新冠疫情下的《量子計算與量子信息》網絡課程

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

2020年下半年，中國國內的疫情大大緩減。因此暑假后，學校教學的主要方式恢復了原先的（現在稱作“線下”）模式。同時，對于不能來華上課的留學生，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。 大學和科研單位的學術報告依然有大量的線上形式，或者線上線下同時進行。

網絡途徑不但大大降低了疫情對正常工作秩序的沖擊，而且有它的優點，值得在疫情之后繼續保持。即使沒有這次疫情，隨著互聯網的發展，網絡教學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。

可以預計，疫情完全過去之后，網絡學術交流和網絡教學也將比疫情之前大大增加。因此總結這次疫情導致的線上教學，交流經驗，很有意義。

網絡教學的優缺點

近年來，通過網絡，人們可以參加學術會議，觀看學術報告，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，只要有網絡信號就可以觀看，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，網絡模式甚至有其優點，比如看幻燈片更清楚，視頻也可以隨時隨地回看。

網絡教學大致可以分為兩種方式：一是直播，二是提供預先制作的視頻（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的教室里的教學，學生也可以當場提問。但是視頻也有其優點，一是學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，比如以網絡會議形式開討論課。

對于教學來說，除了教師講授，還需要師生討論和答疑，乃至同學之間的討論。平時，同學之間的討論可以隨意而起，其他同學又可隨時加入。從技術上來說，網上進行這些答疑和討論都不是問題。網絡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，網絡教學，特別是疫情期間的網絡教學，有一個特別的問題，就是學生的精神狀態、自覺和自律的問題。學生一個人在家中學習，缺少氛圍和監督，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討論，還是需要額外的動能。因此，教師要特別注意調動學生的主動性、自覺性和積極性，并鼓勵同學們互相討論。

我的網課

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

為了取得最佳教學效果，我斟酌再三，并對學生進行了民意調查。由此，決定進行網絡直播講課，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，之后提供給學生。另外我也用網絡會議形式開討論課。這個方案得到絕大多數同學的歡迎和支持。

同時，我也有另一方面的考慮。出于對科學傳播的興趣，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，經過比較，我選擇了嗶哩嗶哩（Bilibili），即B站。從技術上來說，這是因為B站的網絡情況比較穩定，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，適合科學傳播，因此既然希望這次網課惠及廣大感興趣的受眾，B站是個好選擇。

因為對全網開放，聽課人數非常多、不可控，不應該將選課的校內學生與其他聽眾混在一起，所以不適合用網絡會議。但是對于僅限于選課學生的討論和習題課，我們采用了網絡會議。

技術流程和操作指南

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

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

下面詳細介紹技術流程，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。可以選擇電腦屏，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，數學推導特別多。

在直播過程中，學生可以在直播間的評論區提問（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。

直播結束后，開啟騰訊會議（或其他網絡會議系統）。對于我的這個課，騰訊會議部分僅僅對本校選課學生開放。助教將會議號和密碼、鏈接發到課程微信群，同學們很快轉到騰訊會議。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題的講解。習題講解和出現其他需求時，分享電腦屏，讓學生直接看到答案和板書。

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

課程結束后的考試，我們采取了開卷方式，將防止作弊的任務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，同學對于課程內容、設計安排、講解仔細、認真負責、通俗易懂、趣味性、學習收獲都給予了好評。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。目前播放數已有3萬多。

應有些非本校選修學生的要求，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，其中絕大多數是學生，也有少數教師或科研人員。

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，量子計算與信息）課，我跟著學了一遍，您講得很清楚，尤其是帶著學生一起推導，真的很好。我是一枚小講師，這一學期給研究生上量子課，這是第一次開課，上學期聽了您的課，我才稍微覺得自己有點信心，謝謝您。”

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

小結

疫情導致的線上教學，不但使教學任務得以完成，而且使受眾范圍遠遠超出本校幾十位學生，視頻在網上也將長期發揮作用，對于量子信息和量子力學方面的教學和科普做出了貢獻。

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

疫情期間的網絡教學所積累的經驗也可以廣泛用于線下系統和零星的教學活動。比如，答疑、討論和輔導，乃至偶爾的補課，都可以用網絡會議進行，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，所以還有各種網絡教學在進行中。將來疫情全部過去，網絡教學也會繼續發展。希望本文介紹的經驗對此有所幫助。