开放式数字逻辑实践教学的改革与探索

李冰 刘晓明

[摘要]数字逻辑实验教学是《数字逻辑》课程教学中的重要环节。开放式的实验教学模式打破了传统的封闭式实验教学管理模式，以设计性和综合性实验为主，综合运用了多种教学方式和考核方式，从而在实验教学过程中调动本科生的学习积极性。本文从开放式实验教学的基本条件、基本方法、开放模式等方面进行数字逻辑开放式实验教学的改革和探索研究。

[关键词]实验教学 创新能力 开放模式

一、引言

数字逻辑与数字电路是我院计算机科学与技术专业的主干课程，是一门理论与实践结合密切的专业技术基础课。它为后续的《计算机组成原理》、《移动计算技术》、《嵌入式系统》等课程提供必要的基础知识。本门课程学习的结果，直接影响着学生对后继课程的学习态度、学习兴趣和学习基础。同时这门课程具有很强的实践性，需要通过大量的实验来加深学生对基本概念、基本原理的理解，为此我院对数字逻辑实验进行了调整，由原来的8学时调整到16学时。

数字逻辑与数字电路的实验教学不仅能够加强学生对理论知识的掌握和应用，而且能够培养学生进行电路分析、设计和解决实际问题的能力。实验室是重要的实验教学资源。传统的实验教学，实验室的利用率不高，只有在上实验课的时候学生才能进入操作，其他时间都是关闭的，造成严重的资源浪费。传统的实验教学沿用理论课教学方法，进行实验目的和内容的讲解，这些实验多数都是验证性的实验，制约了学生的动手能力和创新能力。因此，我校采用了开放式的数字逻辑实验教学模式。

二、开放式实验教学的基本条件

开放式的实验教学基本条件之一，是实验室的开放；实验室的环境开放，是实施开放式实验教学的基本条件。实验室是开放的，学生可以自主地选择时间，进入实验室进行实验操作。因此实验室的开放是开放式实验教学有效实施的保证，这样不但可以提高实验室的利用率，同时提高了教学投资效益；避免了传统教学中大量实验设备闲置的弊端。

开放式实验教学基本条件之二，是实验内容的开放；开放式实验教学强调以学生为中心，在实验内容上，学生有充分的自主权，每个学生能够根据各自基础、兴趣和爱好选择相应的实验内容。这样，学生在开放式实践教学中处于中心作用，有利于调动学生学习的兴趣。开放性实验教学，更注重调动学生学习的主动性，充分发挥学生的创新意识和创新能力，给学生更多机会接触实验设备，更多的机会进行实验的选择、创新和提高，这样才能达到实施素质教育的根本目标。

开放式实验教学基本条件之三，是考核方式的开放；考试是评价教学水平的一个重要手段。评价教学水平的标准是学生是否达到教学目标。因此，教学水平的评价就变成了通过考试来查看学生是否达到教学目标。传统实验考试都是在规定的时间内，抽取与实验内容类似的操作，检查学生对实验的掌握情况。这种应试教育使得很多学生为了考试，重复着简单的实验内容，甚至一些同学死记硬背实验内容，非常不利于学生对知识的活学活用。

考核方式的开放，要求老师首先根据学生所选择教学模式的教学目标进行考核。如果是参加实际项目的学生，则根据学生在项目进行中的阶段性成果，给予最后的成绩。自主选题的学生，可以由学生选择考核的内容，也可以由老师布置题目，这些题目都是理论和实际联系密切的，并且能够调动学生学习的积极主动性的。所有的内容都是提前布置的，给学生足够的时间和空间来进行内容的完成。最后提交考试内容的形式也很多，可以进行汇报、提交论文或学术交流等。

三、开放式实验教学的基本方法

开放性实验教学的模式是强调过程的重要性。它的主要目标是让学生理解，掌握理论知识的研究过程，以探索的方式教会学生这些理论知识。因此开放式的实验教学采用了多种教学方法：理论讲授、实践讨论和结合教学网站资料自学等多种教学方式实现教与学双方的互动。

软工09级学生是我校第一批实施开放式实验教学的学生，学生分成两类：一是参加实际项目的同学，由指导老师先对学生讲解项目的需求分析和所需要的基本理论和扩展内容，然后学生进入课题组，由老师和研究生指导完成实际课题。二是自主选题的学生，我们建立了网络教学平台，通过本课程网站，学生可以获取课程的大纲、教案、教学课件等教学资料，并建立留言板作为师生交流和沟通的平台。针对10级数字逻辑实验，我们又在网站中添加了视频教程，通过premiere软件对老师授课内容进行整理，并增加了前一届参加实际课题的具体案例和优秀的大学生创新实验结果展示。授课教师在讲授课程的基本知识点的同时，要着重讲授课程内容的重点和难点，同时更要注重启发学生科研思路，调动学生学习的积极性，培养学生的主动学习能力和创新能力。

四、开放式实验教学的基本模式

传统的实验教学常常采用验证式的实验方法，学生只是根据实验结果去验证书本上的知识和结论。这种教学模式在培养学生的实践动手能力方面是存在必要性，但同时也存在着局限性，对学生整体的分析能力、综合设计能力和创新能力的培养方面是远远不够的。而创建的开放性实验教学模式是针对传统封闭式实验模式而言的，它重视问题的提出和解决的办法，重视在实验过程中学生的主体地位、重视实验内容与时间的开放性和学生之间与师生之间的交流与协作。

因此开放式实验教学可以让学生对自己感兴趣的方面进行集中的研究，由于实验教学的开放，学生可以不受时间，内容和场地的限制。开放式实验教学营造了一种自主学习的学习氛围。学生利用所学过的理论知识，提出对新问题的看法，再通过对问题进行专门的研究，得出结论。在这个过程中，学生可以得到多方面的锻炼。我校的开放式数字逻辑实验采用两种教学模式。

其一是自主选择型的教学模式，这种实验教学内容分成两个部分，基础和提高两部分。基础部分是对数字逻辑基本门电路、触发器、锁存器和译码器的掌握实验，选作部分是一些难度不大的综合性、创新性的实验。学生通过基本的实验能够对课堂上讲解过的基本知识和基本理论进行验证，同时能够巩固所学知识和理论。这类教学模式的学生在完成基本操作后，都要选择一个开放性实验。在前期实验的基础上再进行创新性的实验。学生可按照试验内容和网络上的教学资料进行自主的实验操作。同时通过留言板等网络教学手段可以在线或给老师、同学留言，进行互动学习。培养了学生分析问题解决问题的技能。

其二是科研型的教学：参与这种教学模式的学生已经具备坚实的理论基础并掌握了基本的实验方法和技能，进入从事相关内容的课题组，在这种模式下，老师和研究生或高年级的本科生可以对其进行指导，并定期开展一些学术方面的研讨会，去解决实际课题。这种开放式的模式既注重学生的基本技能培养，更强调学生的创新能力，解决实际课题的能力。

五、结论

开放式实验教学模式，是以学生为主，教师为辅，为培养学生创新意识和创新能力为目标的实验教学改革，经过我校这两年的初步探索，取得了一定的成效。开放的实验教学模式，老师由原来的传授者变成了辅助者，对于开放性的实验题目，学生的不同，侧重点也不同，有些知识点老师也未必接触过，因此，学生对某一问题进行深入研究，向老师提出一些广度和深度都有别于以往问题时，老师就需要学习和掌握新的知识。与传统的实验教学相比，开放性的实验教学能够促进教师和学生水平和能力的双提高。但仍存在一些问题需要我们进一步完善和解决。我们还会在这种教学模式上继续钻研探讨，为祖国培养更多的创新型人才努力。

基金项目：黑龙江省高等教育教学改革项目《软件工程专业大学生创新实践能力培养模式的研究与实践》

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（作者单位：东北石油大学计算机与信息技术学院 黑龙江大庆）