新冠疫情下的《量子计算与量子信息》网络课程

发布时间：21年03月26日

施郁

2020年的新冠疫情带来了对科研和教学的挑战。但是，在互联网以及各种相关软件的支持下，在如此严重的新冠疫情之下，人们还能进行各种活动，包括科研及教学方面的活动和交流。

2020年下半年，中国国内的疫情大大缓减。因此暑假后，学校教学的主要方式恢复了原先的（现在称作“线下”）模式。同时，对于不能来华上课的留学生，提供了线上模式。有的课程同时进行线上直播或录播，使修课学生之外的广大观众受益。在国外，疫情依然严重，普遍采取线上教学。大学和科研单位的学术报告依然有大量的线上形式，或者线上线下同时进行。

网络途径不但大大降低了疫情对正常工作秩序的冲击，而且有它的优点，值得在疫情之后继续保持。即使没有这次疫情，随着互联网的发展，网络教学也越来越普及和深入。这次疫情大大促进和加快了这个进程，将会被载入教育史。

可以预计，疫情完全过去之后，网络学术交流和网络教学也将比疫情之前大大增加。因此总结这次疫情导致的线上教学，交流经验，很有意义。

网络教学的优缺点

近年来，通过网络，人们可以参加学术会议，观看学术报告，或者上课，将远在天边的演讲拉到近在咫尺的电脑屏或手机屏。这样，不管身处何地，只要有网络信号就可以观看，就可以交流。这种方便，在不久的过去还没有。而且相比在报告厅或教室听讲，网络模式甚至有其优点，比如看幻灯片更清楚，视频也可以随时随地回看。

网络教学大致可以分为两种方式：一是直播，二是提供预先制作的视频（包括录屏，即将幻灯片配以旁白录成视频）。这两种方式各有特点。直播是即时的，能够尽可能接近传统的教室里的教学，学生也可以当场提问。但是视频也有其优点，一是学生可以不受时间限制，选择最适合自己的时间观看，二是可以像读书那样，翻来倒去多次观看，但是因为不是实况，需要配合安排师生互动，比如以网络会议形式开讨论课。

对于教学来说，除了教师讲授，还需要师生讨论和答疑，乃至同学之间的讨论。平时，同学之间的讨论可以随意而起，其他同学又可随时加入。从技术上来说，网上进行这些答疑和讨论都不是问题。网络会议和微信提供了方便即时的通信手段，某些方面比线下更方便。

但是，相比正常情况下的面对面线下教学，网络教学，特别是疫情期间的网络教学，有一个特别的问题，就是学生的精神状态、自觉和自律的问题。学生一个人在家中学习，缺少氛围和监督，容易陷入倦怠，或者不能集中注意力。疫情也会加剧焦虑，将注意力吸引过去。所以，尽管有微信这样的工具，主动向老师提问或者与同学讨论，还是需要额外的动能。因此，教师要特别注意调动学生的主动性、自觉性和积极性，并鼓励同学们互相讨论。

我的网课

这门课是复旦大学2020年春季学期的课程，名叫《量子计算与量子信息》。这是本科生的选修课，3个学分，每周一次，每次连续3节课。本次课总共有38人选修，其中物理系四年级学生20名，物理系三年级学生17名，计算机系一年级学生1名。

为了取得最佳教学效果，我斟酌再三，并对学生进行了民意调查。由此，决定进行网络直播讲课，但是直播和视频录像这两种形式都采用。也就是说，在直播的同时录下视频，之后提供给学生。另外我也用网络会议形式开讨论课。这个方案得到绝大多数同学的欢迎和支持。

同时，我也有另一方面的考虑。出于对科学传播的兴趣，我想到，何不利用这个机会，让其他观众也能听我的课？至于平台，经过比较，我选择了哔哩哔哩（Bilibili），即B站。从技术上来说，这是因为B站的网络情况比较稳定，它的直播软件也有同时录制的功能，而且上传视频没有空间限制。直播和上传的操作都很简单。B站对所有上传视频也都进行审核，某种意义上也是一种公证。而且B站的知名度较高，适合科学传播，因此既然希望这次网课惠及广大感兴趣的受众，B站是个好选择。

因为对全网开放，听课人数非常多、不可控，不应该将选课的校内学生与其他听众混在一起，所以不适合用网络会议。但是对于仅限于选课学生的讨论和习题课，我们采用了网络会议。

技术流程和操作指南

从2020年2月27日到5月14日，每周四上午9：40起，我在B站直播两节课，同时录下视频，紧接着又在腾讯会议与学生讨论答疑，当天下午和晚上进行视频后期加工。直播导致分享在视频开头和结尾留下了软件界面。为了美观，裁掉它们，然后再上传。因此直播、网络会议讨论和上传视频这三个渠道成了三个环节。

另外，我们还为本校选课同学建了课程微信群，与同学们沟通信息，并进行各种讨论。

下面详细介绍技术流程，可以作为操作指南。我用的是B站，但是类似的操作也可以用于其他软件和平台。

每次直播前，助教在课程的微信群提醒同学们上课。

直播开始之时，打开直播软件（直播姬），同时也用另一台设备（电脑、手机、iPad等均可）打开直播间（https://live.bilibili.com/21868825），以便自己看到直播效果。直播画面可以自主选择，有三个选项。可以选择电脑屏，也可以选择摄像头所摄画面，或者是二者兼有。我本人选择了以电脑屏为主，将本人的小画面放在边上。

建议尽量使用具有手写功能的电脑屏。这样，在显示课件的同时，可以直接在课件上写字批注。我就是这样做的，而且有几次课中，我完全在电脑屏上板书，因为这几次课的理论性特别强，数学推导特别多。

在直播过程中，学生可以在直播间的评论区提问（功能上，也可以作为弹幕）。我本人每次直播90分钟课。我们学校对于线下45分钟的课，只需要录制25分钟的视频。

直播过程同时也就是视频的录制过程。

直播结束后，开启腾讯会议（或其他网络会议系统）。对于我的这个课，腾讯会议部分仅仅对本校选课学生开放。助教将会议号和密码、链接发到课程微信群，同学们很快转到腾讯会议。这样就立即开始实时的讨论答疑，包括助教和任课教师本人对习题的讲解。习题讲解和出现其他需求时，分享电脑屏，让学生直接看到答案和板书。

我们在学校教学系统（elearning）中有个主页。学生每周必须将作业上传，截止日期是每次上课的前一天。在腾讯会议里讲解的习题是学生已经上传到elearning的。讲解过的习题的答案也上传到elearning。

尽量在上课当天，任课教师进行视频后期加工工作。视频加工后的导出、上传和审核都需要较长的时间。我当时将视频上传到在B站的主页（https://space.bilibili.com/226154069/channel/detail?cid=109337）。

课程结束后的考试，我们采取了开卷方式，将防止作弊的任务缩小到禁止与他人交流。我们同时使用腾讯会议和zoom两个软件，要求摄像头分别从前后对准。

在匿名反馈中，同学对于课程内容、设计安排、讲解仔细、认真负责、通俗易懂、趣味性、学习收获都给予了好评。这些效果得益于我们采用的授课方式。

校外观众

这个网上课程也吸引了不少其他观众，第一次直播的人气有几千。目前播放数已有3万多。

应有些非本校选修学生的要求，为他们单独建立了微信群，用于讨论并分享课件。这个微信群当时有来自76个单位的116位听众，其中绝大多数是学生，也有少数教师或科研人员。

不过更多的观众没有加入这个微信群。一位不在群里的教师来信：“很喜欢您讲的（量子力学，量子计算与信息）课，我跟着学了一遍，您讲得很清楚，尤其是带着学生一起推导，真的很好。我是一枚小讲师，这一学期给研究生上量子课，这是第一次开课，上学期听了您的课，我才稍微觉得自己有点信心，谢谢您。”