“數(shù)字邏輯”課程體系的研究與探索

馮培祿

摘 要：21世紀(jì)，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)的廣泛開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，對(duì)《數(shù)字邏輯》課程教學(xué)提出了新的要求。作為計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，本文重點(diǎn)分析了“數(shù)字邏輯”課程性質(zhì)、地位、作用及存在的問(wèn)題，并結(jié)合民族學(xué)院教育特點(diǎn)及近十年的教學(xué)實(shí)踐構(gòu)建了其課程體系，該體系突出了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，以提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：數(shù)字邏輯 課程體系 計(jì)算機(jī) 構(gòu)建 教學(xué)質(zhì)量

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2014）2（b）-0000-00

在20世紀(jì)80年代，內(nèi)蒙古自治區(qū)的高等院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)都相繼開(kāi)設(shè)了“數(shù)字邏輯”這門(mén)課程，至今開(kāi)設(shè)的有《數(shù)字邏輯基礎(chǔ)》、《數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)》、《數(shù)字邏輯與數(shù)字電路》、《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》專(zhuān)科及高職是以選修課的形式開(kāi)設(shè)，本科是以必修課的形式開(kāi)設(shè)；講授的內(nèi)容也相同，有的則側(cè)重于數(shù)字邏輯理論知識(shí)的介紹，有的則側(cè)重于數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)及電路設(shè)計(jì)的介紹，有的則兼顧兩者。雖然各院校講授的內(nèi)容各不相同，但是他們對(duì)該課程的性質(zhì)、地位、作用及重要性都有了一定的認(rèn)識(shí)。由于“數(shù)字邏輯”課程已開(kāi)設(shè)二十多年，而且其覆蓋的專(zhuān)業(yè)門(mén)類(lèi)較多，涉及的學(xué)校類(lèi)型各異，因此各校在進(jìn)行“數(shù)字邏輯”教學(xué)時(shí)在一些問(wèn)題上還存在不同的認(rèn)識(shí)，其中的有些問(wèn)題還需要進(jìn)一步研究與探索。

1 “數(shù)字邏輯”課程的地位及作用

學(xué)生對(duì)“數(shù)字邏輯”課程的掌握程度，將直接影響到其自身以后的學(xué)習(xí)、工作及其職業(yè)發(fā)展方向。他是計(jì)算機(jī)科學(xué)與應(yīng)用技術(shù)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要課程。

2 “數(shù)字邏輯”課程體系的構(gòu)建

我們?cè)诜治龊脱芯坎糠指叩仍盒！皵?shù)字邏輯”課程教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，結(jié)合民族學(xué)院教育的特點(diǎn)，構(gòu)建了民族學(xué)院 “數(shù)字邏輯”課程的課程體系。

2.1 “數(shù)字邏輯”課程概述

“數(shù)字邏輯”課程作為高等院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與應(yīng)用技術(shù)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的課程，其目的是使學(xué)生了解和掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀、未來(lái)及研究方法，為學(xué)生今后從事相關(guān)的技術(shù)研究及相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。

2.2 “數(shù)字邏輯”課程性質(zhì)

適用專(zhuān)業(yè)類(lèi)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用及相關(guān)專(zhuān)業(yè)

授課時(shí)數(shù)：54學(xué)時(shí)

實(shí)踐時(shí)數(shù)：36學(xué)時(shí)

實(shí)訓(xùn)時(shí)數(shù)：10學(xué)時(shí)

先修課程：計(jì)算機(jī)組成原理、邏輯學(xué)、數(shù)字電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言（其一）。

2.3 “數(shù)字邏輯”課程內(nèi)容

“數(shù)字邏輯”課程體系應(yīng)由數(shù)字邏輯理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)及實(shí)訓(xùn)三大部分組成。

2.3.1 理論知識(shí)

通過(guò)對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)使學(xué)生系統(tǒng)了解數(shù)字邏輯的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀、未來(lái)及研究方法，從而全面了解掌握數(shù)字邏輯概貌。

從學(xué)科特點(diǎn)、學(xué)科形態(tài)、歷史淵源、發(fā)展變化及知識(shí)組織結(jié)構(gòu)考慮，“數(shù)字邏輯”課程理論知識(shí)應(yīng)涵蓋以下幾方面內(nèi)容：

（1）數(shù)字邏輯基本概念；

（2）數(shù)字邏輯發(fā)展簡(jiǎn)史；

（3）數(shù)字邏輯硬件技術(shù)與軟件技術(shù)介紹。

具體學(xué)時(shí)分配如下表所示。

表1 “數(shù)字邏輯”課程理論講授學(xué)時(shí)分配表

序號(hào) 教學(xué)內(nèi)容 學(xué)時(shí) 學(xué)分 成績(jī)比例

1 邏輯代數(shù)基礎(chǔ) 8 3 60%

2 門(mén)電路 6

3 組合邏輯電路 10

4 觸發(fā)器 6

5 時(shí)序邏輯電路 12

6 脈沖波形的產(chǎn)生和整形 4

7 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 4

8 數(shù)-模和模-數(shù)轉(zhuǎn)換 4

合計(jì) 54

2.3.2 實(shí)驗(yàn)

數(shù)字邏輯技術(shù)和電路設(shè)計(jì)方法是實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)需要學(xué)生掌握的主要內(nèi)容。具體內(nèi)容如下：

（1）TTL集成電路的邏輯功能及參數(shù)測(cè)試；

（2）集成邏輯門(mén)的連接和驅(qū)動(dòng)；

（3）組合邏輯電路的設(shè)計(jì)-采用小規(guī)模集成器件；

（4）數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用；

（5）觸發(fā)器的邏輯功能測(cè)試；

（6）計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用；

（7）移位寄存器及其應(yīng)用；

（8）555定時(shí)器電路及其應(yīng)用；

（9）計(jì)數(shù)譯碼顯示電路的設(shè)計(jì)。

表2 “數(shù)字邏輯”課程實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)分配表

序號(hào) 教學(xué)內(nèi)容 學(xué)時(shí) 學(xué)分 成績(jī)比例

1 TTL集成電路的邏輯功能及參數(shù)測(cè)試 4 1.5 30%

2 集成邏輯門(mén)的連接和驅(qū)動(dòng) 4

3 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)-采用小規(guī)模集成器件 4

4 數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用 4

5 觸發(fā)器的邏輯功能測(cè)試 4

6 計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用 2

7 移位寄存器及其應(yīng)用 4

8 555定時(shí)器電路及其應(yīng)用 2

9 計(jì)數(shù)譯碼顯示電路的設(shè)計(jì) 8

合計(jì) 36

2.3.3 實(shí)訓(xùn)“自動(dòng)電子鐘”

實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的主要目的是訓(xùn)練學(xué)生掌握本系統(tǒng)利用8254定時(shí)/計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的固定頻率的脈沖作為8255可編程芯片的中斷信號(hào)，來(lái)控制數(shù)碼管的顯示及小鍵盤(pán)的按鍵處理，實(shí)現(xiàn)電子鐘的計(jì)時(shí)、按鍵控制等功能。具體內(nèi)容如下：

（1）電子鐘基本功能的實(shí)現(xiàn)；

（2）電子鐘按鍵功能的實(shí)驗(yàn)；

（3）顯示的實(shí)現(xiàn)。

表3 “數(shù)字邏輯”課程實(shí)訓(xùn)學(xué)時(shí)分配表

序號(hào) 教學(xué)內(nèi)容 學(xué)時(shí) 學(xué)分 成績(jī)比例

1 安裝前準(zhǔn)備 2 0.5 10%

2 設(shè)計(jì)電路 1

3 運(yùn)行微指令 5

4 完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告 2

合計(jì) 10

3 結(jié)語(yǔ)

該課程體系是在分析和研究部分高等院校“數(shù)字邏輯”等課程教學(xué)實(shí)踐基礎(chǔ)上構(gòu)建的，但是由于各院校開(kāi)設(shè)“數(shù)字邏輯”、《數(shù)字邏輯基礎(chǔ)》、《數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)》、《數(shù)字邏輯與數(shù)字電路》、《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》等課程時(shí)間不同，并且各個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)都還處于探索研究的階段，因此，該課程的合理性、科學(xué)性及其實(shí)用性還需要我們進(jìn)一步的檢驗(yàn)和不斷的完善。

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