高职计算机专业“数字逻辑”实践教学模式的改革

李丽丽，杨云霞，倪慧慧

(合肥经济技术职业学院 电子信息系，安徽 合肥 230031)

1 计算机专业的“数字逻辑”实践课程背景

计算机本身是以数字逻辑电路为主、以逻辑运算为基础的数字型智能化机器。“数字电子技术基础”作为计算机专业的一门职业基础课程，它不但广泛应用于电子计算机、电子测量、仪表、通信、自动控制领域，而且能够应用在日常生活中[1]。该门课又称“数字逻辑电路”，是以逻辑代数为基础，让学生建立逻辑的概念，学会逻辑电路的分析和设计。为后续其他计算机硬件课程打下一定的基础。该门课是建立在数字电路硬件基础上的，因此“数字逻辑”实践是该门课的重要组成部分[2]。

高等职业教育是以技能培训和技术应用为代表的教育，是我国教育的重要组成部分。目前国内很多高职院校的计算机相关专业都开设了“数字电子技术基础”课程，有关“数字逻辑电路”的实践课教学模式研究也有不少[3-5]，但与高职计算机专业相关的“数字逻辑”实践教学模式的研究并不多。

2 “数字逻辑”实践课程学生的学习现状

2.1 学习目标不明确

学生认为计算机专业不应该学习电路知识，对于计算机专业与数字逻辑电路之间的联系并不清楚，且容易“欺软怕硬”[6]，认为计算机主要应该学习软件编程，不应该学习硬件，所以导致学生缺乏学习积极性，不想动手实践，实践的参与程度及实践报告的完善性都不高，以至于实践课的教学效果不理想，课程的通过率也较低。

2.2 基础知识薄弱

“数字电子技术基础”作为计算机专业的一门职业基础课，我校开在第一学期，由于前期缺乏“电工基础”和“模拟电子技术”等有关电路的基本知识储备，学生高中的基础知识又比较薄弱，甚至有部分高中文科学生。普遍认为数字电路比较难学，所以对该门课望而却步，“数字逻辑”实践课教学效果不理想。

3 “数字逻辑”实践课程教学现状

3.1 教学目标不明确

教授计算机专业“数字电子技术基础”的教师往往是非计算机专业教师，对数字逻辑电路与计算机的联系并不清楚，对该门课与后续计算机其他专业课程之间的联系没有仔细研究，导致授课目标不明确，教学内容和教学设计都没有以计算机为导向。授课过程中把数字电路知识以教授电学专业学生的教学方式灌输给学生，学生学习起来困难，教师授课效果也不理想。这也直接导致学生学习目标不明确，学习积极性不高。

3.2 教学内容缺乏设计性、综合性

传统的“数字逻辑”实践课，特别是课内实验，往往以验证性试验为主，缺乏设计性和综合性实验。教师先讲解实验目的、原理步骤等，学生只要按照教师的步骤，被动地把学过的理论知识进行一步步验证，与预期结果一致就可以了。学生并没有对学过的理论知识进行很好的综合应用，也没有理解所学知识与现实生活以及计算机之间的联系，实验过程中没有充分调动学生的主观能动性，学生的思维能力和工作技能也没有得到提升。

3.3 实践考核方式不合理

以往实践课考核成绩以学生最终完成的实验报告为依据，考核方式没有细化，没有充分反映学生在实验过程中的表现和主观能动性差异。这样的考核方式也不能反映学生的实践技能水平，调动学生参与实践的积极性。容易让学生产生实验做不做都一样，学不学都一样的心理，学生厌学，教师倦怠，实践课程教学效果差的恶性循环。

4 “数字逻辑”实践教学模式改革

“数字逻辑”实践包括课内实验(12学时)和课后实训(20学时)部分，能在有限的实践课时内让学生获得理论知识的应用，建立起逻辑电路的概念，学会逻辑电路的分析和设计，理解逻辑电路与计算机的联系，以及让学生获得实践技能和实际工作能力，提高学生参与数字逻辑实践的积极性，文章对计算机专业的“数字逻辑”实践教学模式进行了改革和探讨。

鉴于以上“数字逻辑”实践课程学生的学习现状和教师的教学现状，文章从数字逻辑实践内容、实践模式和实践考核方式3个方面进行了改革。改革思路如图1所示。

图1 教学模式改革思路

4.1 实践内容改革

4.1.1 实践内容以计算机为依据

教师首先要明确教学目标：该门课为计算机后续专业课“微机与接口技术”和“单片机原理及应用”建立了逻辑硬件基础。因此，在理论及实践课教学中，应以逻辑电路与计算机的联系为线索贯穿整门课程。

实践内容应尽量选取与计算机相关的内容，如：加法器的设计、译码器的应用、译码器的扩展及应用、计数器设计、数字电子钟设计等。且在相关实践之前，先在理论课上明确该逻辑电路在计算机中的应用。例如在做译码器的应用实验之前，在讲到译码器的特性和应用时，先例举译码器在内存寻址中的应用。在做加法器的设计实验之前，在讲到加法器的特性和应用时，先例举加法器在CPU运算器中的应用等。相关逻辑电路实践内容及其在计算机中的应用如图2所示。

图2 实践内容在计算机中的应用

4.1.2 实践内容以设计性、综合性为主

在原本以验证性实验为主的基础上，逐步增加设计性和综合性且在计算机中有具体应用的实验内容。如数字电路课内实验中的组合逻辑电路设计——三人表决器的设计、加法器的设计、译码器的应用、计数器设计等，数字电路实训中的血型关系检测电路、译码器的扩展和应用、数字电子钟设计等。实验在数字电路实验平台上，采用TTL中小规模集成电路芯片，让学生完成各项逻辑电路设计、构成和验证，让学生在发挥主观能动性的基础上，对逻辑电路的设计、构成及工作方式有直观的认识和体会。

4.2 实践模式改为项目式模式

将每次实验更改为项目式，课前让学生先预习实验项目内容，查询相关芯片资料及设计方法。课上教师先讲解实验项目的目的、设计原理步骤等，让学生以小组为单位先进行逻辑电路设计，后根据自己的设计挑选芯片，完成逻辑电路的构成和功能验证，最后将整个过程形成总结性的报告。让学生形成项目的分析、设计、实施、验证和总结等能力。提高学生参与实验的积极性，和学生项目化工作的能力。并以此为基础，在学校实验设备(DICE-DD-C5系列)的基础上，将相关的实验实训项目的目的、设备、原理、步骤、数据记录、要求等形成校本实验实训教材。

4.3 实践考核方式改为“过程式”考核方式

课前要求学生预习实验项目内容，查阅相关资料，并完成实验项目报告的项目目的、项目设备芯片、项目原理等内容。在实验教学中采用教师引导为主、指导为辅的方式，让学生独立思考，自主完成实验。

实践考核主要包括课前预习情况、课中学生参与实验的积极性以及实验的完成情况，包括设计性实验中学生在教师的引导下自主设计逻辑电路的完成情况，以及电路的实现及验证情况。实验报告主要反映学生对整个实验项目的总结能力。将学生预习情况、逻辑电路的设计，逻辑电路逻辑功能的实现，实验项目报告的完善性结合起来作为学生逻辑实践“过程式考核”的依据。

例如在数字电子钟的设计实训前，先让学生查阅74系列计数器芯片资料，及数字电子钟设计方法。课上让学生在充分认识实训项目目的的基础上，先以小组为单位进行“纸上谈兵”，在纸上设计出由基本门电路、计数器等构成的逻辑电路，教师对每小组设计进行记录评分，再由学生挑选芯片完成数字电子钟的构建和逻辑功能验证，学生设计数字电子钟成果如图3所示。教师再次对验证的结果进行记录评分，最后综合实训项目报告评分，给出该次实训(实验)总评成绩。实验考核方式如表1所示。而学生逻辑实验分数占整门课平时分的60%，以达到既能反映学生实践过程实情，又能使学生获得实际能力，提高学生的学习积极性和通过率。

图3 数字电子钟设计成果

表1 实验考核方式

5 结语

“数字电子技术基础”本身就是一门实践性很强的课程，而作为计算机专业的职业基础课，其实践课又有其不同于电学专业的特点，需要教师在明确课程定位和教学目标的基础上，让学生充分理解数字逻辑电路与计算机的紧密联系，提高学生参与实践的积极性，培养学生的实践能力和项目化工作能力，以体现出“职业教育”的目标——侧重于实践技能和实际工作能力的培养。