线上直播，多元互动
——《计算物理基础》教学案例
理学院专业物理教研室 史鹏
为阻断疫情向校园蔓延，确保师生生命安全和身体健康，教育部要求2020年春季学期延期开学，“停课不停教、停课不停学”既是战疫情应急之举，也是互联网+教育的重要成果应用展示，任务艰巨，使命光荣。永利集团3044欢迎光临正式开展在线网络教学已有7周，史鹏老师和应用物理2018级的78名学生一起通过“腾讯会议”网络平台和“泛雅网络教学平台”进行线上直播教学和互动。线上直播近两个月来，史鹏老师讲授的课程《计算物理基础》在“泛雅网络教学平台”上传了授课视频867分钟（26个），布置习题和作业50余道，上传各类非视频资源51个（件），网站总访问量达15750多次(截止到5月8日)，老师和学生对直播课由陌生到熟悉，通过对这些优秀网络软件的运用，老师和学生在学习、作业、线上答疑、讨论交流等方面沟通流畅、效果良好。
图1：史鹏老师上网课
1、为适应网络教学补充修改课件，改进教学方法内容
《计算物理基础》是一门理论与实践相结合的基础课程，研究如何使用数值方法分析可以量化的物理学问题，计算物理与理论物理和实验物理联系紧密，又相对独立，是物理学第三大分支。课程的特点是强调计算方法与物理学科之间的关系，主要介绍计算物理领域涉及的基本概念、数学基础与方法，以及在传统物理课题中常用的数值计算方法。在常规的教学过程中主要以板书推导和程序演示相结合开展授课。受疫情影响，常规教学手段受到限制，史鹏老师及时根据课程内容做了部分调整，补充制作了大量精美教学PPT课件，以方便进行网上授课展示。
图2：史鹏老师制作的部分PPT课件
充分发挥多媒体教学、网络资源和计算机仿真的优势，转变授课方式，将新教育技术替代传统的板书方式，多管齐下。有针对性的在课件中加入图表，实验图片，视频动画，使学生更加直观的学习到知识，深入了解到物理过程。在教学内容上以典型物理问题为背景，讲授常见计算问题的通用数值解法和编程技巧，及各类编程技术在物理领域的应用。通过网络资源，让学生及时了解到先进的前沿研究，以科研带动教学，从而提高学习效果。此外利用计算机仿真教学简化复杂的公式推导，并且在计算、求解等方面起到良好的辅助作用，通过可视化演示，极大的增加学生们的学习兴趣。课下布置适当的实践训练项目作为教学辅助，加强学生的动手能力。
2、精心选择适合本课程性质的网络教学平台和工具
《计算物理基础》课程是关于数学、物理和计算机技术等领域的交叉课程。由于本课程需要进行大量数学公式推导和MATLAB软件课堂演示，针对课程特点和物理专业学生学情，在开学初期史鹏老师参加了永利集团3044欢迎光临教务处组织的所有关于“线上教学”的网络培训，通过对各类直播软件和教学平台的试用，最终史鹏老师选择了“腾讯会议”和“泛雅网络教学平台（学习通App）”的有机组合作为网络授课工具。“腾讯会议”可以实现多人在线互动交流，在线人数不是太多的情况下网络相对流畅，另外可以通过电脑客户端软件直接共享屏幕，方便课堂上完整演示MATLAB软件操作；而“泛雅网络教学平台（学习通App）”的互动功能十分丰富，而且可以上传视频、文档等学习资料，能实时监控学生的学习进度，弥补了在线直播不能时时监督的不足。
图3：泛雅教学平台课程首页
史鹏老师自行购置“数码手写板”，在网上PPT授课时直接利用手写板在屏幕上“板书”，十分方便地进行数学公式演算，为了直观的演示程序代码和算法结果，软件直接共享电脑屏幕，同步到学生手机端。同时为了让学生课下及时巩固知识，直播授课全程录屏，录像上传至“泛雅网络教学平台（学习通App）”,设置视频任务点，可以对每位学生的在线学习时间进行监督统计，实时了解学生课下复习情况。
图4：在线视频与软件演示
3、组合方式开展线上教学和互动
直播教学与现场授课最大的不同就是不方便实时监控和互动，虽然学生显示在线听课，但是无法保证听课质量。史鹏老师为了弥补这一网络教学的缺陷，同时利用“学习通App”在线点名签到、安排任务、布置作业和课后答疑。加强过程管理与考核，时时督促和监督同学们的学习情况，根据软件平台的各种统计结果，反馈教学效果，对于学生无法适应的方式、听不懂的难点，采取方法改进或辅导加强等补救措施。
例如，每次上课前要求学生提前十分钟进入“学习通App”签到，签到结束后再进入直播间听课，为了监督学生，在直播过程中随机提问，学生可以通过“腾讯会议”的“聊天”功能在线回答问题。史鹏老师课下及时把录屏视频上传至“泛雅网络教学平台”，学生课下通过“学习通App”复习，学生的学习时长全程记录，后台可以监控。
图5：签到、作业与开放讨论
每周课程结束后，会预留6-8道作业测试题，或是1-2道算法编程训练项目发布到“泛雅网络教学平台”，要求学生在规定时间内完成作业，并自动评分，老师根据平台的统计功能，统计错题，在下次课的时候集中讲解，对于学生掌握不牢固的知识点和难点，专门录制专题讲座视频发给学生反复观看。对于一些开放性的问题，史鹏老师利用“泛雅网络教学平台”的“讨论区”功能，与学生展开互动、线上答疑。同时，课程班级QQ群作为交流平台的补充，回答学生的提问，学生在学习过程中遇到的算法问题或者是程序运行问题，通过QQ直接留言与老师互动答疑，可以作为课下辅导的补充手段。网络平台的使用极大方便了老师开展集中教学与分散答疑的互通互融，使学生的有效学习时间“延长”，学习效率提高，获得的能力加强。
图6：QQ答疑与互动
图7：泛雅教学平台各种统计数据
通过直播授课和线上答疑、作业，加强了过程教学、提高了课堂教学质量。通过多个软件（平台）的有机结合，十分便利地解决了课堂直播授课，课程回放和考勤作业等问题。
4、充分利用网络资源作为课外学习补充
为了丰富学生的课外学习，史鹏老师利用爱课程、中国慕课等优秀课程网站上的相关课程资源作为补充，网上提供了大量与本课程内容相关的学习资料和视频,并及时向学生推送。由于本课程与科学前沿联系密切，史鹏老师将自己的科研成果与感受分享给同学们，给学生布置一定量的外语文献阅读任务，将自己课堂上所学知识与前沿领域研究相结合，使学生的学习目标更加明确，学习更生动有意义。通过充分利用网络资源，取长补短，极大方便学生查阅文献和自学,有利于学生扩大知识面。
图8：课外学习延伸
经过疫情时期的在线教学实践，从陌生到熟练，史鹏老师对多个网络教学平台都能够轻松应对，结合多年来的传统教学经验，对教学有了更深入的理解和思考。通过网络在线教学平台不仅能保证在线教学的自主性、可控性，还有利于加强对教学全过程的管理和督导，以及对学生行为数据的分析研究。尤其是多元互动模式是对传统教学的补充和加深，“疫情无情，师生有情”，通过近两个月的网络教学，学生们感到学习更加有乐趣、更加有自主性，这种全新的教学模式无疑给学生们注入了一股暖流，提振了学生们的信心，让学生们找准了学习的方向。
