《数字逻辑》课程线上教学实践与研究

石嘉顺

摘 要 《数字逻辑》课程是计算机科学与技术本科专业的数理基础课，在计算机专业硬件课程体系中具有承上启下的作用，课程地位重要，具有较强的代表性。目前，本课程的教学方面，仍然存在一些需要解决的问题。一方面，由于现代电子技术的飞速发展，新技术的不断涌现，极大地丰富了课程的教学内容，使得课程的教学内容不断充实与更新;另一方面，教学计划中的授课时数有所减少，给课程教学增加了难度;同时，不断发展的计算机技术和严峻的就业形势对课程的教学也提出了更高的要求，不仅要求学生具有扎实的理论基础，更要求具有一定的实践能力和创新精神。因此，传统的教学模式，已难以满足时代要求，《数字逻辑》课程的教学模式、教学内容、教学手段、教学方法的改革势在必行，开展线上教学是适应《数字逻辑》课程教学模式改革的新举措。本文基于线上《数字逻辑》课程教学的实践进行了尝试与研究，对《数字逻辑》课程的教学改革有了进一步的认识和预期。

关键词 教学改革;线上教学;数字逻辑;虚拟实验平台

网络教学是以老师为主导，学生为中心的教学模式，可以充分发挥學生的学习主动性、积极性和首创精神，使学生变被动接受知识到主动学习与吸收，对老师的教学水平与要求更高，老师付出的心血会更多。

《数字逻辑》课程的特点是理论与实践并重，课程内容既抽象又具体，逻辑问题的分析与设计具有很大的灵活性，教学内容的多样性决定了教学模式与教学方法的多样性，学生的基础不同，学习特点各异，如果只用一种教学模式和教学方法，难以收到理想的教学效果。

从学生的角度分析，按难易程度，可以将教学内容分为：很难、较难、适中、容易。制订适应《数字逻辑》课程教学大纲，是本课程教学改革的坚实基础。

本次线上教学，是一次《数字逻辑》课程教学改革的亲身体验与尝试，根据教学大纲和OBE教学目标的要求，进行了如下的实践：

1教学内容的精选

线上教学与线下教学有很大不同，学生不能与老师近距离面对面，需要老师对教学内容要做一次全面的筛选，确定重、难点内容，对教学内容做适当增删，同时老师要给予学生提供充分的教学资源，如：参考书、实验指导书等。课前要安排好授课章节，制作与直播相匹配的课件、视频等，准备好授课的软硬件设备，熟悉直播平台的应用，保障线上直播教学的正常进行，由于学生没有纸质教材，老师要查找到相对应的电子教材，提供给学生，否则，教学效果会打折扣。

基于《数字逻辑》课程教学需要解决的问题就是完成数字电路的分析与设计，如何把一个工程问题转化为数学问题，最后用数学代数的方法解决问题，围绕这样一条主线展开教学，训练学生的逻辑、工程应用的思维，树立思维决定了方法、决定了最终结果的理念，同时，鼓励学生拓展思路，积极创新。

例如：在时序逻辑电路的设计中，对一个工程问题，如何把它转换成原始状态图（数学模型）、原始状态表，是数字电路设计的关键。

案例：设计一个4位二进制代码的奇偶检测电路。该电路从输入端X输入4位二进制代码，当每四位代码中含1的个数为奇数时，输出Z为1，否则，输出为0。试建立该电路的Mealy型原始状态图和原始状态表。

案例分析：这是一个时序逻辑电路设计问题。4位二进制代码共有24即16个，每次只能输入一个4位二进制代码，依题目要求，设初始状态为A，从A出发，假如收到4位二进制代码的第一个代码0，输出是0，则状态转移到新状态B;若收到4位二进制代码的第一个代码1，则状态转移到新状态C，输出是0;D表示收到00，如此重复往下，可以得到Mealy型原始状态图（略）[1]。

从Mealy原始状态图可以得到相应的Mealy型原始状态表，如表1所示。

从原始状态表可以清楚看到，每一个状态只接收一条代码，共有15个状态，设计电路需要四个触发器，电路复杂。

仔细分析一下上述原始状态表，我们可以看到，有些状态是等效的，如I与J、M与N等，根据状态等效原则，等效状态可以合并。依此，我们可以对以上方案进行优化，得到新的状态关系。

同样，可以得出相应的原始状态表，如表2所示。

新的Mealy型原始状态表中，只有7个状态，每个状态可以接收多条代码，由于每个四位不同的输入代码在输入的时候是分时的，所以状态也是分时接收的，没有冲突，比较两种方法，后面设计方案只需3个触发器，电路设计大大简化。

本例中，我们可以得到启发，一个状态不是只能接收一条代码，可以记住多条代码，在时间上进行分时就没问题，如此，扩展思维、灵活运用在本课程教学中十分的重要[2]。

2教学方法

线上教学主要采用讲授式、案例式、启发式、讨论式、任务式、协作式、自主式的教学方法相结合，授课采用网络平台直播形式，目前网络直播平台有很多，通过摸索与比较，采用QQ+学习通+钉钉+腾讯会议，在QQ群里，老师可以随时发布通知，学习通--可以用来课前签到、课堂测验、专题讨论、上传各种学习资料、课后作业布置，钉钉--用作直播授课、现场答疑、师生互动，腾讯会议--学生演示实验功能、答辩。

通过本学期的线上《数字逻辑》课程的授课，深深感受到线上授课难度大于线下课堂授课，除了要熟悉用到的教学平台外，还有对突发情况的预判与解决方案，如：网络卡顿、硬件设备故障等，线上授课比线下课堂授课，同样的授课内容占用的时间大约要多10%～15%，因此，为保证教学进度，需要老师酌情处理，每周可以增加2学时的单独答疑时间。

3多种形式的答疑

采用多种辅导答疑方法相结合，辅导答疑对学生掌握课程内容具有重要作用，与学生的交流讨论则能及时准确地掌握学生学习情况，及时解决学生的疑问，这是线上教学的巨大优势，为此，构建了全天候，开放式的辅导答疑和交流体系，学生提问非常踊跃，收到了很好的效果[3]。