《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的數理基礎課，在計算機專業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，不斷發展的計算機技術和嚴峻的就業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新精神。因此，傳統的教學模式，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，可以充分發揮學生的學習主動性、積極性和首創精神，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，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圖（數學模型）、原始狀態表，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型原始狀態圖和原始狀態表。

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，設初始狀態為A，從A出發，假如收到4位二進制代碼的第一個代碼0，輸出是0，則狀態轉移到新狀態B;若收到4位二進制代碼的第一個代碼1，則狀態轉移到新狀態C，輸出是0;D表示收到00，如此重復往下，可以得到Mealy型原始狀態圖（略）[1]。

從Mealy原始狀態圖可以得到相應的Mealy型原始狀態表，如表1所示。

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

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

同樣，可以得出相應的原始狀態表，如表2所示。

新的Mealy型原始狀態表中，只有7個狀態，每個狀態可以接收多條代碼，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個觸發器，電路設計大大簡化。

本例中，我們可以得到啟發，一個狀態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、啟發式、討論式、任務式、協作式、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]。