談數(shù)字邏輯課程教改實(shí)踐

葉海雄+匡興紅+呂春峰

摘 要 以上海海洋大學(xué)為例，通過對數(shù)字邏輯課程[1-2]的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)、教學(xué)條件、教學(xué)評價(jià)等5個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化改善，以培養(yǎng)學(xué)生在數(shù)字電路設(shè)計(jì)、調(diào)試、測試方面的能力，增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神與團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新意識。課程教改實(shí)踐證明，學(xué)生對改革后的課程滿意率高。

關(guān)鍵詞 數(shù)字邏輯課程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境

中圖分類號：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）20-0104-02

Abstract Set the Shanghai Ocean University as an example， this paper optimizes the course in 5 aspects： the teaching contents， tea-ching methods， practice teaching， teaching conditions and teaching evaluation in order to developer the ability of designing， debugging， testing the digital circuit and enhance the team cooperation spirit and the innovation consciousness. The education reform has proved that the students satisfied highly.

Key words digital logic course； experiment teaching centre； online education environment

1 引言

隨著數(shù)字化在信息時(shí)代迅速發(fā)展，數(shù)字電路已成為各個(gè)地方理工類院校的基礎(chǔ)課程。然而我國本科教育發(fā)展的情況是基礎(chǔ)化、寬口徑化[3]，目前出現(xiàn)課程內(nèi)容量繼續(xù)增加、教學(xué)要求高、課時(shí)數(shù)不斷壓縮的矛盾。為解決這些問題，上海海洋大學(xué)數(shù)字邏輯課程團(tuán)隊(duì)優(yōu)化了課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)、教學(xué)條件和教學(xué)評價(jià)。

2 教學(xué)內(nèi)容

數(shù)字邏輯課程的教學(xué)大綱是依據(jù)教育部的相關(guān)要求，并結(jié)合上海海洋大學(xué)信息學(xué)院學(xué)生的具體情況制定的。該大綱在2014級計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)及空間信息與數(shù)字技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)方案修訂中，精簡了電路基礎(chǔ)理論知識，新增電子設(shè)計(jì)自動化工具的內(nèi)容。課程教材由電氣自動化教研室在康華光教授主編的電子技術(shù)基礎(chǔ)的數(shù)字部分[4]、閻石教授主編的數(shù)字電子技術(shù)[5]和潘松教授主編的EDA技術(shù)與VHDL[6]

的基礎(chǔ)上改編而成。教材著重強(qiáng)調(diào)綜合使用數(shù)字系統(tǒng)，突出培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。教學(xué)內(nèi)容先講數(shù)字系統(tǒng)，后講邏輯元器件，從直觀上讓學(xué)生對數(shù)字系統(tǒng)有整體了解，激發(fā)學(xué)生自學(xué)邏輯元器件的興趣。

3 教學(xué)方法

在課堂教學(xué)過程中，課程采取板書與多媒體課件相結(jié)合的授課形式。教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過通俗簡單的語句解釋特定的專用名詞，在課堂上做小實(shí)驗(yàn)描述定理的含義，通過軟件工具的驗(yàn)證仿真展示復(fù)雜的波形圖。教學(xué)團(tuán)隊(duì)以文字、動畫、圖形等多種形式給學(xué)生展示教學(xué)內(nèi)容以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。對于經(jīng)典電路的分析，重要的例題、習(xí)題的推導(dǎo)解答則采用板書形式，突出重點(diǎn)、難點(diǎn)，給學(xué)生思考的時(shí)間，讓課堂教學(xué)張弛有度、層次分明。為使學(xué)生熟練掌握課堂的知識點(diǎn)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)在課堂進(jìn)行隨堂測驗(yàn)、口試測試，在課后布置習(xí)題、輔導(dǎo)答疑，以督促學(xué)生復(fù)習(xí)已學(xué)知識點(diǎn)?！敖o人以魚，不如授之以漁。”教學(xué)團(tuán)隊(duì)改變以往在課堂上填鴨式灌輸知識的傳統(tǒng)教學(xué)方法，注重提問、互動式教學(xué)方法的研究與實(shí)踐，精心準(zhǔn)備提問和互動的教學(xué)內(nèi)容。通過與學(xué)生在各個(gè)環(huán)節(jié)中的互動，引導(dǎo)學(xué)生思考問題的根源，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，實(shí)現(xiàn)互動教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力。

4 實(shí)踐教學(xué)

數(shù)字邏輯課程的特點(diǎn)是注重學(xué)生的動手能力的培養(yǎng)，在課內(nèi)實(shí)驗(yàn)中主要讓學(xué)生使用集成電路芯片在教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱上構(gòu)建并測試基本電路。為此，課程團(tuán)隊(duì)理論結(jié)合實(shí)踐，要求授課教師兼代實(shí)驗(yàn)，更好銜接理論課和實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容，做到相輔相成。針對計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的特點(diǎn)，除了課內(nèi)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)外，課程特別安排一周時(shí)間的綜合性實(shí)驗(yàn)——搭建最小微機(jī)系統(tǒng)。該實(shí)驗(yàn)著重于在EDA環(huán)境下，用單片機(jī)、時(shí)鐘、內(nèi)存等芯片和總線構(gòu)建一個(gè)以時(shí)序邏輯電路為主的虛擬最小計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用軟件工具對電路進(jìn)行仿真驗(yàn)證。通過該綜合性實(shí)驗(yàn)，既加深學(xué)生對課程內(nèi)容的理解，又達(dá)到理論與實(shí)際相結(jié)合的目的。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識、解決問題的能力，并提供給學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的平臺。

5 教學(xué)條件

課程基礎(chǔ) 在開設(shè)數(shù)字邏輯課程之前，已面向計(jì)算機(jī)信息類專業(yè)開設(shè)多年的數(shù)字邏輯與電子技術(shù)基礎(chǔ)，面向電氣專業(yè)開設(shè)多年的數(shù)字電子技術(shù)及數(shù)字電路綜合實(shí)驗(yàn)，開設(shè)2年的專業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，在教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、教學(xué)資料上已有一定的基礎(chǔ)。

教材選用情況 課程團(tuán)隊(duì)根據(jù)課程特點(diǎn)以及課程內(nèi)容的發(fā)展趨勢，選用適合各專業(yè)的優(yōu)秀教材。結(jié)合現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備和課程設(shè)計(jì)的要求，編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書?？紤]到硬件設(shè)計(jì)的難度，教學(xué)團(tuán)隊(duì)在堅(jiān)持硬件實(shí)驗(yàn)課程的基礎(chǔ)上，增加以EDA設(shè)計(jì)工具使用為背景的課外實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生可以利用自有的計(jì)算機(jī)資源對課程中的實(shí)例或自己感興趣的電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真試驗(yàn)?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)與擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)結(jié)合、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)結(jié)合、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)與課外實(shí)驗(yàn)結(jié)合，就能很好地結(jié)合在一起，避免實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)浪費(fèi)、實(shí)驗(yàn)時(shí)間限制。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境 上海海洋大學(xué)工程學(xué)院電氣工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心已建立模擬及數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，信息學(xué)院已建立計(jì)科、空間專業(yè)計(jì)算機(jī)機(jī)房，擁有電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱、EDA實(shí)驗(yàn)箱及常用電子測量儀表，滿足數(shù)字邏輯課程中硬件電路測試及計(jì)算機(jī)軟件仿真部分的所有實(shí)驗(yàn)條件。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境 在學(xué)校教務(wù)處和現(xiàn)教中心的支持下，課程基本教學(xué)資源已上網(wǎng)，學(xué)生可以從網(wǎng)絡(luò)上直接獲取課程教學(xué)大綱、電子教案、課后測試題等信息。學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺既預(yù)習(xí)課程內(nèi)容，也可以測試已學(xué)過的知識點(diǎn)。教師可以通過該網(wǎng)絡(luò)平臺對學(xué)生進(jìn)行答疑解惑，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)信息分享最新的技術(shù)資料。

師資條件 目前，擔(dān)任本課程教學(xué)的主講教師有2～3人，輔助實(shí)驗(yàn)的教師有2人，教學(xué)督導(dǎo)顧問1人。其中，教授1人，副教授2人；博士3人，碩士2人。課程團(tuán)隊(duì)成員有豐富的企業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，是一支理論和實(shí)踐教學(xué)緊密結(jié)合的隊(duì)伍。該師資隊(duì)伍工作精力旺盛、教學(xué)熱情高漲，具備創(chuàng)建重點(diǎn)課程的師資條件。

6 教學(xué)評價(jià)

課程采用期末筆試與平時(shí)考核（作業(yè)、口試測試和實(shí)驗(yàn)）相結(jié)合的方法對學(xué)生成績進(jìn)行綜合評價(jià)。期末筆試重點(diǎn)考核學(xué)生對基本知識、基礎(chǔ)理論的理解和掌握程度，實(shí)驗(yàn)著重考核實(shí)際的動手能力?？荚嚥辉偈菃我坏匾蕾嚻谀┕P試，而是通過全方位的考核激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性，以考核學(xué)生的綜合能力。

7 結(jié)束語

課程團(tuán)隊(duì)對課程不斷研究和優(yōu)化，以探索與計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)發(fā)展趨勢、新時(shí)期人才培養(yǎng)模式相適應(yīng)的現(xiàn)代課程體系、教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容及評價(jià)方法。教學(xué)改革與實(shí)踐證明，提問式教學(xué)能使學(xué)生深入思考，實(shí)現(xiàn)互動教學(xué)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性，達(dá)到良好的教學(xué)效果。從學(xué)生的反饋來看，學(xué)生對本課程很感興趣，他們認(rèn)為本課程作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，實(shí)踐性強(qiáng)，對將來的就業(yè)非常有益。教師注重啟發(fā)式教學(xué)，重視課外指導(dǎo)，學(xué)生對此課程滿意率高。

參考文獻(xiàn)

[1]鄧春健，李文生，石建國，等.“數(shù)字邏輯電路”教學(xué)改革與實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)[J].計(jì)算機(jī)教育，2009（24）：139-142.

[2]宋偉，朱幼蓮.“數(shù)字電路”課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革探索[J].江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，17（8）：70-73.

[3]盧永揚(yáng)，張桂木.大學(xué)本科教育如何實(shí)現(xiàn)“厚基礎(chǔ)、寬口徑”的培養(yǎng)目標(biāo)[J].遼寧教育研究，2000（S1）.

[4]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2012.

[5]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分[M].北京：高等教育出版社，2014.

[6]潘松.EDA技術(shù)與VHDL[M].北京：清華大學(xué)出版社，2014.