徐尚中,丁新慧

（周口師范學院 計算機科學與技術(shù)學院，河南 周口 466001）

《數(shù)字邏輯》課程教學改革及實踐創(chuàng)新研究

徐尚中,丁新慧

（周口師范學院 計算機科學與技術(shù)學院，河南 周口 466001）

以周口師范學院為例，分析了《數(shù)字邏輯》課程目前存在的問題，對《數(shù)字邏輯》課程的教學與實驗方法進行了分析和探討，圍繞教材、教學方法和教學手段及實驗方法進行一些創(chuàng)新研究并提出一些合理的改革措施.

數(shù)字邏輯；教學改革；實踐創(chuàng)新

1 引言

《數(shù)字邏輯》是計算機本科專業(yè)的一門實踐性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是深入了解計算機內(nèi)核的一門最關(guān)鍵的基礎(chǔ)課程，是計算機專業(yè)知識體系中的一個重要的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，理解、掌握和拓展這門課程的內(nèi)容，對學好本專業(yè)其他相關(guān)課程有著極其重要和深刻的影響.然而近幾年來，在許多高校無論是教師教的效果還是學生學的成果都不甚令人滿意.因此，《數(shù)字邏輯》課程的教學和實驗改革勢在必行.

2 《數(shù)字邏輯》課程面臨的現(xiàn)狀分析

在計算機專業(yè)知識體系中，《數(shù)字邏輯》是《計算機組成原理》和《微機原理》的先修課程，開課時間一般為第二學期.然而，由于種種方面的原因，在很多高校往往并不開設(shè)該課程，有的高校雖然開設(shè)了該課程，但在主觀上并未給予高度的重視.難道《數(shù)字邏輯》課程真的過時了嗎？分析其原因，不外乎以下幾個方面：

2.1 部分高校對硬件課程重視程度低

網(wǎng)絡(luò)化和信息化的發(fā)展使得計算機軟件領(lǐng)域課程越來越被眾多高校所重視，國內(nèi)很多高校的計算機專業(yè)正逐漸發(fā)展為“軟件工程”和“網(wǎng)絡(luò)工程”方向.在不少高校，《數(shù)字邏輯》經(jīng)常被當作考查課來對待；也有不少高校甚至不開《數(shù)字邏輯》和《微機原理》課程.然而，從最近幾年的就業(yè)市場反饋的信息來看，計算機軟件人才已經(jīng)供大于求，而熟悉硬件設(shè)計的人才則供不應(yīng)求，嵌入式系統(tǒng)及F P G A設(shè)計的專業(yè)技術(shù)人才備受用人單位青睞，而這些技術(shù)的掌握都是以《數(shù)字邏輯》為基礎(chǔ)的.

2.2 學生的重視程度低，在學習該門課程時缺乏興趣

目前在不少學生中流傳著“硬件難學”、“學了也沒用”之類的觀點，不少學生認為學好軟件將來可以去編程，學好硬件卻不知道將來能干什么.在這種思想的支配下，眾多高校的計算機專業(yè)由于硬件資源及硬件師資又相對匱乏，便自然而然的以“以生為本”為由，忽視了《數(shù)字邏輯》課程的教學，使得硬件知識成為學生所掌握的知識體系中的一個缺陷.

2.3 教材內(nèi)容老化，與相關(guān)課程知識缺乏聯(lián)系

《數(shù)字邏輯》課程主要講述數(shù)字邏輯電路的分析和設(shè)計方法.多少年來，教材的內(nèi)容很少發(fā)生變化.但是，電子技術(shù)的發(fā)展是日新月異的，數(shù)字邏輯電路的分析和設(shè)計方法也在不斷的進行革新.我們應(yīng)該進行知識的更新，把傳統(tǒng)的和最新的技術(shù)結(jié)合起來.21世紀的高等教育正在對專業(yè)結(jié)構(gòu)、課程體系、教學內(nèi)容和教學方法進行系統(tǒng)的、整體的改革，其中，教材建設(shè)是改革的重要內(nèi)容之一.另外，在處理與后繼課程相關(guān)知識的聯(lián)系上，現(xiàn)有教材的內(nèi)容多與其它課程孤立，很少注重和其它相關(guān)課程的聯(lián)系和延伸.比如，在《計算機組成原理》課程中，僅僅有個別知識點讓學生感覺到確實與《數(shù)字邏輯》存在關(guān)聯(lián)，而在教材內(nèi)容的安排上，無論是《計算機組成原理》還是《數(shù)字邏輯》課程并沒有刻意去尋求二者之間知識的連續(xù)性.

2.4 教學和實驗方法單一

在教學環(huán)節(jié)上，很多教師仍然在以“滿堂灌”的教學方式為主，整堂課以教師為中心，教師將書本上現(xiàn)成的內(nèi)容、公式、定理、結(jié)論講授給學生，使得學生不能主動地去思考問題，只能機械地去記憶，這也是造成學生喪失學習興趣的一個主要原因.

在實驗實踐環(huán)節(jié)上，大部分教師仍側(cè)重于理論知識的講授，致使學生在面對具體應(yīng)用問題時手忙腳亂，在實驗方案的選擇上，仍以傳統(tǒng)驗證性實驗為主，擴展性不足，使學生無法與實際工程項目接軌，不能主動地解決實際問題.

3 《數(shù)字邏輯》課程教學改革及實踐創(chuàng)新初探

創(chuàng)新是一個民族賴以生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ)，同樣，一門課程的改革與創(chuàng)新也在很大程度上關(guān)系著每一個學生的未來發(fā)展方向和發(fā)展空間.以周口師范學院為例，目前，該校計算機專業(yè)共有計算機科學與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程和軟件工程三個本科專業(yè)，其中計算機科學與技術(shù)和軟件工程專業(yè)開設(shè)有《數(shù)字邏輯》課程，然而這兩個專業(yè)的學生在接受能力上卻有很大差別，同樣一門課程，在不同的專業(yè)分別講授時，授課效果卻明顯不同.這說明，在授課過程中，絕對不能忽視學生的個體差異，教師必須能夠?qū)彆r度勢、及時地發(fā)現(xiàn)和解決問題，做到因材施教.只有這樣，才能圓滿的完成教學任務(wù)，同時也能學生留下一個更大的發(fā)展空間.

3.1 針對不同個體的不同需要，整合教材內(nèi)容

借鑒其他兄弟院校的教材改革方案，考慮到計算機科學與技術(shù)專業(yè)與軟件工程專業(yè)學生的個體差異，目前，周口師范學院在對《數(shù)字邏輯》進行教材整合時，可以有兩種思路：

3.1.1 針對接受能力較強的計算機科學與技術(shù)專業(yè)的學生，繼續(xù)開設(shè)《數(shù)字邏輯》課程，但要結(jié)合學科發(fā)展的現(xiàn)狀，對教學內(nèi)容進行合理的調(diào)整，注重實用性和適時性，同時要加大實驗課程的比例.比如，在知識結(jié)構(gòu)上要實現(xiàn)從分立元件電路為主轉(zhuǎn)到以集成電路為主，從以器件內(nèi)部分析為主轉(zhuǎn)向以器件外部特性和應(yīng)用為主.教材內(nèi)容要與學生特點相適應(yīng)，教師要緊緊圍繞學生的需求去選取教材.[1][2]

3.1.2 針對接受能力較差的軟件工程專業(yè)的學生，將《數(shù)字邏輯》和《計算機組成原理》課程合二為一.教師在教學過程中，根據(jù)教學對象的不同合理地刪除一些比較抽象難懂的知識，讓學生掌握基本的計算機硬件系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)與工作原理，掌握計算機硬件系統(tǒng)的基本分析與設(shè)計方法即可.這樣就可以節(jié)省大量的時間去開展“訂單式”教育[3]，學校根據(jù)社會的需求去培養(yǎng)人才，采取校企聯(lián)合培養(yǎng)人才的方式.以就業(yè)為導向，以能力為本位，學校一方面為企業(yè)培養(yǎng)了專用人才，同時也解決了學生的就業(yè)問題.

3.2 改進教學和實驗方法，提倡教學主體的多元化

教學方法的科學性與合理性對教育教學效果起著決定性的作用.教師應(yīng)在教學中善于思考、積極探索和運用多種教學手段和教學方法，以激發(fā)學生的學習興趣為出發(fā)點，努力提高教學效率.同時，作為教學過程的組成部分，教師、學生和社會均應(yīng)起到相應(yīng)的作用.

3.2.1 以教師為主體，課堂上提倡“啟發(fā)式”教學方法

給合周口師范學院軟件工程專業(yè)學生現(xiàn)階段存在的問題，學生之所以認為計算機硬件離他們很遙遠是因為他們感覺不到計算機硬件與日常生活中遇到問題之間的聯(lián)系，學生之所以認為計算機硬件知識很難懂是因為很多計算機硬件類課程在授課過程中只側(cè)重于理論知識的講解，缺乏動手與實踐環(huán)節(jié).而事實上《數(shù)字邏輯》課程的實用性很強，現(xiàn)實生活中的數(shù)字產(chǎn)品很多，如交通信號燈、數(shù)字顯示系統(tǒng)、各類家用電器和計算機等.因此，在課堂上，教師作為教學過程中的主體要充分發(fā)揮其引導作用，幫助學生克服“欺軟怕硬”[4]的心理.在授課過程中要注意采用現(xiàn)實生活中的實例及遇到的實際問題來激發(fā)學生對計算機硬件知識的興趣，引導學生主動的去學習.

3.2.2 以學生為主體，課外提倡基于“P B L”的學習模式

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“基于問題學習”，基本思路是以問題為中心來展開學習和教學過程，表現(xiàn)形式是：以學生為主體，以小組討論的形式，在教師參與和指導下，圍繞某一具體問題開展研究和學習，從而培養(yǎng)學生的獨立思考能力.在“P B L”模式中，教師是參與者，學生是活動的主體，它要求學生要學會主動地去尋找學習中的問題，然后帶著問題，在自己能力所及的范圍內(nèi)概括和應(yīng)用知識、運用科學的方法去分析和解決問題.在具體的實施過程中，可以有提出問題、分析問題、解決問題、方案討論和總體評價等多個環(huán)節(jié).比如，在具體的邏輯設(shè)計中，某個問題的設(shè)計可以有邏輯門實現(xiàn)、中規(guī)模集成電路實現(xiàn)等多個方法.學生可以在討論的過程，掌握其方法，比較其優(yōu)劣.

3.2.3 以社會為主體，提倡任務(wù)驅(qū)動的實踐教學模式

無論是開設(shè)哪一門課程，其最終目的都是為社會服務(wù)的.任務(wù)驅(qū)動教學法[6]就是以社會為出發(fā)點，使學生在一個經(jīng)典任務(wù)的驅(qū)動下，展開實驗活動，引導學生由簡到繁、由易到難、循序漸進地完成一個項目的設(shè)計，實現(xiàn)真正的與社會接軌，從而達到梳理知識脈絡(luò)和鍛煉設(shè)計思維的目的.在《數(shù)字邏輯》課程任務(wù)驅(qū)動教學模式中，教師主要負責為學生提供實踐教學要求的任務(wù)，并介紹相關(guān)工具的使用方法.實踐教學中的所有任務(wù)均來自于學生所學知識的現(xiàn)實應(yīng)用.教師要認真地把握這些任務(wù)的難易程度，包括任務(wù)可能涉及的問題和相應(yīng)的處理經(jīng)驗等等.在這種環(huán)境下，教師不再是知識和理論的傳授者，而是一個實踐任務(wù)的向?qū)?只有當學生遇到困難時，教師才進行單獨輔導.學生在明確任務(wù)后則主動地去學習教材上相關(guān)知識、上網(wǎng)查找資料、制定設(shè)計方案、再經(jīng)過不斷修改和完善，直到任務(wù)圓滿完成.這樣就能充分調(diào)動學生主動學習的積極性.當學生完成任務(wù)之后，他們也達到了掌握知識、提高能力的目的.周口師范學院在進行院系調(diào)整以后，計算機科學與技術(shù)學院硬件師資得到大量了補充，完全有條件針對《數(shù)字邏輯》課程開展任務(wù)驅(qū)動的實踐教學模式.

4 結(jié)束語

完善計算機硬件課程教學的知識體系、提高學生綜合能力是一項系統(tǒng)工程.《數(shù)字邏輯》作為計算機專業(yè)的一門硬件基礎(chǔ)課程，其重要性是不容忽視的.在《數(shù)字邏輯》課程的教學和實驗中，教師只有善于思考、積極探索并靈活運用多種教學方法和教學手段，因材施教、與時俱進，才能激發(fā)起學生的學習興趣，提高教學效率，更好的完成教學任務(wù).

〔1〕張宵光.電子信息工程專業(yè)實踐教學改革措施[J].職業(yè)技術(shù)教育,2008（11）.

〔2〕陳振源.關(guān)于《電子線路》教材改革的思考與探索[J].中國職業(yè)技術(shù)教育,2007（10）.

〔3〕王建林,徐漪平.“訂單+冠名辦班”人才培養(yǎng)模式的實踐與思考[J].職業(yè)技術(shù)教育,2008（23）.

〔4〕詹瑾瑜,廖建明.數(shù)字邏輯課程教學方法研究與探討[J].計算機教育,2011（2）.

〔5〕季偉東.基于PBL教學模式的數(shù)字邏輯課程教學研究[J].計算機教育,2011（22）.

〔6〕肖志勇,楊小玲，等.基于EDA與任務(wù)驅(qū)動的數(shù)字邏輯實踐教學模式探討[J].教育教學論壇,2011（34）.

G 642

A

1673-260X（2012）07-0220-02

周口師范學院校級教改項目（J2010086）