新冠疫情下的《量子計算與量子信息》網(wǎng)絡(luò)課程

2020年的新冠疫情帶來了對科研和教學(xué)的挑戰(zhàn)。但是，在互聯(lián)網(wǎng)以及各種相關(guān)軟件的支持下，在如此嚴重的新冠疫情之下，人們還能進行各種活動，包括科研及教學(xué)方面的活動和交流。

2020年下半年，中國國內(nèi)的疫情大大緩減。因此暑假后，學(xué)校教學(xué)的主要方式恢復(fù)了原先的（現(xiàn)在稱作“線下”）模式。同時，對于不能來華上課的留學(xué)生，提供了線上模式。有的課程同時進行線上直播或錄播，使修課學(xué)生之外的廣大觀眾受益。在國外，疫情依然嚴重，普遍采取線上教學(xué)。 大學(xué)和科研單位的學(xué)術(shù)報告依然有大量的線上形式，或者線上線下同時進行。

網(wǎng)絡(luò)途徑不但大大降低了疫情對正常工作秩序的沖擊，而且有它的優(yōu)點，值得在疫情之后繼續(xù)保持。即使沒有這次疫情，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)也越來越普及和深入。這次疫情大大促進和加快了這個進程，將會被載入教育史。

可以預(yù)計，疫情完全過去之后，網(wǎng)絡(luò)學(xué)術(shù)交流和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)也將比疫情之前大大增加。因此總結(jié)這次疫情導(dǎo)致的線上教學(xué)，交流經(jīng)驗，很有意義。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)缺點

近年來，通過網(wǎng)絡(luò)，人們可以參加學(xué)術(shù)會議，觀看學(xué)術(shù)報告，或者上課，將遠在天邊的演講拉到近在咫尺的電腦屏或手機屏。這樣，不管身處何地，只要有網(wǎng)絡(luò)信號就可以觀看，就可以交流。這種方便，在不久的過去還沒有。而且相比在報告廳或教室聽講，網(wǎng)絡(luò)模式甚至有其優(yōu)點，比如看幻燈片更清楚，視頻也可以隨時隨地回看。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)大致可以分為兩種方式：一是直播，二是提供預(yù)先制作的視頻（包括錄屏，即將幻燈片配以旁白錄成視頻）。這兩種方式各有特點。直播是即時的，能夠盡可能接近傳統(tǒng)的教室里的教學(xué)，學(xué)生也可以當場提問。但是視頻也有其優(yōu)點，一是學(xué)生可以不受時間限制，選擇最適合自己的時間觀看，二是可以像讀書那樣，翻來倒去多次觀看，但是因為不是實況，需要配合安排師生互動，比如以網(wǎng)絡(luò)會議形式開討論課。

對于教學(xué)來說，除了教師講授，還需要師生討論和答疑，乃至同學(xué)之間的討論。平時，同學(xué)之間的討論可以隨意而起，其他同學(xué)又可隨時加入。從技術(shù)上來說，網(wǎng)上進行這些答疑和討論都不是問題。網(wǎng)絡(luò)會議和微信提供了方便即時的通信手段，某些方面比線下更方便。

但是，相比正常情況下的面對面線下教學(xué)，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，特別是疫情期間的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，有一個特別的問題，就是學(xué)生的精神狀態(tài)、自覺和自律的問題。學(xué)生一個人在家中學(xué)習(xí)，缺少氛圍和監(jiān)督，容易陷入倦怠，或者不能集中注意力。疫情也會加劇焦慮，將注意力吸引過去。所以，盡管有微信這樣的工具，主動向老師提問或者與同學(xué)討論，還是需要額外的動能。因此，教師要特別注意調(diào)動學(xué)生的主動性、自覺性和積極性，并鼓勵同學(xué)們互相討論。

我的網(wǎng)課

這門課是復(fù)旦大學(xué)2020年春季學(xué)期的課程，名叫《量子計算與量子信息》。這是本科生的選修課，3個學(xué)分，每周一次，每次連續(xù)3節(jié)課。本次課總共有38人選修，其中物理系四年級學(xué)生20名，物理系三年級學(xué)生17名，計算機系一年級學(xué)生1名。

為了取得最佳教學(xué)效果，我斟酌再三，并對學(xué)生進行了民意調(diào)查。由此，決定進行網(wǎng)絡(luò)直播講課，但是直播和視頻錄像這兩種形式都采用。也就是說，在直播的同時錄下視頻，之后提供給學(xué)生。另外我也用網(wǎng)絡(luò)會議形式開討論課。這個方案得到絕大多數(shù)同學(xué)的歡迎和支持。

同時，我也有另一方面的考慮。出于對科學(xué)傳播的興趣，我想到，何不利用這個機會，讓其他觀眾也能聽我的課？至于平臺，經(jīng)過比較，我選擇了嗶哩嗶哩（Bilibili），即B站。從技術(shù)上來說，這是因為B站的網(wǎng)絡(luò)情況比較穩(wěn)定，它的直播軟件也有同時錄制的功能，而且上傳視頻沒有空間限制。直播和上傳的操作都很簡單。B站對所有上傳視頻也都進行審核，某種意義上也是一種公證。而且B站的知名度較高，適合科學(xué)傳播，因此既然希望這次網(wǎng)課惠及廣大感興趣的受眾，B站是個好選擇。

因為對全網(wǎng)開放，聽課人數(shù)非常多、不可控，不應(yīng)該將選課的校內(nèi)學(xué)生與其他聽眾混在一起，所以不適合用網(wǎng)絡(luò)會議。但是對于僅限于選課學(xué)生的討論和習(xí)題課，我們采用了網(wǎng)絡(luò)會議。

技術(shù)流程和操作指南

從2020年2月27日到5月14日，每周四上午9：40起，我在B站直播兩節(jié)課，同時錄下視頻，緊接著又在騰訊會議與學(xué)生討論答疑，當天下午和晚上進行視頻后期加工。直播導(dǎo)致分享在視頻開頭和結(jié)尾留下了軟件界面。為了美觀，裁掉它們，然后再上傳。因此直播、網(wǎng)絡(luò)會議討論和上傳視頻這三個渠道成了三個環(huán)節(jié)。

另外，我們還為本校選課同學(xué)建了課程微信群，與同學(xué)們溝通信息，并進行各種討論。

下面詳細介紹技術(shù)流程，可以作為操作指南。我用的是B站，但是類似的操作也可以用于其他軟件和平臺。

每次直播前，助教在課程的微信群提醒同學(xué)們上課。

直播開始之時，打開直播軟件（直播姬），同時也用另一臺設(shè)備（電腦、手機、iPad等均可）打開直播間（https://live.bilibili.com/21868825），以便自己看到直播效果。直播畫面可以自主選擇，有三個選項?？梢赃x擇電腦屏，也可以選擇攝像頭所攝畫面，或者是二者兼有。我本人選擇了以電腦屏為主，將本人的小畫面放在邊上。

建議盡量使用具有手寫功能的電腦屏。這樣，在顯示課件的同時，可以直接在課件上寫字批注。我就是這樣做的，而且有幾次課中，我完全在電腦屏上板書，因為這幾次課的理論性特別強，數(shù)學(xué)推導(dǎo)特別多。

在直播過程中，學(xué)生可以在直播間的評論區(qū)提問（功能上，也可以作為彈幕）。我本人每次直播90分鐘課。我們學(xué)校對于線下45分鐘的課，只需要錄制25分鐘的視頻。

直播過程同時也就是視頻的錄制過程。

直播結(jié)束后，開啟騰訊會議（或其他網(wǎng)絡(luò)會議系統(tǒng)）。對于我的這個課，騰訊會議部分僅僅對本校選課學(xué)生開放。助教將會議號和密碼、鏈接發(fā)到課程微信群，同學(xué)們很快轉(zhuǎn)到騰訊會議。這樣就立即開始實時的討論答疑，包括助教和任課教師本人對習(xí)題的講解。習(xí)題講解和出現(xiàn)其他需求時，分享電腦屏，讓學(xué)生直接看到答案和板書。

我們在學(xué)校教學(xué)系統(tǒng)（elearning）中有個主頁。學(xué)生每周必須將作業(yè)上傳，截止日期是每次上課的前一天。在騰訊會議里講解的習(xí)題是學(xué)生已經(jīng)上傳到elearning的。講解過的習(xí)題的答案也上傳到elearning。

盡量在上課當天，任課教師進行視頻后期加工工作。視頻加工后的導(dǎo)出、上傳和審核都需要較長的時間。我當時將視頻上傳到在B站的主頁（https://space.bilibili.com/226154069/channel/detail?cid=109337）。

課程結(jié)束后的考試，我們采取了開卷方式，將防止作弊的任務(wù)縮小到禁止與他人交流。我們同時使用騰訊會議和zoom兩個軟件，要求攝像頭分別從前后對準。

在匿名反饋中，同學(xué)對于課程內(nèi)容、設(shè)計安排、講解仔細、認真負責、通俗易懂、趣味性、學(xué)習(xí)收獲都給予了好評。這些效果得益于我們采用的授課方式。

校外觀眾

這個網(wǎng)上課程也吸引了不少其他觀眾，第一次直播的人氣有幾千。目前播放數(shù)已有3萬多。

應(yīng)有些非本校選修學(xué)生的要求，為他們單獨建立了微信群，用于討論并分享課件。這個微信群當時有來自76個單位的116位聽眾，其中絕大多數(shù)是學(xué)生，也有少數(shù)教師或科研人員。

不過更多的觀眾沒有加入這個微信群。一位不在群里的教師來信：“很喜歡您講的（量子力學(xué)，量子計算與信息）課，我跟著學(xué)了一遍，您講得很清楚，尤其是帶著學(xué)生一起推導(dǎo)，真的很好。我是一枚小講師，這一學(xué)期給研究生上量子課，這是第一次開課，上學(xué)期聽了您的課，我才稍微覺得自己有點信心，謝謝您?！?/p>

觀眾在B站的評論中，不少與學(xué)生反饋類似。另外，有人表示，本課幫助他們弄懂了原來沒懂的細節(jié)，也有不少感謝在網(wǎng)上分享課程，以及及時處理視頻上傳。直到現(xiàn)在，還不斷有人反饋通過視頻進行學(xué)習(xí)的情況。

小結(jié)

疫情導(dǎo)致的線上教學(xué)，不但使教學(xué)任務(wù)得以完成，而且使受眾范圍遠遠超出本校幾十位學(xué)生，視頻在網(wǎng)上也將長期發(fā)揮作用，對于量子信息和量子力學(xué)方面的教學(xué)和科普做出了貢獻。

回想起來，如有機會再加強的話，我認為主要是調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性。一個具體例子是，在騰訊會議的討論、答疑和習(xí)題課中，可以要求學(xué)生打開攝像頭，這有利于增加學(xué)生和老師，以及學(xué)生之間的互動。增加討論也有助于學(xué)習(xí)氣氛的加強。

疫情期間的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)所積累的經(jīng)驗也可以廣泛用于線下系統(tǒng)和零星的教學(xué)活動。比如，答疑、討論和輔導(dǎo)，乃至偶爾的補課，都可以用網(wǎng)絡(luò)會議進行，這樣在時間安排上非常靈活。

目前疫情還未全部過去，在國外還很嚴重，所以還有各種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)在進行中。將來疫情全部過去，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)也會繼續(xù)發(fā)展。希望本文介紹的經(jīng)驗對此有所幫助。