用MATLAB在线教学并行计算

印度理工学院焦特布尔分校计算机科学与工程系的研究生二年级必须学习计算机架构基础课程。学生学习现代计算机系统中的组件，使用基准数据来比较系统间的性能，并培养在gpu上编写、调试和执行并行程序所需的技能。

去年春天，当我们的课程进行到一半多的时候，COVID-19封锁开始了。就像印度理工学院焦特布尔分校和世界各地的其他讲师一样，我突然发现自己不得不将原本为现场听课设计的课程，调整为远程和在线学习。

我实现了一个基于MATLAB Online™基于浏览器访问MATLAB的策略^®、MATLAB Onramp用于自我节奏的在线培训，以及MATLAB Grader™用于自动评分编程作业。这种工具、培训和技术的结合使学生们实现了课程的所有学习成果:绝大多数学生报告说，尽管大流行造成了非常恶劣的环境，但他们现在了解了并行计算的有用性以及它可以帮助解决的各种问题。

建立MATLAB基线技能

计算机架构课程可以作为本科生的选修课，它吸引了来自不同背景的学生。当它过渡到在线学习时，我需要确保每个学生都有MATLAB的基本熟练程度。为了满足这一需求，我要求学生花一周时间完成自主节奏的在线培训课程。新接触MATLAB的学生使用MATLAB Onramp学习基础知识。一旦他们适应了简单的MATLAB编码，他们完成了额外的MATLAB在线培训课程，包括用MATLAB介绍线性代数，学习求解线性方程组和进行特征值分解，以及用MATLAB求解常微分方程，在那里他们学会了用数值方法求解ode。

移动在线

我的学生来自印度各地。当他们在封城后回家时，一些人只有有限的互联网接入，网络连接缓慢或不可靠，而另一些人没有连接问题。因为印度理工学院焦特布尔校区有校内许可证，他们都可以访问MATLAB和MATLAB在线。互联网连接速度更快的学生可以直接在笔记本电脑上下载和安装MATLAB。那些连接不好的人可以通过MATLAB Online从浏览器访问MATLAB，无需安装或下载。

通过使用MATLAB或MATLAB Online，学生完成了关于并行编程和技术计算的作业。我与MathWorks团队一起在MATLAB Grader中构建了这些交互式作业，它会自动对学生提交的代码进行评分。除了节省我的时间，自动评分为学生提供即时反馈，使他们能够评估自己的进步。

发布虚拟工作坊

我对这门课程的最初计划包括一个解释并行编程理论基础的研讨会，以及让学生完成实际并行编程练习的实验室课程。封锁后，我们用通过WebEx进行的虚拟实验室会议取代了面对面的实验室会议。

在连续三天的时间里，学生们学习了如何使用并行计算工具箱™和MATLAB并行服务器™在多核工作站、gpu、集群和云上并行执行计算密集型操作。涉及的主题包括使用parfor，parfeval,parsim使用MathWorks云中心并行化任务，并将并行计算扩展到Amazon Web Services。研讨会还讨论了深度学习背景下的并行计算，包括在图形处理器和多核处理器上实现图像处理的深度学习技术。

评估过渡到在线学习和准备更多

在课程中，学生们告诉我，他们总体上对转向在线学习感到高兴。这些报告得到了后续调查的证实，学生对MATLAB在线培训资源和MATLAB评分器的有用性表示了近乎一致的认同(图1)。

在本学年，印度理工学院焦特布尔分校已经完全致力于在线学习——所有课程现在都完全在线授课。我和同事们从最初的过渡中学到了宝贵的经验，包括支持来自不同背景的学生的重要性，他们依赖的互联网连接的质量相差甚远。我们系正在使用MATLAB在线、MATLAB评分器和MATLAB在线培训来教授机器学习、信号处理和其他主题。我也曾在数字人文学科的数据可视化课程中使用MATLAB在线培训;我发现即使是没有计算机科学背景的学生也能成功地从培训课程中学习和完成。也许我们最大的认识是，在封锁期间，学习目标不需要改变，只要通过实施正确的基础设施和工具来适应情况。