《數字邏輯》課程線上教學實踐與研究

石嘉順

摘 要 《數字邏輯》課程是計算機科學與技術本科專業(yè)的數理基礎課，在計算機專業(yè)硬件課程體系中具有承上啟下的作用，課程地位重要，具有較強的代表性。目前，本課程的教學方面，仍然存在一些需要解決的問題。一方面，由于現代電子技術的飛速發(fā)展，新技術的不斷涌現，極大地豐富了課程的教學內容，使得課程的教學內容不斷充實與更新;另一方面，教學計劃中的授課時數有所減少，給課程教學增加了難度;同時，不斷發(fā)展的計算機技術和嚴峻的就業(yè)形勢對課程的教學也提出了更高的要求，不僅要求學生具有扎實的理論基礎，更要求具有一定的實踐能力和創(chuàng)新精神。因此，傳統(tǒng)的教學模式，已難以滿足時代要求，《數字邏輯》課程的教學模式、教學內容、教學手段、教學方法的改革勢在必行，開展線上教學是適應《數字邏輯》課程教學模式改革的新舉措。本文基于線上《數字邏輯》課程教學的實踐進行了嘗試與研究，對《數字邏輯》課程的教學改革有了進一步的認識和預期。

關鍵詞 教學改革;線上教學;數字邏輯;虛擬實驗平臺

網絡教學是以老師為主導，學生為中心的教學模式，可以充分發(fā)揮學生的學習主動性、積極性和首創(chuàng)精神，使學生變被動接受知識到主動學習與吸收，對老師的教學水平與要求更高，老師付出的心血會更多。

《數字邏輯》課程的特點是理論與實踐并重，課程內容既抽象又具體，邏輯問題的分析與設計具有很大的靈活性，教學內容的多樣性決定了教學模式與教學方法的多樣性，學生的基礎不同，學習特點各異，如果只用一種教學模式和教學方法，難以收到理想的教學效果。

從學生的角度分析，按難易程度，可以將教學內容分為：很難、較難、適中、容易。制訂適應《數字邏輯》課程教學大綱，是本課程教學改革的堅實基礎。

本次線上教學，是一次《數字邏輯》課程教學改革的親身體驗與嘗試，根據教學大綱和OBE教學目標的要求，進行了如下的實踐：

1教學內容的精選

線上教學與線下教學有很大不同，學生不能與老師近距離面對面，需要老師對教學內容要做一次全面的篩選，確定重、難點內容，對教學內容做適當增刪，同時老師要給予學生提供充分的教學資源，如：參考書、實驗指導書等。課前要安排好授課章節(jié)，制作與直播相匹配的課件、視頻等，準備好授課的軟硬件設備，熟悉直播平臺的應用，保障線上直播教學的正常進行，由于學生沒有紙質教材，老師要查找到相對應的電子教材，提供給學生，否則，教學效果會打折扣。

基于《數字邏輯》課程教學需要解決的問題就是完成數字電路的分析與設計，如何把一個工程問題轉化為數學問題，最后用數學代數的方法解決問題，圍繞這樣一條主線展開教學，訓練學生的邏輯、工程應用的思維，樹立思維決定了方法、決定了最終結果的理念，同時，鼓勵學生拓展思路，積極創(chuàng)新。

例如：在時序邏輯電路的設計中，對一個工程問題，如何把它轉換成原始狀態(tài)圖（數學模型）、原始狀態(tài)表，是數字電路設計的關鍵。

案例：設計一個4位二進制代碼的奇偶檢測電路。該電路從輸入端X輸入4位二進制代碼，當每四位代碼中含1的個數為奇數時，輸出Z為1，否則，輸出為0。試建立該電路的Mealy型原始狀態(tài)圖和原始狀態(tài)表。

案例分析：這是一個時序邏輯電路設計問題。4位二進制代碼共有24即16個，每次只能輸入一個4位二進制代碼，依題目要求，設初始狀態(tài)為A，從A出發(fā)，假如收到4位二進制代碼的第一個代碼0，輸出是0，則狀態(tài)轉移到新狀態(tài)B;若收到4位二進制代碼的第一個代碼1，則狀態(tài)轉移到新狀態(tài)C，輸出是0;D表示收到00，如此重復往下，可以得到Mealy型原始狀態(tài)圖（略）[1]。

從Mealy原始狀態(tài)圖可以得到相應的Mealy型原始狀態(tài)表，如表1所示。

從原始狀態(tài)表可以清楚看到，每一個狀態(tài)只接收一條代碼，共有15個狀態(tài)，設計電路需要四個觸發(fā)器，電路復雜。

仔細分析一下上述原始狀態(tài)表，我們可以看到，有些狀態(tài)是等效的，如I與J、M與N等，根據狀態(tài)等效原則，等效狀態(tài)可以合并。依此，我們可以對以上方案進行優(yōu)化，得到新的狀態(tài)關系。

同樣，可以得出相應的原始狀態(tài)表，如表2所示。

新的Mealy型原始狀態(tài)表中，只有7個狀態(tài)，每個狀態(tài)可以接收多條代碼，由于每個四位不同的輸入代碼在輸入的時候是分時的，所以狀態(tài)也是分時接收的，沒有沖突，比較兩種方法，后面設計方案只需3個觸發(fā)器，電路設計大大簡化。

本例中，我們可以得到啟發(fā)，一個狀態(tài)不是只能接收一條代碼，可以記住多條代碼，在時間上進行分時就沒問題，如此，擴展思維、靈活運用在本課程教學中十分的重要[2]。

2教學方法

線上教學主要采用講授式、案例式、啟發(fā)式、討論式、任務式、協(xié)作式、自主式的教學方法相結合，授課采用網絡平臺直播形式，目前網絡直播平臺有很多，通過摸索與比較，采用QQ+學習通+釘釘+騰訊會議，在QQ群里，老師可以隨時發(fā)布通知，學習通--可以用來課前簽到、課堂測驗、專題討論、上傳各種學習資料、課后作業(yè)布置，釘釘--用作直播授課、現場答疑、師生互動，騰訊會議--學生演示實驗功能、答辯。

通過本學期的線上《數字邏輯》課程的授課，深深感受到線上授課難度大于線下課堂授課，除了要熟悉用到的教學平臺外，還有對突發(fā)情況的預判與解決方案，如：網絡卡頓、硬件設備故障等，線上授課比線下課堂授課，同樣的授課內容占用的時間大約要多10%～15%，因此，為保證教學進度，需要老師酌情處理，每周可以增加2學時的單獨答疑時間。

3多種形式的答疑

采用多種輔導答疑方法相結合，輔導答疑對學生掌握課程內容具有重要作用，與學生的交流討論則能及時準確地掌握學生學習情況，及時解決學生的疑問，這是線上教學的巨大優(yōu)勢，為此，構建了全天候，開放式的輔導答疑和交流體系，學生提問非常踴躍，收到了很好的效果[3]。