院系新闻

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截止到3月17日,61门课程,62名校园主播,1500名学生,跨越埃及、摩纳哥、伊朗、加拿大、马来西亚、柬埔寨、澳大利亚等15个国家;408个雨堂课,15233条弹幕,49055次学生互动……这一串串数据的背后,记录的是清华大学自动化系师生度过的非同寻常的第一个线上教学月。自动化系线上教学满月了,从忧虑到兴奋,从平静到沉思,自动化系师生从校园到云端,携手相伴,共同战疫,度过了有“疫”也有“意”的第一个线上教学月!

自动化系四大教学流派

在这一个月的线上授课过程中,任课教师们各显神通,形成了各式各样的教学“流派”:技术派、思考派、创新派、实践派,您偏爱哪一派呢?

卓晴、范静涛、赵虹老师属于“技术派”,他们积极钻研网络授课的特点,多种硬件设备和软件手段相互配合,从技术层面提供了大量黑科技。

卓晴老师在虚拟背景前录制线上课程

卓晴老师采用自制教学软件Teasoft及各类综合技术手段,形成功能强大的教学资源制作平台。在提前录制的授课视频中,一次性合成文字、音乐、镜头画面,通过流畅的动画效果,展现知识框架;课堂上,它又能与公众号实时连接,反馈学生们的评论。

范静涛老师在线授课现场

范静涛、赵虹老师的《C++程序设计与训练》综合利用雨课堂弹幕,ZOOM举手、表情、投票等多种手段进行交互。每次上课均有一名助教在远端热备份,PPT与教师同步翻页,如果教师掉线,可随时接手;并开启了学生端的屏幕水印(每个学生的屏幕水印为自己的注册信息,可防止屏幕截图、录制、手机拍照等)的知识产权保护技术;ZOOM上同时开屏幕共享和摄像头,部分学生反馈看见老师盯着屏幕,会觉得像在看着自己一样,注意力更集中。在交互平台上,课组全体老师和助教通过对多种会议软件功能、性能多方面的评价和优选,最终选定:ZOOM+雨课堂+网络学堂+清华云盘,分不同教学环节使用。

刘连臣、范玉顺、胡坚明、王焕钢老师属于“思考派”,他们从教学方法和理念方面分享了经验。

刘连臣老师授课现场

刘连臣老师教授《计算机原理与应用》,他认为在授课过程中不单纯满足于对知识的理解或获取,而更应该以各种显性或者潜在的方式保持知识的神秘感和呵护学生的好奇心,让这门课程成为继续引导和培养学生对信息技术的兴趣、爱好,充分展现创造潜能的舞台。

范玉顺老师的学生准备的PPT中部分页面的截图汇总

范玉顺老师教授《企业信息化概论》,在教学过程中,把知识传授与实际应用密切结合,结合我国企业转型升级的迫切需求,讲述信息技术对于提高我国企业国际竞争力的重大作用和应用价值,大大提升了学生的学习热情,而且也培养了一定的时代感、责任感和紧迫感。

胡坚明老师讲授《系统工程导论》,他特别强调与学生的互动,在备课时做好精心准备,设计一些题目,让学生掉进陷阱,然后再讲清楚,设法把学生带出来。第二次课前提问环节,为了考察学生对于图解评审技术(PERT)技术概念的理解,设计了一个互动题目,让学生们思考“做晚饭”的过程的关键路径和“切肉切菜”活动的松弛时间。学生们思考踊跃,通过学生的分享和老师的讲评,使学生们对相关概念有了更准确的理解。

王焕钢老师讲授《运筹学》。在疫情期间,怎样从学生视角出发,实现教师教学效果与学生学习成效的多环节闭环反馈,既顺利完成既定教学目标,又为今后课程建设奠定基础,这是他一直在积极思考的问题。因此,他针对在线教学特点,以“知识要点”为单位,重新编写课件,合理分割教学内容;授课过程中注重积累电子化教学素材,可完成一套以知识要点为核心的课程录像、新版讲义、全电子化习题以及优秀作业范本等系列在线教学资源。这些都为后续特色鲜明的MOOC及精品课建设打下良好基础。

张学工、叶朝辉老师属于“创新派”,他们在课程内容、授课形式等方面进行了大胆创新。

张学工老师230人的B站直播课堂

张学工老师《科学规划与表达》“乘法计分法”计分方式

张学工老师大胆引入B站直播的辅助授课形式。为了提升授课效果,在助教帮助下,张学工老师开通了B站直播的辅助授课形式,反响强烈。在正常的教学时间之外,他通过B站直播课堂,对学生们提交的《科学规范与表达》ppt作业进行在线点评,同时播放芝加哥大学写作课视频(赠送学生们课堂大礼包),收到很好的效果。他的“浪潮中的人工智能云上博士生论坛” B站直播人气近600,反响热烈。此外,《科学规范与表达》课程还设计了“乘法计分法”作为考查方式,被部分学生称作“最硬核PF课(考查课)”。

张学工老师的在线课内容充满时代感。针对疫情时期的特殊情况,张学工老师及时在授课和作业中引入与疫情相关的内容,引导学生们科学关心疫情,养成以专业视角理性分析疫情数据的能力和习惯。比如,在《科学规范与表达》课上,把英文写作练习的题目设计为向国外同行介绍疫情相关情况和中国采取的措施;选用当下发生的媒体中的语言歧义实例讲解科学写作中的关键知识点,并启发学生们学会理性解读媒体内容。在《模式识别与机器学习》课上,用新冠病毒检验的例子让学生们感受正确理解灵敏度、特异度、精确度等概念的重要性和现实意义。

叶朝辉老师已有的教学视频

叶朝辉老师直播环境

叶朝辉老师采用多种授课形式相结合的线上授课方式。《模拟电子技术基础》是自动化系针对电气信息类专业开设的专业核心课程,开设大班167人课堂和小班20人混合式教学课堂。课程于2014年在学堂在线开设了MOOC,2017年被评为国家精品在线开放课程。此次线上授课,叶朝辉老师充分利用了MOOC的线上资源。

由于网络直播授课有不确定因素,例如网络故障,学生没有及时上课,注意力不集中等,为了应对这些问题,保障教学质量,她确立了“充分利用已有资源、加强指导、直播课程以语音为主”等授课原则,以课堂教学视频和MOOC为网络教学的基本资源为保障,以雨课堂和腾讯会议为现场授课的主要形式。为了让学生有了更好的课堂教学体验,在视频直播时,她还采用电视作为屏幕现场授课。

任艳频、陆耿属于“实践派”:对于实验设计类课程,线上教学形式无疑面临最大的挑战,但我们的教师把线上课程与实践紧密结合,展现出精彩的在线实验课程。

任艳频老师在电子技术试验课程的授课过程中,在实验室配备了远程FPGA实验环境,学生可以通过Teamviewer等远程桌面软件工具访问实验室的计算机及FPGA实验板,并通过摄像头看到FPGA实验板外设的工作情况,从而完成实验的调试。为部分有条件的学生配备口袋仪器,在家开展硬件实验,并在实验课上向全班同学分享实验过程。

由陆耿老师讲授的交叉项目综合训练A(无人机) 是一门结合理论教学、课内实验、课外设计和实践等环节的课程,课程目标之一是带领学生参加每年夏天举办的国际空中机器人竞赛(IARC)。本学期由于疫情影响,无法安排课内实验,因此课程组主讲教师根据今年IARC的赛题设置,将任务进行分解,设计了线下仿真实验、线下学习设计和线上交互相结合的教学方案。

自动化系两大教学创新

无论在任何时期,教学创新应是高校永恒的话题。疫情的发展并未阻挡自动化系对校内师生和对社会的责任与担当。校内“未央班”,校外“克隆班”,清华大学在线教学创新让学习成为可能,也成为自动化系在线教学创新举措之一。

“未央班”是清华大学为鼓励学生自主学习,在不给老师增加额外负担、不影响现有选课学生的学习情况下,面向校内学生使用荷塘雨课堂开设的校内同步课堂,统称“未央班”。“克隆班”是清华大学为了实现教学资源全国共享,面向全国其他高校的学生开设的克隆课堂。

自动化系4门课程加入了清华大学的“未央计划”:研究生课程2门——张佐老师的《数据伦理》、杨帆老师的《系统辨识与实践》,本科生课程2门——王焕钢老师的《运筹学》、叶朝辉的《模拟电子技术基础》。

来自清华新闻网的报道:航院直博19级的于子宏选择了杨帆老师开设的《系统辨识理论与实践》未央课堂。“我以前也曾想选这门课,但是这门课非常‘硬核’,要不然是因为某一学期的功课压力太大,实在腾不出精力,要么是因为正巧时间冲突,所以不得不忍痛割爱,一直没上这门课。这次这门课列入‘未央计划’,现在在家正好有时间,可以从容地学学这门课程了。” 于子宏的专业方向是无人机设计,他知道杨老师在这门课程里讲授的系统辨识和预测,在无人机控制器设计方面能起到很大的作用,如果认真跟下这门课,会非常有助于自己的专业研究。

杨帆老师也是第一次见到他的这门课的听课人数超过100,以往,他这门研究生专业基础课的选课人数加旁听人数一般不超过30人。这次,课程列为“未央计划”,除了正式选课的学生以外,后台显示“未央计划”的课堂还有101人选了这门课,当天仅“未央计划”的课堂就有55人签到听课。

“我在雨课堂上大概浏览了一下,进来听的基本都是硕士和博士研究生,很多学生来自机械系、电机系等院系,这门课程或多或少和他们的专业有关系,对他们的专业方向有帮助。” 杨帆老师认为,在专业交叉或辐射领域有所拓展,对一个人的研究非常重要。

自动化系王红的《数字电子技术基础》课程成为克隆班。来自“清华大学本科教学公众号”报道:3月2日,在王红的荷塘雨课堂课程界面里,出现了这样一个班级“克隆-数字电子技术基础”。这里为太原理工大学312名学生开设了“数字电子技术基础”课程疫情防控期间的“克隆班”、同步授课,将太原理工大学对接课程的教师设为协同教师。

“数字电子技术基础”课程是清华大学自动化系电气、电子信息类和部分非电类专业本科生在电子技术方面入门性质的专业核心基础课,通过传授电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能,培养学生分析问题和解决问题的能力,为深入学习电子技术及其在专业领域中的应用打好基础。它是国家精品在线开放课程,也是清华大学首批标杆课程。

在“数字电子技术基础”这门课程中,王红强调预习,注重启发式教学,课堂上内容基于教材、但不局限于教材,对课程广度和深度都会有恰当的拓展。考虑到“克隆班”的学生们是第三周加入课程,王红在雨课堂发布了前面两周课程的课件。课前,王红在雨课堂发布课前预习内容,课上语音直播授课。课后,学生们可以通过回放温习课上内容。清华采用“荷塘雨课堂+ZOOM会议”的授课方式,太原理工大学采用“荷塘雨课堂+腾讯会议(利用腾讯会议对ZOOM会议投屏)”的方式,学生可以看到授课过程的所有动画和王红的勾画,宛如进入久违的教室。

自动化系在线教学满月感言

师生相伴,教学相长,自动化系第一个月的在线教学承载着全系教师的努力、全系学生的希冀,或欣喜,或惊喜,满月了!本是为应对新冠肺炎疫情而开展的在线教学,在全系师生追求卓越的共同努力下,信息化的教学模式彰显出其独特的优越性和灵活性,使得在线教学焕发出了新生事物强大的生命力和活力;从校园到云端,这种突破物理空间的教学模式,或许不失为未来高校教学模式创新的新起点!