展中，實現教育質量與效率的同步提升，迸發出新的活力。

二 新媒體背景下流體力學教學模式改革機遇

基于上述對新媒體時代優勢的分析，筆者結合了工科類教學工作經驗及教學改革要求，歸納了以下3 點流體力學教學改革的機遇（圖1）。

圖1 基于新媒體手段的流體力學課程教學模式總體設計模型

（一）教學內容改革：線上資源多利用

由于當下高校實驗環境限制，傳統工科的教學內容多來源于教材。一方面，教學內容無法滿足大工科、大類培養的需求[5]，大類培養對交叉性、時代性、專業性、實踐性的需求較高，單純使用傳統教材可能導致教學實效性偏低，學生靈活運用知識的能力無法得到有效鍛煉。另一方面，以教師為主導，以教材為根本的教學形式相對落后，課堂內容相對來說枯燥乏味，無法全程吸引所有學生的注意力，無法與學生多元化接受方式對接。在新媒體時代，各類在線平臺不僅發布了大量優質的教學資源，而且還有各類工程實踐案例、虛擬仿真體驗等，這些資源對于新時代的學生具有一定的吸引力，如果與傳統專業理論與知識相結合，可以有效促進教學改革。

（二）教學方法改革：課上教學多互動

教學方法改革是教學改革的核心[6]。在傳統的工科教學模式下，教師多以教材為基礎，以理論知識和展示實驗為手段，按部就班地向學生傳授知識，培育學生對理論知識的理解能力以及利用不同方法解決工程實踐問題的實踐能力，這一定程度上導致學生理解能力單一，不敢提出質疑，無法靈活運用知識，缺乏主動性和創造性。交互性是新媒體最為顯著的優勢之一，反映在工科類教學方法上便是以師生之間、生生之間、學生與教學媒體之間的深度交互作為知識建構的主要渠道。教師在教學過程中可以通過不同表達方式加深對知識點的闡述、解釋與拓展。學生在學習過程中也可以實現高度的能動性，自主選擇多樣的表現形式來展現學習與實踐能力，并且根據自身的學習習慣與方法在學習過程中對關鍵知識點進行“二次創作”，融入個人思考與反思。教師則通過平等的對話、答疑等方式發揮主導與引領作用，引導學生的思想與行動，這樣不僅能有效完成教學目標，又可以實現教師與學生共同成長[7]。

（三）教學考核改革：課后評價多渠道

教學考核由過程考核與期末考核構成。當下，在期末考核上，工科類課程主要采用理論知識考試、實驗報告分析等方式。學生在考試前進行“突擊”學習便可通過考核。這種考核模式不僅無法培養學生鍥而不舍的學習精神，更不利于學生形成積極進取的品質和破舊立新的品性。新媒體為流體力學課教學提供了多元化的信息收集渠道[8]，教師可以隨時隨地了解學生的學習情況，并及時調整教學方式，通過考察學生的反饋情況實現動態化評價，再通過組織開展與流體力學相關的科研探究活動等延伸學生的實踐空間，使學生獲得充足的實踐機會。除此之外，全過程考核有助于學生及時發現和改正自身的不足，培養學生養成長期學習與實踐的習慣，有效促進學生成長為國家棟梁之材。

三 新媒體背景下流體力學教學試驗

鑒于新媒體優勢和工科教學模式改革迎來的新機遇，筆者從以下3 個方面入手，在流體力學相關教學課堂中充分發揮新媒體技術優勢（圖1），對工科類教學進行了探索。

（一）以校園網絡文化豐富教學材料

2021年4 月網絡上出現了“快樂星球”這一熱梗，結合流體力學的學科任務之一制作了一條短視頻：https：//www.bilibili.com/video/BV1Eh411p7kU/，該視頻解釋了海底地下水排放的物理意義與生態實踐效應，使學生在觀看視頻的同時自然而然地掌握海底地下水排放的基本概念與研究歷史。該視頻得到了學生的主動評價“老師，你當初水力學課上來這一套的話，哪還有人學不會啊”。也有學生指出教師自己制作的視頻更具有針對性與親和力，不僅同學們的注意力會更加集中，而且學生理解和掌握知識會更加輕松高效。同時也有同學建議教師先要將既定的教學內容完成，再通過新媒體的形式進行輔助，從而達到知識的鞏固與深化。

（二）以軟件實操過程提供教學手段

2020—2021 第二學年一門流體力學相關的應用案例課程需要用到專業軟件去建模，所以在教學過程中推出了一個視頻合集“地表水地下水耦合模型建模與網格劃分”（https：//space.bilibili.com/1697932629/channel/collectiondetail?sid=95267）。該合集分步介紹了建模過程與結果。教師在課堂僅需要對關鍵步驟的原理進行講解。每位同學可以根據自己的進展，利用視頻內容進行學習，從而達到完成統一學習任務的目標。

第一次嘗試該教學方法后，筆者對教學效果進行了采訪，得到如下評價與反饋：線上授課的優勢在于資料的隨時性和可儲存性，學生期末可以利用碎片化時間進行復習，并且這部分資料也可以用于給下一屆學生上課，減少雙方的負擔，傳統教學方式中，學生容易走神或看不清，導致某個步驟出現問題，從而整節課脫節，線上視頻的方式能夠很好地解決這一個問題，同時也可以制作軟件操作手冊或講義，輔助學生在線下上課的時候聽課。相比之下，線下授課的優勢在于講授知識的傳遞性方面會比線上好，而且知識的傳遞效率更高，因此線下授課可以傳授部分原理性、宏觀性、思路性的知識點，以便學生從多個角度去把握知識，從而更加了解課程，并且傳統的線下授課可以利用翻轉課堂的方式，讓學生自己來講，增加學生對知識的理解。

當然這2 種方式都會有一個問題，就是學生很多時候不知道學了這個知識有什么作用，對于研究生來講功利性還比較強，他們往往只關注自己課題內的相關事情。

（三）以交互創作積極探索課堂教學方法

在講述流體力學與不同研究方向結合交叉時，加入情境體驗式教學法，引入符合學生認知的生活化場景。筆者在流體力學與各自專業聯系的授課中發起了“一分半說出我的科研”活動（https：//space.bilibili.com/169793 2629/channel/collectiondetail?sid=78107）。從該活動中優選出12 位學生的作業在B 站發布。這些視頻的制作過程，體現了學生們的參與熱情和發散思維，為后續類似活動奠定了基礎。

四 教學模式應用效果分析

2021 —2022 學年，針對水文與水資源專業，開展了融合新媒體手段的校本流體力學課程教學模式的探索與實踐，42 名學生參與了此次調查。本研究利用Bilibili 平臺提供的數據和問卷調查結果進行了數據分析。

（一）平臺數據分析

Bilibili 平臺提供了多種統計功能，包括播放量、點贊數、彈幕數、評論數、收藏數、平均播放進度及其占總時長的百分比。這些數據可以反映學生的自主學習行為。本研究按照總播放量和平均播放量來統計觀看視頻效果，數據見表1。

表1 學生觀看視頻情況統計

從表1 可以看出，目前發表的2 個系列的視頻觀看量均在較高水平，說明學生們的觀看頻次較高。針對“地表水地下水耦合模型建模與網格劃”系列視頻，考慮到為專業學習所需，觀看該視頻的大多數用戶為筆者學生，可以看到平均每名學生觀看量達到5 次，說明大家針對教師發布的視頻進行了反復觀看學習，有效幫助了學生鞏固課堂知識。

（二）調查問卷分析

本研究對學生進行了問卷調查，調查問卷按10 分制計分，學生從6 個角度針對筆者的教學方式進行評分，問卷結果表明，學生對教師結合B 站的教學方式總體評分為8.07，處于一個較高水平。分別來看每個方面的評分，可以發現，學生對新的教學方式很感興趣（均分8.79），對教師發布的教學資源使用程度較高（均分8.12），并且認為該方式能夠拓寬視野（均分8.33）和有利于學生發散思維（均分8.33），比傳統課堂的教學效率高（均分8.12）。如圖2 所示。

圖2 學生評分

另外，筆者發現，盡管學生對于該方式總體感到滿意，但仍存在需要改進的地方，比如學生對于教師發布的教學資源使用程度相對略低（均分7.17），對課程的掌握程度相對略低（均分7.69）。為充分發揮好新媒體的作用，更加有效地幫助學生完成課程學習，筆者的學生提出應提高視頻清晰度和流暢度，完善視頻內容，嘗試使用直播等。

由于基于新媒體手段的教學模式注重培養學生自主學習能力，學生自主學習時間也比改革前有很大幅度的提升，同時通過視頻中的彈幕功能加強的師生互動，使學生能夠更好地理解和掌握所學課程。流體力學注重理論教學與實踐教學內容緊密結合，基礎理論教學內容與學科前沿緊密結合，實踐教學的基礎性與綜合性、設計性緊密結合。通過本課程的學習，使學生初步了解當前水文與水資源領域的主要研究方向及應用領域，培養了學生科研自驅力和意志力，促進了學生專業素質和素養的提升。

五 結束語

綜上所述，結合新媒體的教學模式具有交互性、高效性和移動性的特點，為流體力學課程教學改革提供了更豐富多彩的教學資源、更靈活多變的教學方式和更便捷高效的教學考核渠道。本研究對新媒體時代下傳統工科的教學模式改革進行了初步探索，旨在通過新媒體搭建起傳統工科的師生橋梁，強調教師以溝通為導向、以自主為前提，在應用與摸索過程逐步推進工科類教學新模式改革。