談數字邏輯課程教改實踐

葉海雄+匡興紅+呂春峰

摘 要 以上海海洋大學為例，通過對數字邏輯課程[1-2]的教學內容、教學方法、實踐教學、教學條件、教學評價等5個方面進行優化改善，以培養學生在數字電路設計、調試、測試方面的能力，增強學生的團隊協作精神與團隊創新意識。課程教改實踐證明，學生對改革后的課程滿意率高。

關鍵詞 數字邏輯課程；實驗教學中心；網絡教學環境

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：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

隨著數字化在信息時代迅速發展，數字電路已成為各個地方理工類院校的基礎課程。然而我國本科教育發展的情況是基礎化、寬口徑化[3]，目前出現課程內容量繼續增加、教學要求高、課時數不斷壓縮的矛盾。為解決這些問題，上海海洋大學數字邏輯課程團隊優化了課程的教學內容、教學方法、實踐教學、教學條件和教學評價。

2 教學內容

數字邏輯課程的教學大綱是依據教育部的相關要求，并結合上海海洋大學信息學院學生的具體情況制定的。該大綱在2014級計算機科學與技術專業及空間信息與數字技術專業培養方案修訂中，精簡了電路基礎理論知識，新增電子設計自動化工具的內容。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基礎的數字部分[4]、閻石教授主編的數字電子技術[5]和潘松教授主編的EDA技術與VHDL[6]

的基礎上改編而成。教材著重強調綜合使用數字系統，突出培養學生的綜合能力。教學內容先講數字系統，后講邏輯元器件，從直觀上讓學生對數字系統有整體了解，激發學生自學邏輯元器件的興趣。

3 教學方法

在課堂教學過程中，課程采取板書與多媒體課件相結合的授課形式。教學團隊通過通俗簡單的語句解釋特定的專用名詞，在課堂上做小實驗描述定理的含義，通過軟件工具的驗證仿真展示復雜的波形圖。教學團隊以文字、動畫、圖形等多種形式給學生展示教學內容以提高學生的學習興趣。對于經典電路的分析，重要的例題、習題的推導解答則采用板書形式，突出重點、難點，給學生思考的時間，讓課堂教學張弛有度、層次分明。為使學生熟練掌握課堂的知識點，教學團隊在課堂進行隨堂測驗、口試測試，在課后布置習題、輔導答疑，以督促學生復習已學知識點。“給人以魚，不如授之以漁。”教學團隊改變以往在課堂上填鴨式灌輸知識的傳統教學方法，注重提問、互動式教學方法的研究與實踐，精心準備提問和互動的教學內容。通過與學生在各個環節中的互動，引導學生思考問題的根源，充分調動學生的主觀能動性，實現互動教學，培養學生獨立解決問題的能力。

4 實踐教學

數字邏輯課程的特點是注重學生的動手能力的培養，在課內實驗中主要讓學生使用集成電路芯片在教學實驗箱上構建并測試基本電路。為此，課程團隊理論結合實踐，要求授課教師兼代實驗，更好銜接理論課和實驗課內容，做到相輔相成。針對計算機科學與技術專業的特點，除了課內的基礎實驗外，課程特別安排一周時間的綜合性實驗——搭建最小微機系統。該實驗著重于在EDA環境下，用單片機、時鐘、內存等芯片和總線構建一個以時序邏輯電路為主的虛擬最小計算機系統，用軟件工具對電路進行仿真驗證。通過該綜合性實驗，既加深學生對課程內容的理解，又達到理論與實際相結合的目的。同時培養學生綜合運用知識、解決問題的能力，并提供給學生個性化發展的平臺。

5 教學條件

課程基礎 在開設數字邏輯課程之前，已面向計算機信息類專業開設多年的數字邏輯與電子技術基礎，面向電氣專業開設多年的數字電子技術及數字電路綜合實驗，開設2年的專業實習和畢業設計，在教學經驗、教學資料上已有一定的基礎。

教材選用情況 課程團隊根據課程特點以及課程內容的發展趨勢，選用適合各專業的優秀教材。結合現有實驗設備和課程設計的要求，編寫實驗指導書。考慮到硬件設計的難度，教學團隊在堅持硬件實驗課程的基礎上，增加以EDA設計工具使用為背景的課外實驗環節，學生可以利用自有的計算機資源對課程中的實例或自己感興趣的電路進行設計和仿真試驗。基礎實驗與擴展實驗結合、驗證型實驗與創新型實驗結合、課內實驗與課外實驗結合，就能很好地結合在一起，避免實驗經費浪費、實驗時間限制。

實驗教學環境 上海海洋大學工程學院電氣工程實驗教學中心已建立模擬及數字電子技術實驗室，信息學院已建立計科、空間專業計算機機房，擁有電子技術實驗箱、EDA實驗箱及常用電子測量儀表，滿足數字邏輯課程中硬件電路測試及計算機軟件仿真部分的所有實驗條件。

網絡教學環境 在學校教務處和現教中心的支持下，課程基本教學資源已上網，學生可以從網絡上直接獲取課程教學大綱、電子教案、課后測試題等信息。學生通過網絡平臺既預習課程內容，也可以測試已學過的知識點。教師可以通過該網絡平臺對學生進行答疑解惑，學生可以通過網絡信息分享最新的技術資料。

師資條件 目前，擔任本課程教學的主講教師有2～3人，輔助實驗的教師有2人，教學督導顧問1人。其中，教授1人，副教授2人；博士3人，碩士2人。課程團隊成員有豐富的企業工作經驗和教學經驗，是一支理論和實踐教學緊密結合的隊伍。該師資隊伍工作精力旺盛、教學熱情高漲，具備創建重點課程的師資條件。

6 教學評價

課程采用期末筆試與平時考核（作業、口試測試和實驗）相結合的方法對學生成績進行綜合評價。期末筆試重點考核學生對基本知識、基礎理論的理解和掌握程度，實驗著重考核實際的動手能力?？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學生的學習主動性和積極性，以考核學生的綜合能力。

7 結束語

課程團隊對課程不斷研究和優化，以探索與計算機科學技術發展趨勢、新時期人才培養模式相適應的現代課程體系、教學模式、教學內容及評價方法。教學改革與實踐證明，提問式教學能使學生深入思考，實現互動教學，激發學生創造性，達到良好的教學效果。從學生的反饋來看，學生對本課程很感興趣，他們認為本課程作為一門專業基礎課，實踐性強，對將來的就業非常有益。教師注重啟發式教學，重視課外指導，學生對此課程滿意率高。

參考文獻

[1]鄧春健，李文生，石建國，等.“數字邏輯電路”教學改革與實驗平臺建設[J].計算機教育，2009（24）：139-142.

[2]宋偉，朱幼蓮.“數字電路”課程設計教學改革探索[J].江蘇技術師范學院學報，2011，17（8）：70-73.

[3]盧永揚，張桂木.大學本科教育如何實現“厚基礎、寬口徑”的培養目標[J].遼寧教育研究，2000（S1）.

[4]閻石.數字電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2012.

[5]康華光.電子技術基礎數字部分[M].北京：高等教育出版社，2014.

[6]潘松.EDA技術與VHDL[M].北京：清華大學出版社，2014.