《数字逻辑》课程教学改革及实践创新研究

徐尚中,丁新慧

（周口师范学院 计算机科学与技术学院，河南 周口 466001）

《数字逻辑》课程教学改革及实践创新研究

徐尚中,丁新慧

（周口师范学院 计算机科学与技术学院，河南 周口 466001）

以周口师范学院为例，分析了《数字逻辑》课程目前存在的问题，对《数字逻辑》课程的教学与实验方法进行了分析和探讨，围绕教材、教学方法和教学手段及实验方法进行一些创新研究并提出一些合理的改革措施.

数字逻辑；教学改革；实践创新

1 引言

《数字逻辑》是计算机本科专业的一门实践性很强的专业基础课程，是深入了解计算机内核的一门最关键的基础课程，是计算机专业知识体系中的一个重要的基础性环节，理解、掌握和拓展这门课程的内容，对学好本专业其他相关课程有着极其重要和深刻的影响.然而近几年来，在许多高校无论是教师教的效果还是学生学的成果都不甚令人满意.因此，《数字逻辑》课程的教学和实验改革势在必行.

2 《数字逻辑》课程面临的现状分析

在计算机专业知识体系中，《数字逻辑》是《计算机组成原理》和《微机原理》的先修课程，开课时间一般为第二学期.然而，由于种种方面的原因，在很多高校往往并不开设该课程，有的高校虽然开设了该课程，但在主观上并未给予高度的重视.难道《数字逻辑》课程真的过时了吗？分析其原因，不外乎以下几个方面：

2.1 部分高校对硬件课程重视程度低

网络化和信息化的发展使得计算机软件领域课程越来越被众多高校所重视，国内很多高校的计算机专业正逐渐发展为“软件工程”和“网络工程”方向.在不少高校，《数字逻辑》经常被当作考查课来对待；也有不少高校甚至不开《数字逻辑》和《微机原理》课程.然而，从最近几年的就业市场反馈的信息来看，计算机软件人才已经供大于求，而熟悉硬件设计的人才则供不应求，嵌入式系统及F P G A设计的专业技术人才备受用人单位青睐，而这些技术的掌握都是以《数字逻辑》为基础的.

2.2 学生的重视程度低，在学习该门课程时缺乏兴趣

目前在不少学生中流传着“硬件难学”、“学了也没用”之类的观点，不少学生认为学好软件将来可以去编程，学好硬件却不知道将来能干什么.在这种思想的支配下，众多高校的计算机专业由于硬件资源及硬件师资又相对匮乏，便自然而然的以“以生为本”为由，忽视了《数字逻辑》课程的教学，使得硬件知识成为学生所掌握的知识体系中的一个缺陷.

2.3 教材内容老化，与相关课程知识缺乏联系

《数字逻辑》课程主要讲述数字逻辑电路的分析和设计方法.多少年来，教材的内容很少发生变化.但是，电子技术的发展是日新月异的，数字逻辑电路的分析和设计方法也在不断的进行革新.我们应该进行知识的更新，把传统的和最新的技术结合起来.21世纪的高等教育正在对专业结构、课程体系、教学内容和教学方法进行系统的、整体的改革，其中，教材建设是改革的重要内容之一.另外，在处理与后继课程相关知识的联系上，现有教材的内容多与其它课程孤立，很少注重和其它相关课程的联系和延伸.比如，在《计算机组成原理》课程中，仅仅有个别知识点让学生感觉到确实与《数字逻辑》存在关联，而在教材内容的安排上，无论是《计算机组成原理》还是《数字逻辑》课程并没有刻意去寻求二者之间知识的连续性.

2.4 教学和实验方法单一

在教学环节上，很多教师仍然在以“满堂灌”的教学方式为主，整堂课以教师为中心，教师将书本上现成的内容、公式、定理、结论讲授给学生，使得学生不能主动地去思考问题，只能机械地去记忆，这也是造成学生丧失学习兴趣的一个主要原因.

在实验实践环节上，大部分教师仍侧重于理论知识的讲授，致使学生在面对具体应用问题时手忙脚乱，在实验方案的选择上，仍以传统验证性实验为主，扩展性不足，使学生无法与实际工程项目接轨，不能主动地解决实际问题.

3 《数字逻辑》课程教学改革及实践创新初探

创新是一个民族赖以生存和发展的重要基础，同样，一门课程的改革与创新也在很大程度上关系着每一个学生的未来发展方向和发展空间.以周口师范学院为例，目前，该校计算机专业共有计算机科学与技术、网络工程和软件工程三个本科专业，其中计算机科学与技术和软件工程专业开设有《数字逻辑》课程，然而这两个专业的学生在接受能力上却有很大差别，同样一门课程，在不同的专业分别讲授时，授课效果却明显不同.这说明，在授课过程中，绝对不能忽视学生的个体差异，教师必须能够审时度势、及时地发现和解决问题，做到因材施教.只有这样，才能圆满的完成教学任务，同时也能学生留下一个更大的发展空间.

3.1 针对不同个体的不同需要，整合教材内容

借鉴其他兄弟院校的教材改革方案，考虑到计算机科学与技术专业与软件工程专业学生的个体差异，目前，周口师范学院在对《数字逻辑》进行教材整合时，可以有两种思路：

3.1.1 针对接受能力较强的计算机科学与技术专业的学生，继续开设《数字逻辑》课程，但要结合学科发展的现状，对教学内容进行合理的调整，注重实用性和适时性，同时要加大实验课程的比例.比如，在知识结构上要实现从分立元件电路为主转到以集成电路为主，从以器件内部分析为主转向以器件外部特性和应用为主.教材内容要与学生特点相适应，教师要紧紧围绕学生的需求去选取教材.[1][2]

3.1.2 针对接受能力较差的软件工程专业的学生，将《数字逻辑》和《计算机组成原理》课程合二为一.教师在教学过程中，根据教学对象的不同合理地删除一些比较抽象难懂的知识，让学生掌握基本的计算机硬件系统的组织结构与工作原理，掌握计算机硬件系统的基本分析与设计方法即可.这样就可以节省大量的时间去开展“订单式”教育[3]，学校根据社会的需求去培养人才，采取校企联合培养人才的方式.以就业为导向，以能力为本位，学校一方面为企业培养了专用人才，同时也解决了学生的就业问题.

3.2 改进教学和实验方法，提倡教学主体的多元化

教学方法的科学性与合理性对教育教学效果起着决定性的作用.教师应在教学中善于思考、积极探索和运用多种教学手段和教学方法，以激发学生的学习兴趣为出发点，努力提高教学效率.同时，作为教学过程的组成部分，教师、学生和社会均应起到相应的作用.

3.2.1 以教师为主体，课堂上提倡“启发式”教学方法

给合周口师范学院软件工程专业学生现阶段存在的问题，学生之所以认为计算机硬件离他们很遥远是因为他们感觉不到计算机硬件与日常生活中遇到问题之间的联系，学生之所以认为计算机硬件知识很难懂是因为很多计算机硬件类课程在授课过程中只侧重于理论知识的讲解，缺乏动手与实践环节.而事实上《数字逻辑》课程的实用性很强，现实生活中的数字产品很多，如交通信号灯、数字显示系统、各类家用电器和计算机等.因此，在课堂上，教师作为教学过程中的主体要充分发挥其引导作用，帮助学生克服“欺软怕硬”[4]的心理.在授课过程中要注意采用现实生活中的实例及遇到的实际问题来激发学生对计算机硬件知识的兴趣，引导学生主动的去学习.

3.2.2 以学生为主体，课外提倡基于“P B L”的学习模式

P B L（P r o b l e m-B a s e d L e a r n i n g）[5]的中文意思是“基于问题学习”，基本思路是以问题为中心来展开学习和教学过程，表现形式是：以学生为主体，以小组讨论的形式，在教师参与和指导下，围绕某一具体问题开展研究和学习，从而培养学生的独立思考能力.在“P B L”模式中，教师是参与者，学生是活动的主体，它要求学生要学会主动地去寻找学习中的问题，然后带着问题，在自己能力所及的范围内概括和应用知识、运用科学的方法去分析和解决问题.在具体的实施过程中，可以有提出问题、分析问题、解决问题、方案讨论和总体评价等多个环节.比如，在具体的逻辑设计中，某个问题的设计可以有逻辑门实现、中规模集成电路实现等多个方法.学生可以在讨论的过程，掌握其方法，比较其优劣.

3.2.3 以社会为主体，提倡任务驱动的实践教学模式

无论是开设哪一门课程，其最终目的都是为社会服务的.任务驱动教学法[6]就是以社会为出发点，使学生在一个经典任务的驱动下，展开实验活动，引导学生由简到繁、由易到难、循序渐进地完成一个项目的设计，实现真正的与社会接轨，从而达到梳理知识脉络和锻炼设计思维的目的.在《数字逻辑》课程任务驱动教学模式中，教师主要负责为学生提供实践教学要求的任务，并介绍相关工具的使用方法.实践教学中的所有任务均来自于学生所学知识的现实应用.教师要认真地把握这些任务的难易程度，包括任务可能涉及的问题和相应的处理经验等等.在这种环境下，教师不再是知识和理论的传授者，而是一个实践任务的向导.只有当学生遇到困难时，教师才进行单独辅导.学生在明确任务后则主动地去学习教材上相关知识、上网查找资料、制定设计方案、再经过不断修改和完善，直到任务圆满完成.这样就能充分调动学生主动学习的积极性.当学生完成任务之后，他们也达到了掌握知识、提高能力的目的.周口师范学院在进行院系调整以后，计算机科学与技术学院硬件师资得到大量了补充，完全有条件针对《数字逻辑》课程开展任务驱动的实践教学模式.

4 结束语

完善计算机硬件课程教学的知识体系、提高学生综合能力是一项系统工程.《数字逻辑》作为计算机专业的一门硬件基础课程，其重要性是不容忽视的.在《数字逻辑》课程的教学和实验中，教师只有善于思考、积极探索并灵活运用多种教学方法和教学手段，因材施教、与时俱进，才能激发起学生的学习兴趣，提高教学效率，更好的完成教学任务.

〔1〕张宵光.电子信息工程专业实践教学改革措施[J].职业技术教育,2008（11）.

〔2〕陈振源.关于《电子线路》教材改革的思考与探索[J].中国职业技术教育,2007（10）.

〔3〕王建林,徐漪平.“订单+冠名办班”人才培养模式的实践与思考[J].职业技术教育,2008（23）.

〔4〕詹瑾瑜,廖建明.数字逻辑课程教学方法研究与探讨[J].计算机教育,2011（2）.

〔5〕季伟东.基于PBL教学模式的数字逻辑课程教学研究[J].计算机教育,2011（22）.

〔6〕肖志勇,杨小玲，等.基于EDA与任务驱动的数字逻辑实践教学模式探讨[J].教育教学论坛,2011（34）.

G 642

A

1673-260X（2012）07-0220-02

周口师范学院校级教改项目（J2010086）