“数字逻辑与数字系统”课程教学理念
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“数字逻辑与数字系统”课程教学理念
摘 要 本文在作者多年讲授“数字逻辑与数字系统”课程的基础上，总结了对本课程的看法及在实践中遇到、经历的一些实际问题（包括对兄弟院校的调研），对于此课程的教学特点及对其产生影响的各个方面做了小结，并提出了在实践中证明切实可行的一些做法与经验，故本文是站在一个更高的层次上对相关课程教学的一种探讨，而不是对某一教学内容细节的讨论，作者曾就本课题在2006年“全国高校计算机专业硬件课程教学研讨会”（2006年4月21-23日在清华大学召开）上作大会重点发言，博得第一线教师们的同感，并获一致好评。
关键词 数字逻辑与数字系统 基础 核心 实验
1 定位为基础核心课程
“数字逻辑与数字系统”课程是计算机科学与技术专业及相关专业的基础核心课程，首先定位要明确，对于刚入校的低年级学生来讲，教师一定要有打好其扎实基础的信心、责任与方法，教师不仅要有教好本课程的责任，还要有引导学生入门计算机科学与技术专业的方法与责任，故教人者同时兼顾着指引学习者进大门（计算机学科）与入小门（数字逻辑与数字系统）的责任。
（1）对不同的学校、专业来说，无论是硬件、软件、应用或其他相关专业，各校有自身的基础、底蕴，故对各专业的分类，要求会有所偏重，但“基础”、“核心”应该不可动摇。
（2）无论是本科、专科，还是其他层次类型的学校（公办、民办、独立学院、自考、函授、高职院校）都应重视本基础核心课程的教学。
对“数字电路与数字系统”，教育部在各类相关的教学大纲中均规定为必开课程（其重要性在此也不必多说）。
2 领导的重视程度
各高校计算机院、系领导安排此课程的相对重视程度至关重要。
（1）主讲教师、助教、实验课技师要安排精兵强将。我们可比喻上课效果按下棋的段位来分，教授上课未必是九段，讲师也可以是九段。即要由那些课上得棒并且有责任心的人员进行教学。
（2）有较稳定的教学、研究小组。现在较普遍的问题是有些教师搞科研或因其他原因，常常出差，出现换、停课次数较多的现象，必然影响教学效果。应该建立一些制度，如带实验临时由研究生轮流带不行；教师常出差不行；课程从头至尾必须由固定的老师完成，不能像办讲座式地轮换人员。
（3）领导、教师、实验技师经常要注意学生的反馈意见，随时掌握教与学、示范与动手过程中出现的问题，并及时解决。本课程既要学理论，又要动手做实验，各环节要环环套上。
（4）选一本恰当的教材，在充分尊重主讲教师的基础上，给予一定的把关。虽然计算机及相关专业要开设数字电路课程，但是由于不同的学校、专业的要求，着重点、学生的层次有所不同，在选择教材时也有所区别。这里强调的是“恰当”，即适合学生的层次并经过实践证明选用此教材达到了好的效果。比如我们南京大学计算机系选用的是由科学出版社出版的新世纪高等学校计算机专业教材系列中的《数字逻辑与数字系统》（白中英主编）教材，这是针对普通高校本科生使用的获奖教材，经过论证和试用到正式选定使用，取得了较好的效果。
3 主讲教师一定要负责
选定有丰富教学经验的且有责任心的主讲教师（同时也是相关教研小组的负责人）是关键的一环。
（1）主讲教师要经常与实验师、助教、学生沟通。
（2）相对来说，各角色要分工明确。
①主讲教师是主线、核心队员。
②实验师首先要教会每个学生真正自己动手（这是一道坎，有人会用别人做好的东西去冒充，硬件上手和软件上手不一样，现在电脑很普及，软件上手实践机会多，而硬件要有相应的实验条件提供）做好基础实验；其次才是谁做得更复杂、更好的问题。
③对助教主要要求他发现、总结学生作业及实验中的问题，特别是带有普遍性的问题。
（3）教研小组负责人对各类人员要有考核，亲自与学生沟通，及时了解本教学小组成员的工作成效，比如耐心程度，对学生的态度，设备、器材的损坏率等。
（4）积极与院、系领导打交道，以便保持本课程在获得支持、重视程度、投资更新等方面的地位。
4 结合调查意见
结合学校、教务处等有关部门对学生的教学抽样意见调查，将本课程的得分、评价与其他课程作比较，以便相互促进、提高，本作者所主讲的数字逻辑电路课程在综合评分中总是名列前茅。本课程有自身的独到之处，讲课、实验做得好具有得分优势，而如果不重视实验，做得不好结果正相反。
5 课时的安排要适当
各学校要根据自身的情况及所选用教材的建议课时，综合考虑实际课时的确定。比如我校计算机系所选用的教材参考课时为64学时，我们认为这是最低课时数，我们是偏重软件的学校，对于为数不多的硬件课程要保质保量，主讲教师要根据情况增加课时，应在正常顺序教课的基础上，对于：（1）学生学习中存在的普遍性问题；（2）习题中带普遍性的问题；（3）增加的某些内容、补充的典型例题等由主讲教师在课堂上讲效果好。另一个要注意的问题是现在普遍采用电化教育，上课放投影，教师如果不掌握好进度（往往难以掌握），学生会无所适从，应给一定时间要求学生记笔记，并给予反应上的缓冲时间。我们试过两个班级做记笔记与不记笔记的对比，最终有一定时间记笔记的班级在学习效果、考试成绩方面均优于不记笔记的班级，现在学生普遍不愿记笔记、不愿动手，这是要引起注意的一种新的惰性。
6 激发学生的学习兴趣，调动其积极性
在整个教学的各个环节上要设法激发学生的学习兴趣，从而调动起同学们对本课程的学习、动手作实验的积极性。
（1）通过形象的比喻（要结合内容与进度）激发学生兴趣
比如学习基本逻辑运算及电路时，将其比喻为建高楼，需要先了解砖、钢筋、水泥等基础建筑材料；当学生学到可以设计一些较为简单的电路时，既要肯定又要激励，可比喻为，你可以用砖等基础材料搞创作了，不过还仅仅停留在搭个羊圈、盖个马棚的水平，必须进一步学下去；而在教材基本上讲完后，可比喻为，你现在相当于可以建造人住的普通房屋了，但你要造高楼大厦，建筑精品还需努力学下去。这样类似的比喻学生印象深，已有不止一个已毕业的学生遇见我闲谈时提到教师比喻建筑之事，有的学生对我姓什么都有些模糊，但建筑之事不忘。
（2）激发学生的好胜心
现在的学生普遍好表现，好展示自己，给他舞台，他会用十足的心思。比如讲触发器时，对主从J—K触发器的基本逻辑图，我对学生说，谁5分钟看懂并能正确讲给我听就封他为高手，10分钟看懂水平还可以，15分钟还未看懂就别自己看了；而对维持阻塞D触发器的逻辑图，谁8分钟看懂是高手，12分钟看懂还可以，18分钟还闹不明白就别自己看了。
学生说他学到了相关知识，并能做题目了，我封他水平还可以；要做高手必须用尽量短的时间讲得让别人听懂，这对教师也存在挑战，教师自己懂的东西能否尽快让学生也懂，这是个考验。
（3）结合就业
告诉学生现在硬件越来越重要，其应用范围越来越广，就业机会和工资待遇大有提高，现各大学计算机专业毕业的学生动手能力普遍不够，会编大型程序的人不多，会硬件设计的人就更少了，若想粮袋里的粮食多一些，那就先跟老师把数字逻辑电路这一基础课学好。如果学生拿着自己设计的硬件作品去找工作，往往比拿一软件作品还管用（别人一看你硬件都会设计，那么普通编程也应该没问题）。
7 目前国内高校本门课程普遍存在的一些问题
作者经过对国内各层次的高校数字逻辑电路课程的教学、实践及相关教材的调研，发现了一些问题。
（1）使用教材较为陈旧，讲授内容缺乏时代性。
①教材不少，但更新较慢，有的教师有惰性，不愿轻意换教材或使用更新版本，这与教师太忙，学校重科研、轻教学等多种原因有关。
②出版社与作者对如何更新已有版本的教材缺少沟通。比如涉及到报酬如何算等问题。实际上如果使用同一书的更新版本，既节省教师的备课时间，又有延续性，出版社书的销量也可以增加，这样效果较好，所以出版社应与相关作者建立长期的合作关系。
（2）只讲授“功能部件”级范围，不涉及“数字系统”级范围。
①与教学计划的革新、课时安排有关。
②与主讲教师、助教、实验技师的观念、水平的提高，知识的更新有关。
③与学校设备、器材的经费投入有关（这不完全是任课教师的问题）。
（3）不少院校将本课程交给电子系教师讲授，因而与后续课程不易衔接（理论教学、实践教学都会存在问题）。
①外系教师的责任感通常与本系教师有差别。实验师、助教的配备也有问题，有的学校还可能是私下请的，无工作量、无考核，只给课时费了结；有的可能连实践课内容都砍掉了。
②对不同专业的后续课，培训人才的侧重点会有较大的偏差，比如对软、硬件设计的结合等问题。
③我们应该偏重围绕计算机这一专门的数字系统进行研究，可称是一种纵深研究，而电子系是一种横向的广泛的研究。
（4）硬件设计语言本科生采用ABEL-HDL语言较易掌握，效果较好，而用
VHDL语言效果相对差些。
（5）所用实验设备较为落后，这会涉及到经费的投入问题，有的学校微机购置了许多，而数字电路实验设备却很陈旧，甚至没有。
（6）硬件课程受到挤压，有的地方把数字电路和模拟电路课程合并，有的甚至作为讲座性质或干脆砍掉不上了。这些都是有待规范、解决的问题。
总之，应在把“数字逻辑与数字系统”课程真正作为计算机专业基础核心课的原则下，各校结合自己的情况，在教学、实践的各个环节上引起足够的重视，认识到基石与空中楼阁的含义，如果没有学好先行的基础课，那么后续的专业课也是无法学好的。
8 小结
本文是作者根据自己在多年的教学中对数字电路课程的地位、授课过程中所经历的课程内、外的某些相关问题而进行的总结，以及一些较为成功的经验，并提出了自己的一些独特看法、观点。同时对国内一些不同层次的学校作了调查、研究，借鉴了一些经验，并指出了存在且有待克服的问题，对于那些正在讲授数字电路课程的青年教师或即将讲授本课程的教师是值得一读的。作者自认为是从事计算机教育教学实践中取得的一个小小成果，且具有普遍意义。
参考文献
[1] 白中英. 数字逻辑与数字系统. 北京：科学出版社，2003.
[２] John M. Yarbrough 著. 数字逻辑：应用与设计.李书浩，仇广煜等译.北京：机械工业出版社，2000.
[３] Thomas L. Floyd 著. DigitalFundamentals (英文影印版). 北京：科学出版社，2003.
[４] J. 帕尔默，D. 帕尔曼著. 数字系统导论.陈文楷，徐萍萍译. 北京：科学出版社，2002.
