摘要

隨著新工科教育改革的推進，傳統的流體力學課程教學面臨著新的挑戰和機遇。為適應新時代對工程人才的需求，本研究探討了基于新工科理念的流體力學線上線下混合式課程的模塊化設計與實施。文章結合工程教育的特點，分析了混合式教學模式在流體力學教學中的應用，提出了課程模塊化設計的原則和實施策略。通過優化教學內容、引入線上學習平臺和互動式教學工具，課程實現了理論與實踐的有機結合。最終，通過實踐驗證了混合式教學模式能夠提升學生的學習興趣和實際操作能力，為新工科背景下的流體力學課程教學提供了新的思路和方法。

關鍵詞：新工科，流體力學，線上線下混合式教學，模塊化設計，教學實施

引言

隨著新工科教育理念的引入，傳統的教學模式在培養高素質工程人才方面暴露出一定的不足。特別是在流體力學這一核心課程中，如何有效整合傳統教學與現代信息技術，提升學生的學習體驗和實踐能力，成為當前教學改革的重要課題。混合式教學模式作為一種融合線上與線下學習的創新教學方式，能夠充分利用信息技術的優勢，促進學生自主學習和互動參與。

一、新工科背景下流體力學課程的教學現狀與挑戰

1.新工科背景下流體力學課程的教學需求

隨著新工科教育理念的推行，流體力學課程面臨著與時俱進的要求。傳統教學模式已無法滿足新時代對工程技術人才的培養需求。流體力學作為工科基礎課程，內容廣泛且抽象，尤其在工程實踐中的應用要求更高[1]。新工科的提出要求課程不僅要傳授基礎理論，還需結合當下先進的技術與實際問題進行教學設計。在此背景下，流體力學課程亟需從教學內容、形式、方法等多方面進行改革，注重理論與實踐的結合，提升學生解決實際工程問題的能力。以北京科技大學天津學院的流體力學課程改革為例，教學內容從單純的理論講解轉變為基于工程應用的問題導向，學生在學習中不僅要掌握基本理論，還需通過模擬軟件進行虛擬實驗操作，參與實際工程問題的分析。這一做法有效促進了學生的實踐能力提升，使其在面對復雜的工程問題時，能夠應用流體力學原理進行分析與解決。

2. 傳統流體力學教學中的問題與挑戰

盡管流體力學課程在傳統教育體系中已存在多年，但依然面臨諸多挑戰。傳統教學方法注重理論傳授，忽視了學生實際動手能力的培養。課堂上教師主要通過板書或幻燈片展示公式和定理，學生往往缺乏足夠的實踐機會。這種教學方式未能有效調動學生的學習積極性，也未能讓學生在解決實際問題時運用流體力學知識。一些高校在傳統教學中，盡管引入了數值模擬軟件如Fluent、CFD等來輔助教學，但教學效果未必理想[2]。這些工具的應用往往停留在理論學習的層面，未能深入到學生實際操作和創新思維的培養中。加之課程內容深奧，學生在學習過程中往往感到枯燥，導致學習效果不佳，甚至部分學生對流體力學產生畏難情緒，影響了課程的教學質量和學生的學習興趣。

3. 新工科背景下的教學改革方向

新工科的提出要求在流體力學教學中注重跨學科的融合，培養學生的創新能力和工程實踐能力。因此，流體力學課程的改革應立足于提升學生的綜合素質和實踐能力，推動教學內容的創新和教學方法的轉變。在這一過程中，信息技術的引入成為重要手段。例如，利用虛擬實驗平臺和計算流體力學（CFD）仿真軟件，學生可以在線進行流體模擬實驗，解決課堂上無法完成的實驗，提升實際操作能力。

二、流體力學線上線下混合式課程的模塊化設計與實施

1.課程模塊化設計的核心理念與目標

流體力學課程的模塊化設計核心在于將復雜的知識內容進行分解，形成具有獨立性、系統性和實踐性的學習單元。每個模塊圍繞一個特定的知識點或技能，進行細化教學，并與實際工程問題結合，確保學生能夠掌握流體力學的基礎理論及其應用[3]。模塊化設計不僅能提升學習效率，還能幫助學生在學習過程中逐步建立知識體系。

2.線上線下混合式教學模式的實施策略

流體力學課程采用線上線下混合式教學模式，旨在通過線上學習平臺和線下課堂的結合，提高教學互動性和學生的學習自主性。線上部分通過學習管理系統（LMS）如“學習通”發布課程視頻、講解PPT及在線測試，學生可以根據自己的進度自主學習相關理論知識。線下課堂則通過案例討論、問題解答和實驗操作，幫助學生深化對知識的理解與應用。

3.課程實施中的評估與反饋機制

為了確保混合式課程的教學效果，需要建立一套完善的評估與反饋機制。在該模式下，學生的學習成果不僅僅通過期末考試來評定，還包括平時作業、在線互動、實驗報告和項目成果。通過在線平臺，教師可以實時監控學生的學習進度，針對學習中的薄弱環節進行針對性輔導。同時，教師可以根據學生在仿真實驗中的表現[4]，及時調整教學策略和內容。以北京科技大學天津學院的流體力學課程為例，學生在每個模塊學習后進行在線測評，并提交實驗報告。教師根據測評成績、作業完成情況及項目設計，綜合評定學生的學習效果。通過這種多元化的評估方式，學生的理論知識、實踐能力和創新思維都能得到全面評估，教學效果也得到了有效提升。

結論

在新工科背景下，流體力學課程的教學模式面臨著創新和轉型的需求。通過實施線上線下混合式教學和模塊化設計，能夠有效應對傳統教學方法的不足，提升學生的學習效率和實踐能力。模塊化設計使課程內容更加清晰和系統，有助于學生在不同層次上掌握理論知識，同時結合實際工程案例，增強其解決實際問題的能力。線上平臺為學生提供了靈活的學習方式和個性化的輔導，線下課堂則強調實踐操作和互動式教學，幫助學生深化對知識的理解和應用。混合式教學模式的實施，促進了學生自主學習的積極性，也提高了教師的教學效率。通過多維度的評估機制，學生的學習成果得到了全面考察，教學質量得到了有效保證。總體而言，流體力學課程的模塊化設計與線上線下混合式教學模式，為新工科背景下的工程教育提供了可行的教學改革路徑，提升了學生的綜合素質和創新能力，培養了更符合社會需求的工程技術人才。

參考文獻

[1]李俊. 新工科背景下流體力學課程改革的探索與實踐. 《工程教育與教學研究》, 2021, 32(4): 45-52.

[2]張宇. 線上線下混合式教學模式在工科學科中的應用與效果. 《高等教育研究》, 2020, 41(3): 60-67.

[3]陳斌. 基于CFD軟件的流體力學課程教學模式研究. 《計算機與教育》, 2022, 25(2): 34-40.

[4]李強. 模塊化設計在工程類課程中的應用與實踐. 《現代教育技術》, 2019, 29(5): 72-79.

李敏 北京科技大學天津學院