为应对COVID-19，教授彻夜重组MATLAB课程
在线和交互式工具简化了远程学习的进程
2020年3月12日，所有现场授课加州大学戴维斯分校为应对COVID-19大流行而在网上发布。结果，加州大学戴维斯分校电子与计算机工程教授安德烈·诺森博士被迫改变了他的观点解决工程问题课程，使用MATLAB®，变成远程学习体验。他无法通过读懂学生的面部表情和肢体语言来凭直觉判断他们是否参与其中。那些让小团队解决具体问题和动手项目的亲自实验室已经不复存在。社区环境对学生的学习至关重要，减少作弊的结构也不复存在。
“如果没有zyBook和已经到位的交互式MATLAB结构，我们的过渡将会更加困难。我想说几乎不可能。”
加州大学戴维斯分校电气和计算机工程教授Andre Knoesen博士
“这非常令人沮丧，”克诺森说。
Knoesen还想知道，向在线学习的转变是否会减缓他的课堂的势头。他说:“这是我最大的担心，我们不能涵盖所有的内容和话题。”
但是Knoesen在这个特殊的职业上有一个主要的优势:他已经在使用介绍MATLABzyBook作为他课程的一部分。这个互动的电子文本是由Knoesen和加州大学戴维斯分校的同事Rajeevan Amirtharajah于2012年共同编写的，每年都会更新，采用增量式教学。学生阅读文章，然后通过回答问题和编写代码来测试他们的知识。在这个过程中，他们会收到建议和反馈。因为MATLAB评分器集成到zyBook中，学生自动评分他们的作业。
教授Knoesen教学问题解决导论在放大。图片来源:加州大学戴维斯分校
然后，Knoesen将额外的MATLAB功能引入到课程中，包括MATLAB现场脚本、MATLAB Mobile™和ThingSpeak™，以创建丰富的在线体验。“如果没有zyBook和已经到位的交互式MATLAB结构，我们的过渡将会更加困难。我认为这几乎是不可能的。”
旧的正常
在大学2020年冬季学期开始之际，大学生活正常进行。每天早上，克诺森都会把车停在肯珀大厅附近，然后在古老雄伟的橡树下步行约15分钟穿过校园，穿过绿色的大四合院，来到杨大厅，在那里他给大约200名学生上课。潮湿的雾气笼罩着他在早上8:30左右太阳升到地平线之前，我们一直在加热空气，这是冬天的典型现象。
在本季度的早些时候，他注意到一群热情的学生，他们的性别、种族和专业各不相同，他们一起坐在演讲大厅的前面。他们友好地开玩笑，似乎把其他学生也吸引到他们的圈子里。Knoesen喜欢在课前与他们聊天，并在课堂上观察他们，以了解学生是否参与并理解了内容。他表示:“直到我不得不远程教授同一门课程，我才完全意识到这种反馈有多重要，尤其是在大班上。”
在他的课程中，他依靠MATLAB zyBook。学生们利用自己的时间从电脑上访问互动式书籍。他们阅读有关变量、脚本、字符串或数组等主题的部分，然后在“参与活动”中回答问题。这本书还评分了“挑战活动”，他们在其中直接将MATLAB代码写进浏览器。
在课堂上，Knoesen通常使用Microsoft来介绍概念®幻灯片演示文稿软件®. 他还使用了一种称为iClicker的技术，这是一种类似遥控器的设备（和一个手机应用程序），使学生能够在课堂上匿名回答问题。如果他们的回答表明他们不理解，他会调整他的指示。谢天谢地，他能够将iClicker技术保留在远程环境中。但在2月份，随着新冠肺炎病例开始增多，他决定用MATLAB live Script交互式文档取代少量剩余的PowerPoint指令，使他能够在一个名为live Editor的环境中编写和执行代码以及文本、方程和图像。他认为如果全班都要上网的话，它可能会派上用场。
他说:“我们一点也不知道这将是一个‘突然停止’的转变。”
的介绍MATLABAndre Knoesen和Rajeevan Amirtharajah合著的zyBook。
学校关闭
这几乎发生在一夜之间。三月中旬，期末考试前一周，校园关闭了。尽管Knoesen的办公室里有三盒打印出来的试卷，但他不能使用它们。他和加州大学戴维斯分校的其他教员都在忙着远程管理期末考试。它提出了公平的问题，Knoesen说。在教室里，在教授或助教的监督下进行考试，会让学生更难以作弊——这是所有大学都面临的一个严重问题。但目前还没有远程监考学生的好方法。由于期中和期末考试占学生成绩的50%，因此风险很高。克内森知道他将不得不在春天做出一些调整。
“MATLAB课程很有帮助，因为我马上就有了它的用途，可以将它应用到现实生活中的项目中。”
穆斯塔法·易卜拉欣，加州大学戴维斯分校电子工程系学生
“那次经历让我大开眼界，”Knoesen说。
他的解决方案是把重点更多地放在教学上，减少对期中和期末等重大评估的重视。在这门课上，他给学生们做了一系列的小评估，并在学期末给出了一个开放式的项目。他将自己的PowerPoint幻灯片转换成MATLAB现场脚本，并在Zoom主持的在线课程上展示。他说:“将笔记和编码整合到一个文档中非常有帮助。”学生仍然可以在远程学习环境中使用iClicker应用程序，并可以回答Knoesen在网上提出的问题，以评估他们的理解。
不过，他仍然错过了面对面的交流。“这种非正式的面对面交流非常自然，被认为是理所当然的，对于在参加课程的学生之间建立社会关系至关重要，尤其是在一个大的招生班上，”他说。“我也很难根据学员的理解理解如何调整讲座。”
穆斯塔法·易卜拉欣(Mostafa Ibrahim)现在是电气工程专业的一名大二学生，他和他的团队将MATLAB Mobile和ThingSpeak结合起来，不仅可以绘制出他们运动的地图和图表，还可以在用户达到特定的行走速度或位置时发送推特。虽然这个项目只是为了好玩，但易卜拉欣最终将他所学到的应用到工作中，成为加州大学戴维斯方程式赛车俱乐部的一员，该俱乐部设计、制造和比赛高性能电动汽车。他的队友们想要从他们的车里可视化传感器数据，易卜拉欣站出来做了这件事。易卜拉欣说:“MATLAB课程很有帮助，因为我马上就有了它的用途，可以将它应用到现实生活中的项目中。”
MATLAB的最终项目解决工程问题课程:疯狂的8秒。图片来源:Emily Frias-Contreras
持续的远程学习
克诺森说，远程教学仍在进行中。他认为，尽管学生们在正常情况下每周亲自会面两次，但每周两次的在线直播会议实在太多了。他认为每周有一次同步的亲自上课就足够了，再加上一个异步的讲课时间，这个时间段依赖于zyBooks中自动评分的挑战活动。他说：“在这本书的新版中，还有一些问题使这一改变变得更容易。”。
“我得到的最有意义的赞扬是，那些修完课程的学生在几年后拦住我，让我知道在课堂上学到的编程技术在他们以后的学习或工作中是有用的。”
加州大学戴维斯分校电气和计算机工程教授Andre Knoesen博士
好消息是，春季季度的分析显示，不到5%的MATLAB类学生可能作弊。Knoesen认为，在一个季度内进行许多小型评估，同时取消期中和期末考试，将进一步降低作弊的可能性，并减少学生的焦虑。
Knoesen表示，能够指导一个只有很少或没有编程背景的学生，让他们在编写相对复杂的计算机应用程序时，逐步树立自信，是一种特权。MATLAB环境让学生在短短10周内了解编程的基本知识。一旦学生意识到数据捕获、操作、可视化和交互的基本元素是通用的和独立于应用领域的，他们就开始在他们感兴趣的领域以创造性的方式应用他们的编程技能。
杨霍尔，加州大学戴维斯分校。图片来源:加州大学戴维斯分校
Knoesen说:“我得到的最有意义的赞扬是，那些完成课程的学生在几年后拦住我，让我知道在课堂上学到的编程技术在他们以后的学习或职业生涯中是有用的。”
