提高“數(shù)字邏輯與系統(tǒng)”課程的教學(xué)實效

路正蓮， 朱昌平， 張秀平， 董涌波， 齊本勝

(河海大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，江蘇常州213022)

0 引言

廣大高校教師分別從不同的角度對“數(shù)字邏輯與系統(tǒng)”課程的教學(xué)改革進行著積極而有益的探索［1-2］。本文結(jié)合作者的教學(xué)實踐和借鑒他人的經(jīng)驗，廣泛搜集學(xué)生的反饋意見，對“數(shù)字邏輯與系統(tǒng)”課程的理論與實踐教學(xué)方法與教學(xué)實效進行了一系列探索。

1 四法運用的探索與實踐

“數(shù)字邏輯與系統(tǒng)”是所有電類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，實踐性很強。其教學(xué)目標是通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握數(shù)字邏輯與系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識、基本理論、基本分析和設(shè)計方法，訓(xùn)練學(xué)生數(shù)字應(yīng)用電路制作與調(diào)試的基本技能;培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度、科學(xué)思維方式以及創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程提供必要的理論基礎(chǔ)知識和實踐技能，為今后可能從事的職業(yè)打好基礎(chǔ)［2］。該課程具有內(nèi)容多，發(fā)展迅速，應(yīng)用非常廣泛的特點，為使教學(xué)實效得到有效提升，作者進行了實踐探索。

1．1 合理利用多媒體使教學(xué)效果生動化

1．1．1 多媒體運用不當產(chǎn)生的弊端

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和普及，多媒體課件越來越多地應(yīng)用于教育與教學(xué)。當前，幾乎每一位教師和教育工作者都在使用多媒體課件，甚至親自參與制作多媒體課件，因此，多媒體課件的應(yīng)用已經(jīng)對傳統(tǒng)的教學(xué)方式和教學(xué)理念產(chǎn)生了深刻影響［3］。然而，從實際使用情況來看，特別是從工程教育教學(xué)類多媒體課件的應(yīng)用效果和學(xué)生反映的情況看，存在一些比較普遍的問題值得研究解決，具體表現(xiàn)在以下幾方面:

(1)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計不合理，重點難點不突出。多媒體課件對不同內(nèi)容的表現(xiàn)效果是不一樣的。工程類教學(xué)課件中常常出現(xiàn)對素材豐富、易于制作的內(nèi)容所占篇幅較大，而對教學(xué)要求中的某些重點、難點相對表現(xiàn)不足，出現(xiàn)本末倒置、喧賓奪主的現(xiàn)象。某些教師甚至把大段的文字都羅列在多媒體課件上，一眼看去，滿眼文字，直接削弱了學(xué)生的聽課興趣，影響了授課實效。

(2)教師的影響力降低，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。多媒體課件的使用使得某些學(xué)生產(chǎn)生了僥幸心理，認為課堂不仔細聽也沒有關(guān)系，課后直接拷貝老師的多媒體課件自己學(xué)習(xí)就可以，造成了課堂效率低下的不良后果［3］。而實際上，學(xué)生課后自己看課件，對一些難點根本理解不了，直接影響了學(xué)習(xí)效果。

(3)淡化了教師的引導(dǎo)作用，導(dǎo)致學(xué)生的注意力分散。教師在講臺上不僅僅是充當知識的傳遞者，同時更應(yīng)該是學(xué)生學(xué)習(xí)知識的引導(dǎo)者。多媒體課件的使用常常使教師更多地關(guān)注操作屏幕及操作按鈕，容易形成照本宣科的教學(xué)方式，同時，課件不便于針對具體的班次和不同專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)層次調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，因而容易使學(xué)生在課堂上分散注意力，造成不正常的節(jié)奏和教學(xué)進度。

1．1．2 合理利用多媒體使教學(xué)效果生動化

綜上可知，如何合理地利用多媒體課件，已成為教師在教學(xué)過程中應(yīng)該仔細思考的問題。

(1)通過精心設(shè)計，使課件突出重點與難點。教學(xué)實踐表明，對于課程的難點和重點，多媒體課件中只需寫出關(guān)鍵的要點，具體的分析和設(shè)計電路過程，采用黑板板書。這樣做，首先可以避免滿屏文字給學(xué)生帶來的視覺疲勞;其次可以幫助學(xué)生更有效地在課上消化知識點。如教師在講授組合電路的分析和設(shè)計、時序電路的分析和設(shè)計時，均在黑板上逐步進行分析和設(shè)計;最后也避免了部分學(xué)生認為“課堂不仔細聽也沒有關(guān)系，課后直接拷貝老師的多媒體課件自己學(xué)習(xí)就可以”的僥幸心理，因為如果課堂不仔細聽，拷貝了老師的多媒體課件自己也無法進行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，從而只能上課認真聽講，這樣也提高了課堂效率，改善了學(xué)習(xí)效果。

(2)通過波形的分段相繼顯示，提高教師對學(xué)生的影響力。由于數(shù)字電路課程有許多畫波形的內(nèi)容，為了節(jié)省時間，又能使學(xué)生明白輸出的波形是如何得到的，可以利用多媒體技術(shù)使波形一段一段地出現(xiàn)，分析到哪兒，哪一段的波形出現(xiàn)，達到與黑板上板書相同的效果，但卻節(jié)約了畫幾個已知波形的大量時間。通過多媒體課件與黑板板書的有機結(jié)合，相互取長補短，可以更好地提高講課效果。

(3)通過對多媒體課件的美工設(shè)計，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的注意力。在制作和使用多媒體課件過程中，應(yīng)注意把美學(xué)知識的運用，通過多媒體課件體現(xiàn)在課堂教學(xué)當中，把呆板枯燥的教學(xué)內(nèi)容變得生動形象，有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。如可以把不同章節(jié)的大標題做出動感效果，用來加強課件的美觀性以及明確章節(jié)的變化。課件設(shè)計中適當?shù)丶尤胍恍﹦赢嬓Ч@樣更直觀而且便于理解。例如用簡單形象的動畫來演示邏輯電路的輸出狀態(tài)與輸入變量的邏輯關(guān)系，既能達到簡短文字與口述無法達到的效果，又能讓學(xué)生獲得非常直觀的感受和深刻記憶。還可以加入一些配音，如按鈕聲音來引起學(xué)生的注意。

好的多媒體課件要保持簡約而不簡單，簡約是指文字簡練并表達清晰，圖形概括卻形象生動，配音種類量少而細膩。文字、圖片、動畫的排放都不是簡單放置，而是細致考慮了其與周圍環(huán)境的均衡美感、對比美感及統(tǒng)一美感［4］。

1．2 運用比擬使抽象概念形象化

形象地比擬是加深對抽象概念理解的重要方法。在課堂教學(xué)中常常引入一些貼近生活的比擬可以幫助學(xué)生理解理論問題，這種形象化的比擬能夠較好地啟發(fā)學(xué)生積極思維，活躍課堂教學(xué)氣氛，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如，在講譯碼器的輸出端低電平有效時，教師講:這就像叫一個同學(xué)的學(xué)號，對應(yīng)的同學(xué)立刻蹲下去，而其他同學(xué)都是坐著的，這樣，被譯到的同學(xué)就和其他同學(xué)區(qū)別開了。再比如，在講基本RS觸發(fā)器的功能時，若R端有效，則觸發(fā)器狀態(tài)是復(fù)位狀態(tài)0，若S端有效，則觸發(fā)器狀態(tài)是置位狀態(tài)1，若R、S兩端均無效，則觸發(fā)器狀態(tài)保持不變，而若R、S兩端同時有效，由于門電路傳輸時間無法確知，存在競爭問題，不能確定觸發(fā)器的下一種狀態(tài)，所以不允許兩端同時有效。若單純死記硬背，效果不好，在給學(xué)生講解了原理之后，教師就在黑板上畫波形進行講解。當R端有效，哪怕是很短暫的一段時間后又無效，而觸發(fā)器狀態(tài)一直是復(fù)位狀態(tài)0，以及當S端有效，也哪怕是很短暫的一段時間后又無效，而觸發(fā)器狀態(tài)一直是置位狀態(tài)1時，教師講:這就是說，只要你來過，教師就記住了你，這就是觸發(fā)器的記憶功能。同學(xué)們聽后，心領(lǐng)神會地笑了。實際上，教師真的希望記住他教過的每個同學(xué)。

1．3 注重實踐使電路功能可視化

眾所周知，“數(shù)字邏輯與系統(tǒng)”是一門實踐性很強的課程，但傳統(tǒng)教學(xué)模式中，以理論教學(xué)為主，實踐教學(xué)為輔。這種過于側(cè)重理論教學(xué)的模式越來越不利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新意識和工程創(chuàng)新能力。為改變這一現(xiàn)狀，作者從教學(xué)模式上進行了探索。

1．3．1 運用仿真增強學(xué)生實踐整體認識

若在課堂教學(xué)過程中，利用相應(yīng)的軟件對一些難以理解的理論知識進行仿真實驗，對于激發(fā)學(xué)生興趣、增強學(xué)生實踐能力、幫助學(xué)生理解教學(xué)難點是一個很好的手段。講完555定時器應(yīng)用時，由于理論比較抽象，僅靠老師單調(diào)重復(fù)地講解，學(xué)生死記硬背，效果不佳。利用仿真軟件EWB設(shè)計出定時顯示電路如圖1，由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器作為74160計數(shù)器的時鐘脈沖，計數(shù)結(jié)果通過7447顯示譯碼器驅(qū)動LED數(shù)碼管進行顯示，并可同時監(jiān)測計數(shù)脈沖的波形和頻率。這樣將仿真引入課堂教學(xué)，會使原本枯燥的內(nèi)容變得生動直觀，整個過程一目了然，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深記憶和理解，更能發(fā)揮學(xué)生的觀察力、創(chuàng)造力等，達到事半功倍的效果［1］，而且也解決了長期以來理論教學(xué)不能與實驗同步進行的矛盾。

圖1 定時顯示電路

1．3．2 教室與實驗室并用增強學(xué)生實踐直觀認識

傳統(tǒng)的課程教學(xué)主要集中于教室內(nèi)講授理論，重視的是理論知識體系的系統(tǒng)掌握。所有電路均集中于書本、黑板和PPT，這種方式以教師授課為主，學(xué)生只能被動的接受知識，很難激發(fā)學(xué)生的求知欲。作者在教學(xué)中可將部分課堂轉(zhuǎn)移至教學(xué)或科研實驗室進行，教師結(jié)合實際操作中的問題現(xiàn)場進行講授和指導(dǎo)，使電路不再是呆板的圖紙，而是設(shè)備或樣機中一塊非常重要的組成部分，尤其去掉某一連接點后，設(shè)備或樣機出現(xiàn)的故障現(xiàn)象演示，更是讓學(xué)生興趣大增。這樣可以解決學(xué)生實驗學(xué)時緊張的問題，還可以在上課的同時充分利用教學(xué)和科研實驗室的資源。

1．3．3 課內(nèi)外結(jié)合增強學(xué)生實踐能力

在對電路有了整體與直觀認識后，學(xué)生親手實踐的積極性會大增，乘勢鼓勵學(xué)生參加學(xué)科競賽。課內(nèi)對課程相關(guān)的賽事內(nèi)容引入課堂，并請獲獎學(xué)長來教室為大家談參賽體會，并布置與學(xué)科賽事相關(guān)的課外作業(yè)。實驗室為學(xué)生構(gòu)建學(xué)科賽事訓(xùn)練平臺［12］，設(shè)立專題實驗室、創(chuàng)新實驗室和開放實驗室，為大學(xué)生從事科技創(chuàng)造活動提供堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)條件，營造良好的學(xué)術(shù)科技環(huán)境。

1．4 重視細節(jié)使教學(xué)過程精致化

俗話說:“細節(jié)決定成敗”。教學(xué)過程中一些細節(jié)如注意到了，對整個教學(xué)過程將起到很好的輔助作用。

1．4．1 課前激勵，人文教育滲透到理工科教育中

每次上課前在屏幕上展示一些激勵同學(xué)們的話。如:“人生不可能總是一帆風(fēng)順，有陽光的照耀也有風(fēng)雨的侵襲。有的人在困難面前退縮了，于是困難成了他的絆腳石，成了他抱怨消沉的理由;有的人則不甘于沉寂，他總是能夠在困境中奮起，在挫折中愈戰(zhàn)愈勇，于是，困難變成了他前進的動力，最終獲得了成功”，“堅持自己該做的事情，是一種勇氣;絕對不做那些不該做的事情，是另一種勇氣。”等等。在所收集的課堂反饋意見中，有些同學(xué)寫到:“課前屏幕上的一些格言警句，對我們在做人做事方面很有幫助”。利用等待上課的幾分鐘時間，把人文教育無聲地貫穿到理工科教育中，對同學(xué)們有一定的啟迪和促進。

1．4．2 鼓勵學(xué)生，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性

課堂教學(xué)的目的是為了讓學(xué)生更好的自由全面發(fā)展，成為更好的自己。每位學(xué)生均有理想、追求、信念和特長。教師應(yīng)采取合適的方法充分了解每位學(xué)生的所思所想、特長與興趣，上課時根據(jù)學(xué)生的特點提問，并及時在全班表揚，使學(xué)生自尊心和學(xué)習(xí)積極性有效增強。由于高校擴招，小班授課尚有困難，100多人的大班授課，要教師了解全體學(xué)生確實很難。朱昌平老師在授課時采取了制作特色點名冊的辦法，將每個學(xué)生的學(xué)號、姓名、照片、特長、電話一一列入，并8人一組，每次課由一位同學(xué)輪流任小組長，教師重點關(guān)注組長，培養(yǎng)組長，然后由組長將教師的重點培養(yǎng)傳達到小組其他同學(xué)，這一做法受到學(xué)生一致好評。

1．4．3 收集反饋，加強師生交流互動

對學(xué)生應(yīng)以鼓勵為主，譬如在下課前選幾位學(xué)生反饋學(xué)習(xí)意見，并在下一次上課時將學(xué)生意見公開講述，讓學(xué)生感到受老師重視，因而學(xué)起來更加認真。

朱昌平等老師多年來堅持每次課后均及時收集全體學(xué)生書面反饋意見，他認為:教學(xué)的本質(zhì)是心智交流，是將教師和學(xué)生都作為主體，以教學(xué)內(nèi)容為媒介的交互活動。教師在課堂教學(xué)中通過師－生、生－生的互動，學(xué)生才能在這種交互活動中高效地掌握學(xué)科的原理、思想方法，達到知識、能力、智慧的提升。老師應(yīng)成為學(xué)生學(xué)習(xí)的伙伴、激勵者、調(diào)控者和朋友［5-8］。

2 結(jié)語

在“數(shù)字邏輯與系統(tǒng)”課程教學(xué)中，采用了以上教學(xué)方法后，學(xué)生的興趣、積極性和主動性明顯提高。如何通過課堂和實踐教學(xué)使全體學(xué)生得到知識、能力和智慧的提升，使個人的潛力有效發(fā)揮，尚有許多問題需要探究。教師只有在工作過程中不懈探索研究，一點一滴地積累，不斷吸取發(fā)達國家和地區(qū)的先進教學(xué)經(jīng)驗，并重視實踐教學(xué)活動的密切配合［9-15］，教師個人教學(xué)能力才能不斷進步，課堂的教學(xué)質(zhì)量才能逐步提高，高等教育才能滿足“人-社會-自然”和諧發(fā)展的需求。

［1］ 劉桂萍．《數(shù)字邏輯與系統(tǒng)》課堂教學(xué)研究［J］．科技信息，2008(26):211-214．

［2］ 徐健寧．關(guān)于《數(shù)字邏輯與系統(tǒng)》課程教學(xué)設(shè)計的思考［J］．科學(xué)教育，2008(11):29-30．

［3］ 于雪蓮，顧國華．《光電子技術(shù)》教學(xué)方法的探討［J］．高教論壇，2009(9):77-81．

［4］ 羅 飛，羅 皓，萬楚婷，等．教育教學(xué)中多媒體課件的設(shè)計與應(yīng)用現(xiàn)狀及對策［C］//2010 International Conference on Engineering Education and Educational Technology(EEET2010):113-116．

［5］ 朱昌平，周 浩，朱陳松，等．卓越計劃之課后輔導(dǎo)“三環(huán)”過程實施方案［J］．實驗室研究與探索，2012，31(6):127-132．

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［11］ 劉玉宏，朱昌平．課內(nèi)外相結(jié)合的電子技術(shù)實驗和課設(shè)改革實踐［J］．實驗室研究與探索，2011，30(5):124-126，129．

［12］ 朱昌平，曾曉陽，劉 艷．通過“六大賽事”促進IT大學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的提高［J］．實驗室研究與探索，2009，28(11):13-16．

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［14］ 劉 艷，朱昌平，張 超，等．構(gòu)建優(yōu)良的學(xué)生自主創(chuàng)新平臺［J］．實驗室研究與探索，2008，27(5):7-8-52．

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