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随着科技的迅猛发展，人类的生存方式和社会的行业结构也逐渐发生变化。在这个大变革时代，新工科教育的突破性发展，既是对创新人才诉求的回应，也是增强国家竞争力的重要手段。通过对设计思维的理论内涵和实践模型进行细致的梳理与分析，本研究构建了基于设计思维的新工科教学模式，详细阐述了发现、定义、探索和实施四个阶段的操作流程，并以油藏物理课程为例给出了具体的案例。希冀为教师开展新工科教育提供支持和参考，助力高素质工程人才的培养。