数字逻辑课程的在线数字化平台建设

数字逻辑课是计算机类本科专业的核心课程之一，其学习内容涉及数字系统基本原理及设计、应用等，具有很强的工程实践性[1]。

计算机科学与技术专业的数字逻辑课是计算机组成原理、FPGA 技术与应用、计算机组成原理课程设计等课程的选修课[2]，通过对本课程学习，学员将掌握数字技术方面的基本理论知识、数字系统的基本分析和设计方法，能够综合运用数字逻辑与数字电路设计的知识分析、解决应用设计问题，形成工程性设计方面的基本素养。

课程涉及的逻辑代数、门电路基础等内容比较抽象，对学员的理论掌握程度要求较高；组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析与设计等内容与应用问题结合较多，要求学员具备较强的工程设计能力。

一方面，由于对应用问题的抽象能力不足、对硬件设计语言的掌握不够灵活，学员在分析、设计问题时，应用理论知识解决复杂应用问题的难度较大，如不能在计算机组成原理课程设计中熟练运用理论知识进行控制器等部件的设计、仿真测试出现问题时对逻辑错误的排查和纠正能力较差、所设计的功能器件优化程度不高等。

因此，需要借助有效手段强化学员对理论知识的深入理解和灵活掌握。

另一方面，随着核心课程体系的优化、相关课程教学内容的贯通整合，理论教学学时被压缩，导致师生课堂交流互动的时间也被减少，而这一环节对于学员灵活掌握理论知识十分重要。

因此，需要为师生创造能够“分时”学习与交流的平台，保证师生互动和教学质量，同时也为学员养成良好的自主学习习惯提供氛围，形成学习网络[3]。

为此，教学团队提出数字逻辑在线教学平台建设方案。

一、数字逻辑课程在线数字化平台建设的必要性随着“互联网+”与高校教育教学的结合，在线教育生态环境逐步形成[4]，我国各高校相继将在线教学平台建设作为推动人才培养模式改革和提高教学质量的有效途径[5]。

在线教学平台具有开放式、分布式、灵活性等特点[6]，为学员提供在线的智能化个人学习系统[7]，支持学员自主学习课程，也可以作为课堂教学的辅助手段，方便教学资源共享、师生分时互动，可以统计和分析学员的自学与自测情况，有利于借用各种媒体形式充分调动学员的学习兴趣和主动性，加强学员对重点、难点的理解，并强化其理论与实际工程应用的联系。

目前，国内在线教学平台建设已形成一定规模，如“中国大学MOOC ”“学堂在线”“雨课堂”等[8]，现有平台在功能上基本健全，包括可供学习的系统、完整的资源、可供师生互动和生生互动的讨论区、完善的考核评价体系及相应的管理机制等，还可对学员的学习行为与效果进行记录和数据分析。

目前，工科本科专业核心课程仍以课堂授课为主，如数字逻辑课，随着专业知识体系的进一步完善，学员对教学的期望与要求有所更新[9]，有限学时的课堂集中教学已不能满足学习需求，在线教学成为课堂教学的必要补充，其提供的资源和功能可满足学员自主学习理论知识的需求。

与此同时，登录课程在线平台的学员，具有鲜明的构成群体复杂性特点，正常修读、重修与自学学员的学习需求不同、对不同章节学习内容各有侧重，其学习行为也有所差别，在线课程平台的学习资源既要在内容上与课堂教学一致，又要考虑到学习需求的差异性，充分利用网络平台可分时共享资源的特点，对知识点进行合理划分与整合。

登录课程在线平台学员的在线学习目的、学习行为特点如表1所示。

表1登录课程在线平台学员的在线学习目的、学习行为特点此外，数字逻辑课的教学是以培养学员的基本工程设计素养为目标的[10]，由于课堂教学受学时限制，使得对学员实践能力的培养被弱化，如何在在线教学环节弥补这一不足，是数字逻辑课在线教学平台建设的重要课题之一。

因此，教学团队将数字逻辑在线教学平台建设分为两部分，第一个建设期进行优质课程资源建设，第二个建设期进行课程优质案例库建设。

作者简介：武曲（1982—），女，汉族，山东嘉祥人，博士。

注：本文系山东省本科教改项目（编号：M2018X139）；青岛理工大学本科课程在线数字化建设项目（编号：F2017-036，F2017-023，F2017-035）；青岛理工大学本科课程优质案例库建设（编号：F2018-055，F2018-054）。

摘要：为了使学员最终牢固掌握数字系统基本原理，并能综合运用数字逻辑与数字电路设计的知识分析、解决应用设计问题的数字逻辑课程培养目标，文章在分析数字逻辑课程在线数字化平台建设的必要性的基础上，提出了数字逻辑课程的在线数字化平台建设的具体方案，包括在线教学平台建设、在线教学资源建设、优质案例库建设三个方面。

关键词：数字逻辑课程；在线数字化平台；课程资源；案例库中图分类号：G64文献标志码：A 文章编号：2095-6401(2019)02-0103-03数字逻辑课程的在线数字化平台建设武曲1，宋传旺1，李先春2，巩玉玺1*，张楠1，林孟达1（1青岛理工大学信息与控制工程学院，山东青岛，266520；2胶州市广播电视台，山东青岛，266300）DOI ：10.16681/ki.wcqe.201902059学员特征在线学习目的学习行为特点正常修读正常修读考试未通过自学预习补充课堂学习通过重复学习掌握知识，通过补考通过独立学习掌握课程基本原理、方法学习课程中的某一节复习课程中的某些知识点复习之前修读中薄弱的章节系统学习课程全部内容１０３二、数字逻辑课程的在线数字化平台建设（一）在线教学平台建设目前，数字逻辑已在本校在线课程中心建设有教学平台，如图1所示。

该平台建设致力于为师生开展网络辅助教学服务提供支撑，支持教师与学员进行网上互动式教学活动。

该平台具备向学员提供支持网络辅助学习的资料管理和学习管理的功能，如浏览查阅辅导材料、发起在线讨论互动、参与在线测试等；向教师提供支持网上教学的资料管理和课程管理功能，如布置作业、网上答疑、建立在线测试、发起讨论互动、永久保留各项网上学习痕迹和各项统计消息等，从而拓展教学空间，扩大师生视野。

（二）在线教学资源建设1.课程基本信息。

数字逻辑在线教学平台已试运行两个学年，目前已具备较完善的课程基本信息，如图2所示。

考虑到开课专业(计算机科学与技术、网络工程、软件工程等)教学目标和培养要求可能有所差异，各专业均提供了课程基本信息，包括相应的课程简介、教学大纲、PPT 形式的讲稿，以及对各章节知识点的详细说明。

不同专业和不同需求的学员可以通过查看课程简介、教学大纲等信息了解课程理论教学与实验教学的内容及学时分配、课程的性质及其先行课与后继课、课程的任务及每章节的教学要求、独立课设实验内容等。

在教学资料中提供了与课堂教学一致的PPT 形式讲稿、实验指导书与实验软件安装文件。

在答疑论坛中，可以与教师或其他学员讨论交流。

有自学需求的学员也可通过在线报名方式参加课程学习。

课程平台对全校师生免费开放，以供借鉴和指正。

2.重点章节教学视频与难点知识解读视频。

除了完整的教学课件，数字逻辑在线教学平台还为学员提供了重点章节的教学视频，如图3所示。

包括课堂教学的视频记录、课外针对重点知识进行深入讲解所录制的视频或其他网络共享的影音文件等，使知识展示更形象生动，便于学员在整体把握课程知识脉络的同时深入理解知识点的内涵和工程意义。

3.习题与自测。

课程网站具备学习资料的共享接口，为学员提供自主学习平台，便于教师设置典型题目，通过问题导向的学习模式拓展课堂教学，具体包括习题库建设、试卷库建设等，如图4所示。

其中，试卷由习题库中抽取的若干习题组成，试卷的性质可以是作业，也可以是阶段性测试。

教师编辑习题时，可一并编辑参考答案，在布置作业或测试时系统可自动评分，节省客观题的批阅时间。

主观题目的解答，允许学员在线编辑公式或设计图等，还提供了将解答过程书写后拍照上传的接口，为学员练习提供灵活便利的互动学习方式。

（三）优质案例库建设为培养学员形成基本的工程设计能力和综合运用知识解决实际问题的专业素养，数字逻辑在线教学平台在实验模块中预留了应用案例接口，以期在课程网站中展示经典设计性题目，帮助学员更好地理解课内实验，并将所学的各章知识点融合在一起，使学员从整体上把握课程核心内容、理解数字逻辑课在各专业课程体系中的地位和作用。

1.基础应用案例设置。

数字逻辑课程具有较强实用性，较常见的简单的数字系统均可作为教学中的设计案例，如图1数字逻辑在线教学平台图2课程基本信息１０４交通灯、投票系统、数字电表、电子数字显示系统等[11]，其设计难度稍大于课内实验，比课内实验更具有应用背景。

以常见的简单的数字系统为例，设定设计需求，形成基础应用案例库，学员对简单数字系统进行设计后，可基于EDA 工具完成对系统的测试验证和优化，如Logisim 、Quartus 、Multi －sim 等，也可向开放实验室预约使用实验箱进行测试。

通过基础应用案例设计训练，学员能够强化掌握基本器件的使用，如编码器、译码器、触发器、计数器等，提高对实际问题的抽象建模能力和逻辑电路设计能力。

2.复杂系统设计案例设置。

一方面，计算机科学与技术专业数字逻辑课程的后继课有计算机组成原理课程设计，要求学员独立完成模型机设计。

为计算机组成原理课程设计铺垫，将功能简化的指令译码部件、运算部件等作为综合应用案例，设定设计需求，其问题规模和设计难度小于计算机组成原理课程设计，使学员在独立完成设计的基础上既可以提升逻辑电路设计的熟练程度，又能对计算机主要功能部件的基本工作原理有所了解。

另一方面，将各类科技竞赛中的设计题目或部分要求作为实例设置复杂系统设计案例库，如全国大学生电子设计竞赛、全国大学生计算机系统能力培养大赛、全国大学生嵌入式芯片与系统设计竞赛等，在模拟赛题的过程中，训练学员形成“系统观”并提高综合应用知识解决复杂问题的能力，也为参加科技竞赛奠定基础。

三、结语作为计算机类本科专业的专业基础必修课程，数字逻辑教学过程既强调理论性，又注重实践性，随着在线教学成为该课程所必需的教学模式，在线数字化建设既需要突出课程的核心理论知识，又需要不断补充与实际工程问题贴近的实践指导知识与案例，与课堂教学互补，为传统教学模式向“精讲多练”教学模式的转变提供平台，以使学员熟练掌握逻辑电路的设计方法，支撑后续课程的理论学习和实践应用。

参考文献：[1]教育部高等教学指导委员会.普通高等学校本科专业类教学质量国家标准[S].北京:高等教育出版社,2018.[2]盛建伦,刘淑霞,王勇,等.数字逻辑实验技术改革的研究[J].实验技术与管理,2015,32(4):216-219.[3]曹爱请,赵永瑞.虚拟实验对非电专业电子类课程教学效果的影响[J].西部素质教育,2018,4(10):158-159.[4]张龙,高小鹏,计卫星,等.信息技术新工科产学研联盟工作方案解读[J].工业和信息化教育,2018(3):5-9,26.[5]张秀芹.在线课程学分认定现状、问题与对策:基于61所高校的调研报告[J].中国大学教学,2017(1):79-83.[6]杨为民.在线学习的现状与发展研究[D].兰州:西北师范大学,2007.[7]王永明,徐继存.论在线课程教学系统的建构[J].中国电化教育,2018(3):66-73.[8]农艳萍.MOOC 教学设计案例研究[D].南昌:江西师范大学,2016.[9]辛明远,王永.“互联网+”视域下地方高校创新创业课程体系构建[J].哈尔滨师范大学自然科学学报,2017,33(3):49-54.[10]盛建伦,巩玉玺,刘淑霞,等.计算机专业硬件基础课实验教学体系的研究[J].实验室研究与探索,2013,32(10):387-391.[11]詹瑾瑜,廖建明.数字逻辑课程教学方法研究与探讨[J].计算机教育,2011(2):91-94.通讯作者：巩玉玺（1971—），男，汉族，山东新泰人，硕士。