新媒体时代下工科教学模式探索与实践——以流体力学课程为例

俞 烜，王海龙，王家彪，白春妹

（中山大学 土木工程学院，广东 珠海 519082）

传统工科专业课教学的改革与创新一直是推动高等教育发展的重点内容。2017 年2 月，教育部高等教育司发布《关于开展新工科研究与实践的通知》，提出了“新工科”的建设理念：以国家推动创新驱动发展，实施“中国制造2025”“互联网+”等重大战略为契机，以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新型经济形态蓬勃发展，推动传统产业转型升级，这对工程科技人才提出了更高标准和更严要求，加快工程教育改革创新刻不容缓。为深化工程教育改革，促进新工科建设与发展，现决定开展新工科探索与实践[1]。随着“互联网+”时代的到来，科技飞速发展，大学生对新媒体的依赖性越来越高[2]。众多新兴教学方式走进传统工科专业课课堂。

流体力学是高等学校工程科学类专业的一门专业基础课，具有多年的教学历史，其因内容多、难度大、概念抽象等特点而不易被学生理解，一直以来都是高校教学工作的重难点。在当今新媒体融合时代，由于学生培养方案总学分的减少其分配课时也随之减少，仅利用传统的教学手段教学使得教学压力增大，因此在新媒体时代进行合理化的课程教学具有重要意义。其中，“雨课堂”作为融合了移动互联网和大数据技术的一种全新教学工具，近年来已快速普及，体现出了新媒体的强大推动作用。另一方面新浪微博、Bilibili（B 站）等互联网社交媒体平台已深度融入大学生的学习和生活等方方面面，逐渐出现了微博话题与B 站视频进课堂的探索[3]。2019年央视网发表了一篇名为《知道吗？这届年轻人爱上B站搞学习》的文章，文章列举出众多例子，发现B 站已经成为了年轻人学习的首要阵地[4]。新媒体手段的兴起，为高等教育教学的改革与创新提供了机遇。本文将针对水文与水资源专业中的流体力学授课经历，进行探索与解析，为新媒体时代下的高等教育方法提供参考。

一 新媒体时代的含义与优势

新媒体自从诞生以来便在社会中得到广泛应用，并迅速占领了信息传播的核心地位。高校校园既是新媒体的传播热点，同时也是新媒体发展和创新的重要部分。新时代的学生群体热衷于各种时尚潮流的媒体方式，能迅速接受新生事物，敢于探索新媒体的传播方式。综合来看，新媒体时代校园文化格局呈现出如下态势：一是交互性。学生既可以接收信息，也可以发布信息，同时还可以选择信息的类型，拥有了更强的信息自主权，可以实时参与信息传播的全过程，让学生无需历经“搜索—筛选”的痛苦过程，也能“一呼百应”，便捷地获取精准的专业资讯。二是高效性。各领域的信息可以高效、便捷、广泛地传播，信息更新速度显著提升，并且信息传播的速度与密度也达到了一个新的高度。三是移动性。课堂教学的时间变得碎片化，学生学习过程中容易收到多方面的咨询，注意力面临着来自各方面信息的影响。大量名师推出线上课堂，为学生学习提供更广泛的选择材料，常常可见大学生Bilibili 年度报告中出现“高等数学”“学习”“程序设计”等标签。综上可知，新媒体的应用与推广，为高等教育教学改革提供了充分的实践平台和应用契机。让新媒体时代的教学方法在高等教育发展中，实现教育质量与效率的同步提升，迸发出新的活力。

二 新媒体背景下流体力学教学模式改革机遇

基于上述对新媒体时代优势的分析，笔者结合了工科类教学工作经验及教学改革要求，归纳了以下3 点流体力学教学改革的机遇（图1）。

图1 基于新媒体手段的流体力学课程教学模式总体设计模型

（一）教学内容改革：线上资源多利用

由于当下高校实验环境限制，传统工科的教学内容多来源于教材。一方面，教学内容无法满足大工科、大类培养的需求[5]，大类培养对交叉性、时代性、专业性、实践性的需求较高，单纯使用传统教材可能导致教学实效性偏低，学生灵活运用知识的能力无法得到有效锻炼。另一方面，以教师为主导，以教材为根本的教学形式相对落后，课堂内容相对来说枯燥乏味，无法全程吸引所有学生的注意力，无法与学生多元化接受方式对接。在新媒体时代，各类在线平台不仅发布了大量优质的教学资源，而且还有各类工程实践案例、虚拟仿真体验等，这些资源对于新时代的学生具有一定的吸引力，如果与传统专业理论与知识相结合，可以有效促进教学改革。

（二）教学方法改革：课上教学多互动

教学方法改革是教学改革的核心[6]。在传统的工科教学模式下，教师多以教材为基础，以理论知识和展示实验为手段，按部就班地向学生传授知识，培育学生对理论知识的理解能力以及利用不同方法解决工程实践问题的实践能力，这一定程度上导致学生理解能力单一，不敢提出质疑，无法灵活运用知识，缺乏主动性和创造性。交互性是新媒体最为显著的优势之一，反映在工科类教学方法上便是以师生之间、生生之间、学生与教学媒体之间的深度交互作为知识建构的主要渠道。教师在教学过程中可以通过不同表达方式加深对知识点的阐述、解释与拓展。学生在学习过程中也可以实现高度的能动性，自主选择多样的表现形式来展现学习与实践能力，并且根据自身的学习习惯与方法在学习过程中对关键知识点进行“二次创作”，融入个人思考与反思。教师则通过平等的对话、答疑等方式发挥主导与引领作用，引导学生的思想与行动，这样不仅能有效完成教学目标，又可以实现教师与学生共同成长[7]。

（三）教学考核改革：课后评价多渠道

教学考核由过程考核与期末考核构成。当下，在期末考核上，工科类课程主要采用理论知识考试、实验报告分析等方式。学生在考试前进行“突击”学习便可通过考核。这种考核模式不仅无法培养学生锲而不舍的学习精神，更不利于学生形成积极进取的品质和破旧立新的品性。新媒体为流体力学课教学提供了多元化的信息收集渠道[8]，教师可以随时随地了解学生的学习情况，并及时调整教学方式，通过考察学生的反馈情况实现动态化评价，再通过组织开展与流体力学相关的科研探究活动等延伸学生的实践空间，使学生获得充足的实践机会。除此之外，全过程考核有助于学生及时发现和改正自身的不足，培养学生养成长期学习与实践的习惯，有效促进学生成长为国家栋梁之材。

三 新媒体背景下流体力学教学试验

鉴于新媒体优势和工科教学模式改革迎来的新机遇，笔者从以下3 个方面入手，在流体力学相关教学课堂中充分发挥新媒体技术优势（图1），对工科类教学进行了探索。

（一）以校园网络文化丰富教学材料

2021年4 月网络上出现了“快乐星球”这一热梗，结合流体力学的学科任务之一制作了一条短视频：https：//www.bilibili.com/video/BV1Eh411p7kU/，该视频解释了海底地下水排放的物理意义与生态实践效应，使学生在观看视频的同时自然而然地掌握海底地下水排放的基本概念与研究历史。该视频得到了学生的主动评价“老师，你当初水力学课上来这一套的话，哪还有人学不会啊”。也有学生指出教师自己制作的视频更具有针对性与亲和力，不仅同学们的注意力会更加集中，而且学生理解和掌握知识会更加轻松高效。同时也有同学建议教师先要将既定的教学内容完成，再通过新媒体的形式进行辅助，从而达到知识的巩固与深化。

（二）以软件实操过程提供教学手段

2020—2021 第二学年一门流体力学相关的应用案例课程需要用到专业软件去建模，所以在教学过程中推出了一个视频合集“地表水地下水耦合模型建模与网格划分”（https：//space.bilibili.com/1697932629/channel/collectiondetail?sid=95267）。该合集分步介绍了建模过程与结果。教师在课堂仅需要对关键步骤的原理进行讲解。每位同学可以根据自己的进展，利用视频内容进行学习，从而达到完成统一学习任务的目标。

第一次尝试该教学方法后，笔者对教学效果进行了采访，得到如下评价与反馈：线上授课的优势在于资料的随时性和可储存性，学生期末可以利用碎片化时间进行复习，并且这部分资料也可以用于给下一届学生上课，减少双方的负担，传统教学方式中，学生容易走神或看不清，导致某个步骤出现问题，从而整节课脱节，线上视频的方式能够很好地解决这一个问题，同时也可以制作软件操作手册或讲义，辅助学生在线下上课的时候听课。相比之下，线下授课的优势在于讲授知识的传递性方面会比线上好，而且知识的传递效率更高，因此线下授课可以传授部分原理性、宏观性、思路性的知识点，以便学生从多个角度去把握知识，从而更加了解课程，并且传统的线下授课可以利用翻转课堂的方式，让学生自己来讲，增加学生对知识的理解。

当然这2 种方式都会有一个问题，就是学生很多时候不知道学了这个知识有什么作用，对于研究生来讲功利性还比较强，他们往往只关注自己课题内的相关事情。

（三）以交互创作积极探索课堂教学方法

在讲述流体力学与不同研究方向结合交叉时，加入情境体验式教学法，引入符合学生认知的生活化场景。笔者在流体力学与各自专业联系的授课中发起了“一分半说出我的科研”活动（https：//space.bilibili.com/169793 2629/channel/collectiondetail?sid=78107）。从该活动中优选出12 位学生的作业在B 站发布。这些视频的制作过程，体现了学生们的参与热情和发散思维，为后续类似活动奠定了基础。

四 教学模式应用效果分析

2021 —2022 学年，针对水文与水资源专业，开展了融合新媒体手段的校本流体力学课程教学模式的探索与实践，42 名学生参与了此次调查。本研究利用Bilibili 平台提供的数据和问卷调查结果进行了数据分析。

（一）平台数据分析

Bilibili 平台提供了多种统计功能，包括播放量、点赞数、弹幕数、评论数、收藏数、平均播放进度及其占总时长的百分比。这些数据可以反映学生的自主学习行为。本研究按照总播放量和平均播放量来统计观看视频效果，数据见表1。

表1 学生观看视频情况统计

从表1 可以看出，目前发表的2 个系列的视频观看量均在较高水平，说明学生们的观看频次较高。针对“地表水地下水耦合模型建模与网格划”系列视频，考虑到为专业学习所需，观看该视频的大多数用户为笔者学生，可以看到平均每名学生观看量达到5 次，说明大家针对教师发布的视频进行了反复观看学习，有效帮助了学生巩固课堂知识。

（二）调查问卷分析

本研究对学生进行了问卷调查，调查问卷按10 分制计分，学生从6 个角度针对笔者的教学方式进行评分，问卷结果表明，学生对教师结合B 站的教学方式总体评分为8.07，处于一个较高水平。分别来看每个方面的评分，可以发现，学生对新的教学方式很感兴趣（均分8.79），对教师发布的教学资源使用程度较高（均分8.12），并且认为该方式能够拓宽视野（均分8.33）和有利于学生发散思维（均分8.33），比传统课堂的教学效率高（均分8.12）。如图2 所示。

图2 学生评分

另外，笔者发现，尽管学生对于该方式总体感到满意，但仍存在需要改进的地方，比如学生对于教师发布的教学资源使用程度相对略低（均分7.17），对课程的掌握程度相对略低（均分7.69）。为充分发挥好新媒体的作用，更加有效地帮助学生完成课程学习，笔者的学生提出应提高视频清晰度和流畅度，完善视频内容，尝试使用直播等。

由于基于新媒体手段的教学模式注重培养学生自主学习能力，学生自主学习时间也比改革前有很大幅度的提升，同时通过视频中的弹幕功能加强的师生互动，使学生能够更好地理解和掌握所学课程。流体力学注重理论教学与实践教学内容紧密结合，基础理论教学内容与学科前沿紧密结合，实践教学的基础性与综合性、设计性紧密结合。通过本课程的学习，使学生初步了解当前水文与水资源领域的主要研究方向及应用领域，培养了学生科研自驱力和意志力，促进了学生专业素质和素养的提升。

五 结束语

综上所述，结合新媒体的教学模式具有交互性、高效性和移动性的特点，为流体力学课程教学改革提供了更丰富多彩的教学资源、更灵活多变的教学方式和更便捷高效的教学考核渠道。本研究对新媒体时代下传统工科的教学模式改革进行了初步探索，旨在通过新媒体搭建起传统工科的师生桥梁，强调教师以沟通为导向、以自主为前提，在应用与摸索过程逐步推进工科类教学新模式改革。