为应对新冠肺炎，教授连夜改造MATLAB课程
在线和交互式工具简化了向远程学习的转变
2020年3月12日，在加州大学戴维斯分校为应对2019冠状病毒病大流行，人们纷纷上网。结果，加州大学戴维斯分校的电子和计算机工程教授André克诺森博士被迫将他的想法转变解决工程问题该课程使用MATLAB®，变成远程学习体验。他无法通过学生的面部表情和肢体语言来判断他们是否在专心工作。原本是为小组讨论具体问题和实践项目而设的现场实验室已经不复存在。对学生学习至关重要的社区环世界杯预选赛小组名单境消失了，减少作弊的结构也消失了。
“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。我认为几乎不可能。”
André克诺森博士，加州大学戴维斯分校电子和计算机工程教授
“这非常令人沮丧，”克诺森说。
克诺森还想知道，向在线学习的过渡是否会减缓他的课程的势头。他说:“这是我最担心的问题，我们无法涵盖所有的内容和主题。”
但是克诺森在这个特殊的类上有一个主要的优势:他已经使用过介绍MATLABzyBook是他课程的一部分。这本互动式的电子课本是克诺森和他在加州大学戴维斯分校的同事拉吉万·阿米塔拉贾在2012年合著的，每年更新一次。学生阅读文本，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，他们会收到提示和反馈。由于MATLAB评分器被集成到zyBook中，学生的作业会自动评分。
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特性引入到课程中，包括MATLAB实时脚本、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。我认为几乎不可能，”克诺森说。
旧的正常
在这所大学2020年冬季学期开始时，大学生活照常进行着。每天早上，克诺森都会把车停在肯珀大厅附近，然后步行大约15分钟穿过校园——在高大的老橡树下，经过巨大的绿色四方形——来到扬厅，在那里，他给大约200名学生上课。空气中弥漫着潮湿的雾，这是冬天的典型现象，直到上午8:30左右太阳升到地平线。
学期初，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，一起坐在讲堂前面。他们友好地打趣着，似乎把其他学生也吸引到了他们的圈子里。克诺森喜欢在课前和他们聊天，在上课时看着他们，以了解学生们是否投入并理解了内容。他说:“直到我不得不远程教授同一门课程时，我才完全意识到这种反馈是多么重要，尤其是在大班教学中。”
在他的课程中，他依赖于MATLAB zyBook。学生们利用自己的时间从电脑上阅读互动书籍。他们阅读关注变量、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。这本书还对一个“挑战活动”进行了评分，在那里他们将MATLAB代码直接写入网络浏览器。
在课堂上，克诺森通常使用微软演示概念®演示文稿®。他还使用了一种名为iClicker的技术，这是一种类似遥控器的设备(也是一款手机应用程序)，可以让学生在课堂上匿名回答问题。如果他们的回答显示他们没有理解，他就会调整他的指导。幸运的是，他能够将iClicker技术保存在远程环境中。但在今年2月，随着COVID-19病例开始增多，他决定用MATLAB实时脚本交互式文档替换少量剩余的PowerPoint指令，使他能够在一个名为live Editor的单一环境中编写和执行代码，以及文本、方程和图像。他认为，如果这门课必须在网上进行，它可能会派上用场。
他说:“我们当时并不知道这将是一次‘突然戒断’的转变。”
的介绍MATLABzyBook，作者André Knoesen和Rajeevan Amirtharajah。
学校关闭
这几乎是在一夜之间发生的。三月中旬，期末考试的前一周，学校关闭了。尽管克诺森的办公室里有三盒打印好的试卷，但他不能用。他和加州大学戴维斯分校的其他教员争相远程管理期末考试。克诺森说，这提出了公平的问题。在教室里，在教授或助教的监督下进行考试，使得学生更难作弊——这是所有大学都在应对的一个严重问题。但是，远程监考学生仍然没有很好的方法。由于期中和期末考试占学生成绩的50%，因此风险很高。克诺森可以看到他将不得不在春天做一些调整。
“MATLAB课程对我很有帮助，因为我马上就对它有了用处，并将其应用到现实生活中的一个项目中。”
穆斯塔法·易卜拉欣，加州大学戴维斯分校电子工程专业的学生
“那次经历让我大开眼界，”克诺森说。
他的解决办法是把更多的精力放在教学上，减少期中考试和期末考试等重大考试。在整个课程中，他给学生们做了一系列的小评估，期末还有一个开放式的项目。他将PowerPoint幻灯片转换成MATLAB实时脚本，并在Zoom举办的在线课程上演示。他说:“将注释和代码集成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，并可以回答克诺森在网上提出的问题，以评估他们的理解能力。
不过，他仍然怀念面对面的互动。他说:“这种非正式的面对面互动非常自然，被认为是理所当然的，对于在选修这门课的学生之间建立社会联系至关重要，尤其是在一个大学生班级中。”“我也很难理解如何根据参与者的理解来改编讲座。”
穆斯塔法·易卜拉欣(Mostafa Ibrahim)现在是电子工程专业的大二学生，他和他的团队结合了MATLAB Mobile和ThingSpeak，不仅可以创建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一条tweet。虽然这个项目只是为了好玩，易卜拉欣最终把他学到的东西应用到他作为加州大学戴维斯方程式赛车俱乐部成员的工作中，该俱乐部设计、制造和比赛高性能电动汽车。他的队友们想要可视化他们汽车上的传感器数据，易卜拉欣就站出来做了这件事。“MATLAB课程是有益的，因为我立即对它有了用处，并将其应用到现实生活中的一个项目中，”易卜拉欣说。
的MATLAB最终设计方案解决工程问题课程:疯狂的8秒。图片来源:Emily Frias-Contreras
持续的远程学习
克诺森表示，远程教学仍在进行中。他认为，尽管在正常情况下，学生们每周见面两次，但每周见面两次进行在线直播课程就太过了。他认为每周上一节同步的、亲自授课的课就足够了，再加上一节依赖zyBooks自动评分的“挑战活动”(Challenge Activities)的异步授课。他说:“在这本书的新版本中，有一些额外的问题使改变变得更容易。”
“我得到的最有意义的赞扬是，完成了这门课程的学生多年后拦住我，告诉我在这门课上学到的编程技术对他们以后的学习或职业生涯是有用的。”
André克诺森博士，加州大学戴维斯分校电子和计算机工程教授
好消息是，春季季度的分析显示，只有不到5%的MATLAB班级可能作弊。克诺森认为，在一个季度内进行许多小的评估，同时取消期中和期末考试，将进一步降低作弊的可能性，减少学生的焦虑。
克诺森说，能够指导一个几乎没有编程背景的学生，让他有信心编写相对复杂的计算机应用程序，这是一种荣幸。MATLAB环境使学生在短短10周内接触到编程的精髓。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，并且与应用领域无关，他们就开始在自己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
克诺森说:“我得到的最有意义的赞扬是，完成这门课程的学生多年后停下来告诉我，在这门课上学到的编程技术对他们以后的学习或职业生涯很有用。”
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