關(guān)于獨立學(xué)院數(shù)字邏輯課程教學(xué)改革的探討

申偉張穎穎杜文娟

（1.鄭州工商學(xué)院 河南鄭州 451400 2.國家電網(wǎng)焦作市修武縣供電公司 河南焦作 454350）

關(guān)于獨立學(xué)院數(shù)字邏輯課程教學(xué)改革的探討

申偉1張穎穎1杜文娟2

（1.鄭州工商學(xué)院 河南鄭州 451400 2.國家電網(wǎng)焦作市修武縣供電公司 河南焦作 454350）

數(shù)字邏輯課程是計算機專業(yè)的一門專業(yè)必修課，而且是計算機組成原理、微機原理與接口技術(shù)等硬件課程的先導(dǎo)課程。針對獨立學(xué)院學(xué)生的實際情況，本文主要從分析學(xué)生層次結(jié)構(gòu)、改變課堂教學(xué)方式、嘗試新穎的實驗教學(xué)形式三個方面來說明改革的必要性。并通過與一本、二本院校教學(xué)方法的比較，提出一種普遍適用于獨立學(xué)院學(xué)生新的教學(xué)和實驗方法。

數(shù)字邏輯；獨立學(xué)院；教學(xué)方法

1 引言

數(shù)字邏輯課程作為計算機專業(yè)的專業(yè)必修課[1]，其在人才培養(yǎng)方案中的地位和作用是非常重要的。①它是計算機組成原理、微機原理與接口技術(shù)、單片機原理及應(yīng)用等課程的先修課程[2]，學(xué)生需要掌握諸如門電路、觸發(fā)器、寄存器、計數(shù)器、運算電路、半導(dǎo)體存儲器、可編程邏輯器件等基礎(chǔ)知識，并將這些理論知識靈活運用到后續(xù)課程當(dāng)中。②學(xué)生在學(xué)習(xí)完這門課程后，能夠拓寬對硬件電路理解的思路，除了基本的課堂理論知識外，還能學(xué)習(xí)到數(shù)字電路普遍的實驗方法。目前，如何培養(yǎng)應(yīng)用型人才是當(dāng)今獨立學(xué)院普遍面臨的問題，如何將學(xué)生在畢業(yè)后順利地送入到工作崗位上也是獨立學(xué)院急需解決的一個問題。

如果按照傳統(tǒng)的教學(xué)模式，勢必會使學(xué)生陷入一種消極的、被動的、效率低下的學(xué)習(xí)狀態(tài)，而且目前獨立學(xué)院基本上都是以培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新性人才為目的。所以，多樣性的教學(xué)改革是所有獨立學(xué)院教師必須面臨的一個問題。

2 獨立學(xué)院學(xué)生特點

獨立學(xué)院指的是企業(yè)事業(yè)組織、社會團體及其他社會組織和公民個人利用非國家財政性教育經(jīng)費，面向社會舉辦的高等學(xué)校及其他教育機構(gòu)。其最主要的特點是不依靠國家財政和省財政，并自負(fù)盈虧。獨立學(xué)院的生源主要是高考成績在300～400分之間的學(xué)生，他們的知識水平、理解能力、動手能力、分析問題和解決問題的能力和一本、二本學(xué)生相比還存在一定差距，主要有以下幾方面的體現(xiàn)：

2.1 自身定位

當(dāng)他們被獨立學(xué)院錄取后，自然而然地從認(rèn)識和心理上就已經(jīng)和一本、二本的學(xué)生區(qū)別開了，雖然都是本科生，但它們這種錯誤的理解已經(jīng)預(yù)示著在求學(xué)階段所學(xué)的知識、所獲取的信息就應(yīng)該比一本、二本學(xué)生差一些。但是他們自尊心強，不肯承認(rèn)自己的不足，也不愿接受他人的批評[3]。

2.2 學(xué)習(xí)動力

從平時的授課情況來看，這些學(xué)生并不能在有限的兩節(jié)課內(nèi)全身心地投入，而是完全按照老師的要求機械地去執(zhí)行，并不能靈活運用。而且在課下，他們也不會花大量時間去復(fù)習(xí)或思考問題。這種惡性循環(huán)最終導(dǎo)致的結(jié)果就是獨立學(xué)院的學(xué)生學(xué)習(xí)的課程、內(nèi)容很多，但是回想起來好像又什么沒學(xué)到。產(chǎn)生問題的原因一方面是學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高，另一方面就是呆板的教學(xué)方法。

2.3 就業(yè)愿望

有了以上錯誤的定位和消極的心態(tài)，再加上不算努力的奮斗，獨立學(xué)院學(xué)生在就業(yè)上的愿望相對來說就低一些。他們只是覺得畢業(yè)了能找到一份好的工作就行，而不太在意從事的行業(yè)是否與本專業(yè)相關(guān)。

從以上幾方面來看，我們作為教育者，如果不能改變學(xué)生的認(rèn)識和想法，那么我們就應(yīng)該從自身入手、從教師入手、從教學(xué)改革入手。嘗試多樣的教學(xué)方法，吸引更多的學(xué)生投入到學(xué)習(xí)中去。

3 理論教學(xué)改革

在進(jìn)行教學(xué)改革前，應(yīng)從整體上把握數(shù)字邏輯課程的特點。從現(xiàn)有的教材來看，該課程主要講解的內(nèi)容有：數(shù)字邏輯基礎(chǔ)、基本門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器、時序邏輯電路、半導(dǎo)體存儲器、脈沖波形的產(chǎn)生與整形、A/D、D/A轉(zhuǎn)換、可編程邏輯器件、硬件描述語言。從內(nèi)容分布來看，該課程主要偏向于理論教學(xué)，穿插著講授一部分硬件描述語言。傳統(tǒng)的教學(xué)方式比較固定，授課教師都較為機械的講解各章節(jié)基礎(chǔ)知識，配以板書和PPT，并以課后練習(xí)作為鞏固知識。這種方法只能使學(xué)生們從蒼白的語句描述中掌握簡單電路的分析方法，一旦涉及到較為復(fù)雜的、綜合性比較強的內(nèi)容時，學(xué)生們往往都素手無策，不能系統(tǒng)性地去分析。

為了解決以上問題，教師在授課過程中可以借助諸如Multisim等軟件進(jìn)行仿真研究。Multisim軟件具有強大的功能，包含數(shù)量眾多的元器件數(shù)據(jù)庫、標(biāo)準(zhǔn)化的仿真儀器、更加簡潔明了的操作、強大的分析測試功能，可將虛擬儀器靈活擴展到電子設(shè)計上，彌補了測試與設(shè)計功能之間的缺口。以一個具體的設(shè)計為例：交通信號燈控制器的設(shè)計。該電路主要由秒脈沖信號發(fā)生、倒計時定時計數(shù)、信號燈轉(zhuǎn)換控制和譯碼驅(qū)動等單元電路組成。傳統(tǒng)的教學(xué)方法只是講解了以上電路的基本原理及應(yīng)用，學(xué)生并不具備將這些電路整合在一起的能力，即便是設(shè)計出來了不能測試出電路的實際功能。所以必須借助Multisim進(jìn)行仿真，通過從元件庫中調(diào)用觸發(fā)器、計數(shù)器、門電路等進(jìn)行原理圖的繪制，最后可啟動仿真，通過撥動預(yù)置時間的開關(guān)可以把通車時間修改為其他的值再進(jìn)行仿真。

借助軟件工具進(jìn)行課堂教學(xué)即可以將抽象的知識形象化，又能增加教學(xué)的趣味性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

4 實驗教學(xué)改革

4.1 傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式及弊端

就目前來看，獨立學(xué)院因為受學(xué)校規(guī)模、資金投入、師資力量等因素的影響，對于專業(yè)實驗室的建設(shè)還有待加強。所以數(shù)字邏輯課程的實驗教學(xué)仍是使用集成度比較高的實驗箱來完成，而且實驗箱上一般使用的是74系列或者CMOS中小規(guī)模集成電路。這種實驗箱要求學(xué)生將所需集成電路元件按照實驗指導(dǎo)書上的內(nèi)容和圖示插入到所對應(yīng)插座上并進(jìn)行連線[4]。學(xué)生能夠?qū)嶋H接觸到真正的集成電路，不用憑空想象，所以對集成電路的功能、實驗效果更加印象深刻，也能提高大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但是對于那些程度較好的學(xué)生，簡單的通過實驗箱來完成驗證性的實驗并不能達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型和應(yīng)用型人才的要求。當(dāng)然也要考慮獨立學(xué)院學(xué)生的程度和學(xué)習(xí)自主性，不能以難度較大的如VHDL語言、VerilogHDL語言配合講解，我們要以實驗箱作為輔助實踐教學(xué)，以動手操作為主要目的，讓學(xué)生能夠真正投入到數(shù)字電路的分析設(shè)計的樂趣中去。

4.2 實驗改革初探

為了達(dá)到這一目的，學(xué)院建設(shè)了以綜合應(yīng)用為目的的焊接技術(shù)實訓(xùn)室，在進(jìn)行完正常的教學(xué)環(huán)節(jié)和實驗環(huán)節(jié)之外，由授課教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容及進(jìn)度進(jìn)行科學(xué)選題并組織學(xué)生統(tǒng)一購買數(shù)字電路相關(guān)套件和元器件，本著難易程度適中、考察全面、具有一定趣味性的原則給出設(shè)計題目[5]。這些題目主要注重于生活實際，是學(xué)生平時普遍見過的東西，比如溫度測量與控制電路設(shè)計、籃球比賽記分牌設(shè)計、八路搶答器設(shè)計、簡易公用電話計時器設(shè)計等，諸如此類接近生活的題目才能提高學(xué)生的設(shè)計興趣。在焊接實訓(xùn)過程中，要求學(xué)生一人一組進(jìn)行設(shè)計、焊接、調(diào)試等工作。通過獨立設(shè)計，可以讓學(xué)生更加熟練的掌握數(shù)字電路的設(shè)計方法及步驟，從真值表的列寫、表達(dá)式的列寫、卡諾圖的化簡，到常用集成電路的選擇及使用，每一步都能對課堂知識進(jìn)行鞏固。通過焊接電路板，學(xué)生們可以初步掌握常規(guī)焊接技術(shù)，雖不能熟練焊接體積較小的貼片元件，但是對于針腳式元器件的焊接會非常熟練。而且當(dāng)學(xué)生們順利地、規(guī)整地將電路板焊接完畢后，他們會感到非常有成就感，畢竟實際的電路板焊接實驗在多數(shù)獨立學(xué)院中受師資、實驗條件等限制不能很順利地開展。最后的調(diào)試工作能夠促使學(xué)生主動去發(fā)現(xiàn)在整個設(shè)計和焊接過程中的問題，并最終找到解決方法。

上述實驗改革方法正在順利地進(jìn)行著，并得到了廣大師生的廣泛好評，體現(xiàn)了獨立學(xué)院在培養(yǎng)較高素質(zhì)、較高創(chuàng)新性和培養(yǎng)應(yīng)用型人才的信心。

5 結(jié)束語

獨立學(xué)院學(xué)生和公辦高校學(xué)生相比有著明顯的劣勢和缺點，但是也有自身顯著的優(yōu)點，比如學(xué)生活潑、富有創(chuàng)造力、雖不具備鉆研精神，但喜歡動手操作，所以本文主要從數(shù)字邏輯理論教學(xué)和實驗教學(xué)兩方面提出了教學(xué)改革思路，并進(jìn)行了必要的嘗試。就目前來看，以本文闡述的教改方式對獨立學(xué)院學(xué)生進(jìn)行授課取得的效果比較令人滿意，也是我們今后繼續(xù)完善的方向。

[1]唐志強.計算機專業(yè)數(shù)字邏輯實驗的改革與創(chuàng)新[J].實驗室研究與探索，2013.

[2]唐 明.認(rèn)識簡單與統(tǒng)一之美-數(shù)字邏輯課程教改談[J].計算機教育，2013.

[3]呂曉娟.獨立學(xué)院學(xué)生特點及管理對策研究[J].成人教育，2005.

[4]盛建倫，劉淑霞.數(shù)字邏輯實驗技術(shù)改革的研究[J].實驗技術(shù)與管理，2015.

[5]季偉東，張軍.數(shù)字邏輯課程的探究性教學(xué)研究與實踐[J].計算機教育，2010.

G642

A

1004-7344（2016）17-0039-02

2016-6-1

申 偉(1983-)，男，河南焦作人，講師，碩士，研究方向為智能控制。

張穎穎（1988-），女，河南鄭州人，碩士，研究方向為數(shù)字圖像處理。

杜文娟（1988-），女，河南焦作人，本科。