第一篇：教學模式的數(shù)字邏輯課程教學研究論文

論文摘要：針對目前“數(shù)字邏輯”課程教學中存在的問題，在分析“數(shù)字邏輯”課程的特點、教學現(xiàn)狀和PBL教學模式內(nèi)涵的基礎上，文章提出將PBL教學方法應用于“數(shù)字邏輯”教學過程中的觀點，并提出“2+2”教學方案。教學實踐表明，將PBL教學模式應用于數(shù)字邏輯課程中，提高了學生學習的積極性和主動性，使他們進一步加深了對數(shù)字邏輯的原理、知識、概念的理解，為后續(xù)課程的學習奠定了堅實的基礎。

論文關(guān)鍵詞：數(shù)字邏輯 PBL教學 教學研究

“數(shù)字邏輯”課程是理工類專業(yè)的技術(shù)基礎課，從計算機的層次結(jié)構(gòu)上講，“數(shù)字邏輯”是深入了解計算機“內(nèi)核”的一門最關(guān)鍵的基礎課程，同時也是一門實踐性很強的課程[1]。其任務是使學生掌握數(shù)字邏輯與系統(tǒng)的工作原理和分析方法，能對主要的邏輯部件進行分析和設計，學會使用標準的集成電路和高密度可編程邏輯器件，掌握數(shù)字系統(tǒng)的基本設計方法，為進一步學習各種超大規(guī)模數(shù)字集成電路的系統(tǒng)設計打下基礎。

PBL全稱為Problem—BasedLearning，被翻譯成“基于問題學習”或“問題式學習”。其基本思路是以問題為基礎來展開學習和教學過程[2]。PBL教學法是以問題為基礎，以學生為主體，以小組討論形式，在老師的參與和指導下，圍繞某一具體問題開展研究和學習的過程，培養(yǎng)學生獨立思考能力[3]。如今PBL教學已經(jīng)成為美國教育中最重要和最有影響力的教學方法。

1研究背景

1.1數(shù)字邏輯課程的內(nèi)容及其教學中存在的問題

數(shù)字邏輯課程的主要內(nèi)容包括數(shù)字邏輯基礎和數(shù)字電路兩個部分，在學習過程中學生應把握好這兩條貫穿整個課程的主線。數(shù)字邏輯基礎是研究數(shù)字電路的數(shù)學基礎，教師在教學中應使學生明確數(shù)字電路中邏輯變量的概念，掌握邏輯代數(shù)(布爾代數(shù))的基本運算公式、定理，能夠熟練對邏輯函數(shù)進行化簡。數(shù)字電路是解決邏輯問題的硬件電路，包括組合邏輯電路和時序邏輯電路兩種基本形式。對于每一種電路形式，教師應指導學生從基本單元電路入手，熟悉其常用中規(guī)模集成電路的原理及使用方法，掌握數(shù)字電路(組合和時序電路)的分析和設計方法，并了解數(shù)字系統(tǒng)的現(xiàn)代設計方法。

我們根據(jù)教學內(nèi)容，總結(jié)數(shù)字邏輯課程具有以下幾個特點：

1)數(shù)字邏輯課程是一門既抽象又具體的課程。在邏輯問題的提取和描述方面是抽象的，而在邏輯問題的實現(xiàn)上是具體的。因此，學習中既要務虛，又要務實。

2)理論知識與實際應用緊密結(jié)合。該課程各部分知識與實際應用直接相關(guān)，學習中必須將理論知識與實際問題聯(lián)系起來，真正培養(yǎng)解決實際問題的能力。

3)邏輯設計方法靈活。許多問題的處理沒有固定的方法和步驟，很大程度上取決于操作者的邏輯思維推理能力、知識廣度和深度、以及解決實際問題的能力。換而言之，邏輯電路的分析與設計具有較大的彈性和可塑性。

基金項目：黑龍江省智能教育與信息工程重點實驗室項目；黑龍江省計算機應用技術(shù)重點學科(081203)；黑龍江省教育廳科學研究項目(11551125)。

筆者發(fā)現(xiàn)在實際教學過程中存在以下一些問題。

1)在教學方式上，很多教師仍然在以“滿堂灌”的教學方式為主，整堂課以教師為中心，教師將書本上現(xiàn)成的內(nèi)容、公式、定理、結(jié)論講授給學生，這使學生不能主動地去思考和探索，只能機械地記憶若干公式定理結(jié)論，長期下去會使學生失去學習興趣。

2)在實驗實踐環(huán)節(jié)上，一些教師側(cè)重理論知識的講授，忽視實驗實踐環(huán)節(jié)，致使學生在面對具體應用問題時手忙腳亂，不知道如何運用所學的知識去解決問題。在實驗方案的選擇上，一些教師以傳統(tǒng)實驗為主，擴展性不足，使學生無法與實際工程項目接軌，不能很好地解決實際問題。

1.2PBL教學的內(nèi)涵

在傳統(tǒng)教學中，我們習慣于把知識的獲得和應用看成是教學中兩個獨立的階段。實際上，知識的應用并不是知識的套用，在應用知識解決有關(guān)問題的過程中，學習者常常需要針對當前的具體問題進行具體分析，在原有知識的基礎上建構(gòu)出解決當前問題的方案。因此，應用知識解決問題的過程同樣是一個建構(gòu)過程，在解決問題的過程中，學習者需要對問題背后所隱含的基本關(guān)系、基本規(guī)律做思考、分析、考察，從而建構(gòu)起相應的知識。

以問題為導向的教學方法(PBL)是基于現(xiàn)實世界的以學生為中心的教育方式，與傳統(tǒng)的以學科為基礎的教學法有很大不同，PBL強調(diào)以學生的主動學習為主，而不是傳統(tǒng)教學中的以教師講授為主；PBL將學習與更大的任務或問題掛鉤，使學習者投入于問題中；它設計真實性任務，強調(diào)把學習設置到復雜的、有意義的問題情景中，通過學習者的自主探究和合作來解決問題，從而學習隱含在問題背后的科學知識，形成解決問題的技能和自主學習的能力，真正提高學習者分析問題、解決問題的能力。

當今的建構(gòu)主義者越來越重視問題在學習中的作用，以問題為中心，以問題為基礎，讓學生通過解決問題來學習，通過高水平的思維來學習，這是當今教學改革的重要思路。

2PBL教學模式在數(shù)字邏輯課程中的應用

2.1教材選擇

針對PBL教學法，根據(jù)計算機工程專業(yè)的特點，筆者選擇由歐陽星明主編、華中科技大學出版社出版的《數(shù)字邏輯》(第四版)作為基礎教材，由歐陽星明主編、人民郵電出版社出版的《數(shù)字電路邏輯設計》作為參考教材。選擇教材的目的是理論和實踐相結(jié)合，每本教材各有其側(cè)重點。

2.2PBL教學法的教學設計

在“基于問題學習”模式的課堂中，教師是指導者，學生是活動的主體，它要求學生要會主動地去尋找學習中的問題，然后帶著問題，在自己能力所及的范圍內(nèi)概括和應用知識，運用各種已有的知識和科學的方法去分析問題和解決問題。其教學目標立足于培養(yǎng)學生靈活的知識基礎，發(fā)展高層次思維能力、自主學習能力以及合作學習能力。基于問題學習體現(xiàn)在課堂上，最突出的特點就是促使學生積極參與到學習中去，成為積極主動的學習者，從而去努力學習新的知識和技能，并能逐漸把所學知識整合，最終達到用知識來解決問題的目的。

作者在多年教學經(jīng)驗基礎上，針對PBL教學模式，提出“2+2”教學方案，包括4個教學環(huán)節(jié)：提出問題→解決問題→方案討論→總結(jié)評價。

在上述4個環(huán)節(jié)中，教師主要參與提出問題環(huán)節(jié)和總結(jié)評價環(huán)節(jié)，學生主要參與解決問題環(huán)節(jié)和方案討論環(huán)節(jié)。下面具體說明各個環(huán)節(jié)的設置。1)提出問題。

提出問題環(huán)節(jié)是教學方案中的第一個環(huán)節(jié)，也是教師參與的第一個環(huán)節(jié)。在這個環(huán)節(jié)中教師應該根據(jù)所講課程內(nèi)容的不同設計出不同的問題，好的問題是整個學習過程中的關(guān)鍵。一個好的問題能夠充分調(diào)動學生自主學習能力以及合作學習能力，使學生參與到學習過程中，調(diào)動學生學習熱情。

筆者講到組合邏輯電路設計時，提出的問題是設計一個全加器，用硬件描述語言VHDL進行描述并在試驗箱上進行實現(xiàn)，同時還給出一個已經(jīng)設計好的參考例程，共學生參考學習；在講到時序邏輯電路設計時，提出的問題是設計一個汽車尾燈控制器，并對選用的邏輯門器件進行了要求。

這個環(huán)節(jié)的實施能夠提高學生的學習積極性，使學生產(chǎn)生學習需求，培養(yǎng)了學生的問題意識。

2)解決問題。

解決問題環(huán)節(jié)是以學生為主體的環(huán)節(jié)，是學生對老師提出的問題進行解決。在這個環(huán)節(jié)中，老師首先對學生進行分組，根據(jù)學生學習情況，以5～7個人為一組。學生接受任務后學習興趣提高，小組成員進行分工，采取各種方法來完成任務。每個小組共同學習，學習好的同學帶動大家一起學習，互相幫助，學生變被動為主動，主動地思考和探索老師所提出的問題，在解決問題的過程中進行學習。在實際解決問題過程中，學生將面臨一些困難，如邏輯器件的選擇上、語言的描述上、具體問題的實現(xiàn)上，等等。

通過這一環(huán)節(jié)，教師也感受到同學們的想象力、創(chuàng)造力和動手能力等都是非常強的。

3)方案討論。

在方案討論這個環(huán)節(jié)中，學生根據(jù)學習到的知識對自己所設計的方案進行討論，積極發(fā)言，提出自己的見解，說明自己的理由。教師根據(jù)學生們的發(fā)言，指出其合理的地方，對其不足的地方進行指正，引導學生解決問題。如在全加器的設計問題中，有的小組采用的是多種邏輯門電路進行設計，有的小組基于經(jīng)濟問題考慮，只采用與非門電路來進行設計，每個小組都詳細闡明自己的觀點，對自己的設計方案進行論證。

在這個環(huán)節(jié)，老師應強調(diào)放開思路，開拓創(chuàng)新，鼓勵學生進行多途徑思考，全方位構(gòu)思。這樣既加強了學生們學習自覺性、開創(chuàng)性，又培養(yǎng)學生更多地進行綜合思考，得到更多的鍛煉，提高分析和解決復雜問題的能力。

4)總結(jié)評價。

小組必須在規(guī)定時間內(nèi)完成設計開發(fā)任務。各個小組分別展示各自成果，其他小組學生提出問題進行互動并相互評價，老師給出點評并比較各自設計的優(yōu)缺點，最后老師進行總結(jié)評價。這個環(huán)節(jié)中，教師作為主要參與者，一方面要對知識進行系統(tǒng)性的總結(jié)歸納，使學生對知識的掌握具有條理性，另一方面還要對學生進行啟發(fā)式擴展，使學生的知識面更廣，同時對一些難點重點再次進行強調(diào)，增加學生對知識的理解。

3結(jié)語

數(shù)字邏輯是一門理論聯(lián)系實踐比較強的課程，在教學中采用PBL教學模式，不僅可以提高學生掌握知識的能力和培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力，還能提高學生的交流和合作能力。PBL教學可以使得數(shù)字邏輯課程目標更好的實現(xiàn)，能夠引導學生自主學習，在實際的教學中，取得了良好的教學效果。

參考文獻：

[1]季偉東,張軍.數(shù)字邏輯課程的探究性教學研究與實踐[J].計算機教育,2010(10):76-78.[2]付森.PBL教學法在數(shù)據(jù)庫原理教學中的應用[J].計算機教育,2010(10):91-93.[3]賴維瑋.網(wǎng)絡環(huán)境下PBL教學模式研究與實踐[J].中國教育信息化,2009(8):72-74.

第二篇：計算機教學研究論文：數(shù)字邏輯課程的探究性教學研究與實踐

計算機教學研究論文：

數(shù)字邏輯課程的探究性教學研究與實踐

摘要:針對目前數(shù)字邏輯課程教學中存在的問題,在分析數(shù)字邏輯課程的特點、教學現(xiàn)狀和探究性教學方法的內(nèi)涵的基礎上,本文提出將探究性教學方法應用于“數(shù)字邏輯”教學過程中的觀點。教學實踐表明,探究性教學方法提高了學生學習的積極性和主動性,培養(yǎng)了學生的思維能力和創(chuàng)新能力,進一步加深了對數(shù)字邏輯的原理、知識、概念的理解,為后續(xù)課程的學習奠定了堅實的基礎。

關(guān)鍵詞:數(shù)字邏輯;探究教學;探究學習;

數(shù)字邏輯課程是計算機專業(yè)學生必修的基礎課之一,本課程的教學目的是使學生獲得數(shù)字電子技術(shù)方面的基本理論、基本知識和基本技能,培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力,是計算機專業(yè)本科生后續(xù)課程和研究生課程的基礎,在專業(yè)課程體系中占有重要地位。

探究性教學是著名教育家施瓦布于20世紀中葉提出的一種全新的教學方法[1]。這種方法要求是在教師精心設計指導下,通過預先的設計和組織,引導啟發(fā)學生在學習中發(fā)現(xiàn)問題,進行探討和研究,尋求出解決方法。把課堂授課從教師展現(xiàn)知識的過程轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生探究知識的過程。以便充分發(fā)揮學生學習的主動性和積極性,培養(yǎng)學生獨立思考能力[2]。如今探究性教學已成為美國科學教育中最重要和最有影響的教學方法。新形勢下如何深入理解探究性教學方法的內(nèi)涵和特點,切實將其應用于“數(shù)字邏輯”的教學活動中,是一個非常有價值的研究課題。

1研究背景

1.1數(shù)字邏輯課程的特點

數(shù)字邏輯課程的主要任務是使學生掌握數(shù)字電子技術(shù)的基本原理,熟悉基礎知識和基本技能;熟悉數(shù)字集成電路的工作原理、特性和功能;掌握邏輯電路的分析及設計方法;具備正確運用中小規(guī)模數(shù)字集成電路的能力,培養(yǎng)學生對數(shù)字系統(tǒng)的分析設計能力、工程實踐能力和創(chuàng)新能力;為后續(xù)如計算機組成原理、微機原理與應用、計算機接口技術(shù)和單片機原理與應用等課程打下牢固的硬件基礎。

數(shù)字邏輯課程的特點是理論和實踐緊密結(jié)合。理論性比較強,涉及多方面的數(shù)理知識,而且每一個知識點都比較抽象,并且要求學生能夠運用所學的知識對具體的電路進行分析。實踐過程中,要求學生對學過的知識點進行綜合運用,能夠?qū)W會設計一些典型的數(shù)字電路。但是目前教學中存在不少問題,在教學方式上,很多教師以講授的教學方式為主,將書本上現(xiàn)成的結(jié)論、公式和定理告訴學生,使學生不能主動地思考和探索;在教學效果上,學生也只是機械地記住了若干公式定理,在面對具體問題的時候,不知如何運用相應的知識去解決實際的問題。

1.2探究性教學的內(nèi)涵

探究泛指一切努力解決問題,尋求答案的過程。它往往是一種有目的、有計劃、有組織的活動。教學中的探究是指學生在教師的指導下,為獲得科學素養(yǎng),以類似科學探究的方式所展開的學習活動,是教師在現(xiàn)實材料的基礎上,創(chuàng)設一種類似于學術(shù)研究的情境,構(gòu)建一個開放性的活動課程。通過學生自主、獨立地發(fā)現(xiàn)問題、實驗、調(diào)查、信息搜集與處理、表達與交流等探索活動,獲得知識與技能,體驗發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)造,發(fā)展情感與態(tài)度的教學方式和教學過程[3]。

探究性教學的目的在于啟發(fā)學生探究的動機,鼓勵學生在探究過程中的表現(xiàn),以增進學生科學探究能力的發(fā)展。從本質(zhì)上看,它是教師通過課程內(nèi)容及教學活動,靈活創(chuàng)設情境,利用設疑拋磚引玉,充分調(diào)動學生的積極性,激發(fā)和助長學生探究行為的一種教學形式。即是利用探究思考使學生主動解疑的策略,并配合課程,讓學生有應用想象力的機會,培養(yǎng)學生獨創(chuàng)和精

密的思考探究能力,形成探索未知世界的科學精神和科學態(tài)度。

2數(shù)字邏輯課程的探究性教學

探究性教學能否在數(shù)字邏輯課堂中進行?這是實施探究教學所不能回避的問題。建構(gòu)主義認識論認為,學生的認識是一種能動的建構(gòu)過程,而不是被動的接受過程。問題解決是開展建構(gòu)性認識或?qū)W習的有效過程,而科學探究正是解決問題的一種方式。因此探究性教學引入數(shù)字邏輯課程教學有堅實的理論基礎。下面從三方面來說明數(shù)字邏輯課程的探究性教學。

2.1課堂教學中的探究

在探究型課堂中,應通過教學中問題展示的外因,充分調(diào)動學生主動、積極、自覺思維的內(nèi)因,恰當調(diào)節(jié)教學節(jié)奏,活躍教學氣氛,生動教學手段,提高教學效果。善教者必善問,怎樣設疑,于何處設疑,往往會影響學生思維的品質(zhì)[2]。

在數(shù)字邏輯課程中,一個好的問題既要與數(shù)字邏輯的概念緊密相連,又要能引發(fā)學生的研究興趣。在實際教學中,筆者圍繞計算機的工作原理及實際系統(tǒng)工程設計將數(shù)字邏輯的內(nèi)容有層次有重點地進行講述,盡量采用與計算機有關(guān)的通俗例子。例如在第一章講解數(shù)制及常用的編碼的時候,我給學生提出的問題是我們輸入到計算機中的內(nèi)容在計算機中是以什么方式存儲的?計算機是如何進行加減運算的?這些與計算機的工作原理密切相關(guān)的問題引起了學生極大的興趣。在討論的過程中加深了學生的學習興趣,同時把這一章的重點二進制及補碼運算在討論的過程中給學生進行了講解,使學生對重點內(nèi)容加深了理解。

在講解時序邏輯電路時,筆者給學生提出的問題是如何進行一個“數(shù)字鐘的設計”。要求數(shù)字鐘具有“時”、“分”、“秒”的十進制數(shù)字顯示;小時計時以一晝夜為一個周期(即24進制),分和秒計時為60進制;具有校時功能,可在任何時刻將其調(diào)至標準時間或者指定時間。針對這個問題,學生以小組形式在課余時間進行了設計,提出各種設計方案,這樣既加深了學生的學習熱情,同時培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新性思維。在課堂實際教學中,根據(jù)學生提出的具有典型性的設計方案對時序邏輯電路進行講解,指出學生在設計中存在的不合理的地方,同時著重介紹時序電路的分析與設計方法,不偏重于講解電路設計技巧,多講計算機最基本的器件,如寄存器、計數(shù)器、序列檢測器等,重點放在同步時序邏輯電路的講解上,對異步時序邏輯電路僅作一般性的介紹。這樣既突出了重點,又利用探究思考使學生能夠主動解疑,并配合課程,讓學生有應用想象力的機會,培養(yǎng)學生獨創(chuàng)和精密的思考探究能力。實踐證明,探究式的課堂教學方式提高了學生的學習積極性、主動性,使學生產(chǎn)生學習需要,培養(yǎng)了學生的問題意識和創(chuàng)新精神。

2.2實驗教學中探究

在傳統(tǒng)的課程教學中,教師往往只是注重純理論知識的傳授,如集成門電路與觸發(fā)器、組合及時序邏輯電路等。面對抽象的沒有任何物理含義的純理論知識,學生不能在頭腦中產(chǎn)生具體概念。因而面對實際任務,就不知該如何著手應用所學知識去解決實際問題。針對這一問題,筆者在教學過程中大大加強了實踐環(huán)節(jié)。

實驗首先應立足于基本內(nèi)容,選題、范圍、難易程度應與課堂內(nèi)容保持一致。這對于學生加深理解基本理論及后面的可編程器件有所幫助。在保證“基本”的前提下,實驗教學必須以能力培養(yǎng)為主線來組織實施。實驗課題在選材上要突出應用性、體現(xiàn)趣味性和對各種知識的綜合性。在安排上,將較大的設計任務,如“交通燈控制器”、“火災報警系統(tǒng)”等實驗只下達給學生具體技術(shù)要求,讓學生在開放式實驗室中自行設計、開發(fā)較復雜的邏輯電路,借助于開放式實驗課培養(yǎng)學生獨立思考,自己動手解決問題及創(chuàng)新的能力。

在實驗環(huán)節(jié)中,我們教師會對相應的知識點設計一些動手題目,增加學生的動手能力以及對知識的應用。這些題目有的是針對一個知識點的專項題目,有的是針對一些知識點的綜合運用,通過對這些動手題目的練習,使學生在“做中學”,增加了學生學習的興趣[3-4]。例如設計一個“數(shù)字搶答器”,具體做法是先給出實際問題、要求選用實驗室現(xiàn)有的集成塊,學生根

據(jù)所學組合邏輯電路的設計步驟,先根據(jù)實際問題要求列出真值表,然后用卡諾圖化簡,寫出最簡表達式,畫出邏輯電路圖,通過選件、連接電路調(diào)試完成設計任務,寫出完整的實驗報告。這樣的實驗訓練了學生用所學數(shù)字電路知識解決實際問題的能力,為學生以后設計電路打下良好的基礎。

在實驗安排上,我們教師逐步從驗證性實驗轉(zhuǎn)變?yōu)榉治鲈O計性實驗, 改變了過去那種按照書本或說明書作簡單觀察的作法,取而代之的是引導學生注意發(fā)現(xiàn)實驗當中常見的問題并能解決這些問題。

在上述探究性實驗課程中體現(xiàn)了從培養(yǎng)單純知識型人才轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)創(chuàng)造型人才,貫徹了素質(zhì)教育的精神,充分調(diào)動學生的積極性、主動性和激發(fā)學生的思維能力,加強了學生的自學能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.3課程設計中探究

數(shù)字邏輯課程設計一般是計算機專業(yè)學生首次接觸的課程設計,因此學生的熱情比較高。在此情況下,教師所選課程設計題目既要全面利用所學知識,又要靈活、有層次。

在課程設計的實踐教學中,可提倡放開型教學管理。在課程設計的選題上,更應強調(diào)放開思路、開拓創(chuàng)新,鼓勵學生進行多途徑思考,全方位構(gòu)思,多選擇設計方案。選題上,可用本課程知識進行設計,也可結(jié)合前修課程知識進行綜合設計,如:對于某一課程設計的題目,可在幾種邏輯芯片中進行選擇,針對不同芯片采用不同的電路結(jié)構(gòu)。這樣,一則可促使部分學習自覺性強、有開創(chuàng)性的學生,在不同設計途徑、不同處理方法的設計選擇中,更多地碰到問題,更多地進行綜合思考、分析,得到更多的鍛煉,提高分析

和解決復雜問題的能力,并使其在經(jīng)過不同處理方法比較分析后,對同一問題采用多種解決方法,激起學生開拓創(chuàng)新的欲望。二則可加深和拓寬課堂理論講授的知識內(nèi)容。這種情況下,題目的選擇有兩種可能性,一種是老師指定的題目,具有代表性;另一種是學生感興趣的題目,在得到老師的認可后,可以作為課程設計的題目。

在課程設計具體實施過程中,針對一些比較復雜的設計,團隊訓練也是一個主要方案[5]。團隊組成包括兩個主要方面,一是實驗指導教師,二是學生自由組合的團隊。實驗指導教師主要承擔知識的輔助指導任務,學生團隊一般由5人左右組成,并選擇一位作為組長。在團隊成員能力差別比較大的情況下,我們教師會將設計任務進行分解,每個任務由相應的同學負責;在團隊成員能力基本比較均勻的情況下,由成員先討論任務實現(xiàn)方案,然后各自進行實現(xiàn),進而選擇最優(yōu)方案在集體實現(xiàn)。例如,在進行“汽車尾燈控制電路”這個設計題目中,我們將學生分成幾個團隊,基礎差一些的團隊由指定教師進行輔導,將題目進行分解,由學生各自完成分解任務;對基礎好的學生,由成員討論設計方案并進行論證,選擇最優(yōu)方案進行設計。最終每個團隊不僅完成開發(fā)項目,并且給出了各具特色的作品。

在課程設計中,學生能夠更好的將所學的知識應用到具體實踐中,并且在實踐開發(fā)過程中學到書本上沒有的知識,同時拓寬了視野,為以后的學習奠定了扎實的基礎。

3結(jié)語

數(shù)字邏輯是一門實踐性較強的課程,邏輯電路的分析和設計需要學生有自己獨特的思想。實踐證明,數(shù)字邏輯課程中使用探究教學法,不僅可以提高學生掌握知識的能力、綜合運用知識的能力、創(chuàng)造性思維能力,而且還能提高學生的交流和合作能力。探究教學可以使得數(shù)字邏輯課程目標更好地實現(xiàn),能夠引導學生自主學習,在探究過程中切實體現(xiàn)了教學互動的思想,取得了良好的教學效果。

參考文獻:

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第三篇：教學模式與聲樂教學研究論文

內(nèi)容摘要：重新審視教學模式的內(nèi)涵，分析考證程序教學，學導教學、發(fā)現(xiàn)學習以及掌握學習等四種經(jīng)典教學模式引人聲樂教學系統(tǒng)的可行性。

關(guān)鍵詞：教學模式掌握學習聲樂教學系列教學模式

1．教學模式概念理解

何謂教學模式?《教育大辭典》有論：“教學模式是反映特定教學理論邏輯輪廓的，為保持某種教學任務的相對穩(wěn)定而具體的教學活動結(jié)構(gòu)”。《教學論新編》則曰：“教學模式是在教學理論和實踐的發(fā)展中形成的用以組織和實施具體教學構(gòu)成的相對系統(tǒng)、穩(wěn)定的一組策略或方法。”

這兩個定義均具相當權(quán)威性。我們觀之，其共同點是，都指出了教學模式的穩(wěn)定性特點；其不同點是，一個定義確認教學模式是某種“結(jié)構(gòu)”。一個定義是把教學模式認作某種“方法”。也許是由于對教學模式基本內(nèi)涵的理解存有異議，人們對“教學模式”這一術(shù)語的使用也是相當寬泛的。例如，掌握學習，程序教學，有人稱之教學模式，有人稱之教學方法。稱之“模式”者，有時又將之理解為很具體的方法；稱之“方法”者，有時也自覺或不自覺地把它當作模式來運思。當然，同一種教學思想，有時可以把它轉(zhuǎn)化為教學模式，有時也可以將其落實為教學方法。

或許正是考慮到這種情況，《教學論新編》又賦予教學模式以兩層含義：“第一，相對于人的學習和發(fā)展的基礎理論來說，模式是在更具體的層次上對這些理論的模仿，其結(jié)果以穩(wěn)定的格式表現(xiàn)出來，就成為受某種理論指導的某種教學模式，第二，相對于統(tǒng)一的教學理論或規(guī)律來說，任何教學模式都是對它的個別的、近似的、不完善的反應，是教學規(guī)律體系在特定條件下特定的表現(xiàn)形式，是教學論真理在某一具體教學過程中的一種映射、一個特例，亦即教學模式實際上是個別教學論真理通向普遍教學論真理的中介環(huán)節(jié)。”這個對教學模式的附加說明，提出了兩個重要思路，一是將教學模式分兩層來理解，一是提出教學模式具有中介性。遺憾的是，其具體解釋是含混的，甚至是蹩腳的。

模式的本意是“某種事物的標準形式或使人可以照著做的標準樣式”。這就是說，模式的概念涉及人的兩方面行為，一是對事物的穩(wěn)定的認識，一是對事物的穩(wěn)定的操作；前者構(gòu)成認識模式，后者構(gòu)成方法模式。認識模式和方法模式，才應當是教學模式的兩層基本含義。至于說教學模式作為中介環(huán)節(jié)，也不能簡單的定位于所謂個別教學論真理與普遍教學論真理之間，因為模式作為一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，與個別真理、普遍真理之間并沒有直接的邏輯對應關(guān)系。對教學模式的兩層含義，我們也不能等量齊觀，因為認識模式與方法模式之間畢竟存在著不小的差別，若將其混為一談，等于模糊了視線，反而不能很好地操作。

在方法領域里談模式，當然要講那些穩(wěn)定的操作結(jié)構(gòu)，認識模式可能要在理論領域里去談。所以，綜合《教育大辭典》和《教學論新編》關(guān)于教學模式的定義，我們認為教學模式，應當是用以傳習知識的方法體系的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。據(jù)此類推，聲樂教學模式，應是用以傳習聲樂技術(shù)的方法三維體系的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

這樣來認識教學模式，首先就將其與教學方法區(qū)分開來了。教學方法，是靈活的變式變位變項的個人策略；教學模式，是個人長期累積形成的相對不變的習慣性策略。二者同樣是三維結(jié)構(gòu)的體系，所不同的是，前者總是要在三維結(jié)構(gòu)中尋求局部變化以利解決諸多的異樣問題，后者則是在三維體系中選擇相對穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)以求節(jié)省地處理大量的同類問題。

其次，教學模式在教學方法領域里的位置也明確了，那就是在方法論與具體方法之間中介定位。教學模式不是教學方法，但許多具體的教學方法都會循襲一定的教學模式而運作；教學模式也不是教學方法論，但它確實是對教學方法的比較全面而深刻的認識成果。

對于每一位教師來講，教學模式的來源可能有兩個，一是學習專家的成果，即現(xiàn)成的教學模式；一是靠自己的實踐積累而自創(chuàng)。教學模式也確有兩類表現(xiàn)形式，一是具有普遍意義的推廣模式，一是具有特殊意義的個人模式。兩種來源兩類表現(xiàn)的教學模式，同時并存，也同樣為教師所需。具有普遍意義的教學模式，是教育學專家對教學方法體系中某種三維結(jié)構(gòu)的特定組合的廣泛合理性進行邏輯推論和科學檢驗之后的實用成果，雖然任何一個這類的模式仍會有很大局限性，但凡是能被推廣開來的教學模式，都是由于它能為人們提供一個比較具體的運用教學方法的思路。那些具有特殊意義的個人把握的教學模式，是教師在個人教學實踐中逐步調(diào)試而成的運用教學方法的習慣性傾向。對于教師個人來說，普適性教學模式也有一個逐步調(diào)整可用的過程。而模式一旦形成，就帶有某種保守性。不過，在個人模式的形成過程中，即便是保守性很強的模式對于正確而熟練的運用具體方法去解決實際問題，還是積極有效的。關(guān)于個人模式的形成，雖然也有規(guī)律和方略可循，但這很難深涉，因為總是要具體情況具體分析才好。對于所謂推廣型或普適性模式，我們則可嘗試作一些典型分析，相信這對任何聲樂教育工作者個人策略的籌劃，都會有參考價值。

2．經(jīng)典教學橫式究詰

現(xiàn)代教學論對教學模式的研究成果應引起聲樂教學領域的高度重視。由于聲樂教學與一般教學之間存在明顯差異，所以將一般教學模式引入聲樂教學，必須專門下一番加工轉(zhuǎn)換的功夫。而這種加工轉(zhuǎn)換研究恰恰是目前聲樂教學實踐和理論的雙重薄弱環(huán)節(jié)。我們在試圖引進某種教學模式的時候，應先行考察一下這種模式與聲樂教學的適合度。以通常最為知名的程序教學、掌握學習、發(fā)現(xiàn)學習和學導教學等四種經(jīng)典教學模式為例，近來聲樂圈對它似乎已不陌生，嘗試運用的也大有人在。但這些或許在國外是非常成功的教學模式，究竟是怎么回事呢?

程序教學模式，是以斯金納建立的操作性條件反射理論為基礎并由斯金納重新提出的傳習知識的穩(wěn)定的方式。他強調(diào)任何復雜的行為都可以用一套逐步接近目標的簡單行為連接而成。在這個過程中，最重要的是緊接著學生做出的正確反應而給予強化，以便及時轉(zhuǎn)換學習內(nèi)容，加速學習內(nèi)容，這種教學模式的關(guān)鍵在于精密設計教學內(nèi)容和傳習步驟。那么，什么人能夠?qū)χR的傳習進行精密設計，什么樣的知識及其傳習步驟能夠得以精密設計，就必定要居高臨下為前提。由此可以確認，程序教學模式只能適用于初等水平的簡單知識的傳習活動，而對于需要復雜推理的知識傳習活動則將是無能為力的。這樣，即便在一般教學領域，程序教學模式的應用也是極其有限的，更何況聲樂教學的基本內(nèi)容是復雜的鏈鎖的本體感受性的條件反射，用固定程序的方式事實上很難完成這類知識的傳習任務。更加之，對聲樂技術(shù)的傳習步驟的精心設計、研究至今很少有被聲樂界所公認的科學成果。當然，確實有人曾做嘗試，但其結(jié)果，除了把本來很簡單的傳習過程人為地繁瑣化之外，并無任何正向?qū)嵭Э裳浴３绦蚪虒W模式還有一個致命弱點，就是沒有感情因素，而感情因素在聲樂教學中的意義恰恰是相當之重要的。聲樂教學的內(nèi)容體系自身也有一個重要缺陷，就是尚未達到精確序列化階段，而缺乏知識序列化的科學，是不被程序教學模式所認可的。所以，我們不要輕易就將程序教學模式引到聲樂教學中來。

與程序教學模式恰好相對的，可能是學導教學模式。說二者是相對的，理由有三：首先是教學的基本程序不同，程序教學是“教→學→反饋→再教→再學→再反饋”；學導式教學則是按“學→教→練”的固定程序進行的。其次，程序教學模式主要適用于初級水平的教學，而學導模式則恰恰應在教學的高級階段上被選用，因為不具備相當基礎的教學活動是無法從自學開端的。第三，學導模式非常強調(diào)學生的自主性，而在程序教學機器面前，學生總是被牽著走。

人們多把學導模式理解為“在教師指導下學生自學教材、討論交流、弄清疑難、練習鞏固、達到牢固掌握知識技能、培養(yǎng)自學能力和自學習慣的教學模式”。但按此定義，分明的是“指導自學”模式而非“學導”模式，因為學導模式的突出特點是以學生自學為先導，再由教師為之指導并定向。

擱下定義分歧，我們先按字面意思來分析一下學導模式用于聲樂教學的可行性。學生自學認識性知識如果發(fā)生偏誤，在教師指導下通常是比較容易去偽皈真的。如果學生在自學操作性知識時形成錯誤，結(jié)果會怎樣的呢?經(jīng)驗表明，通常是不易糾正的。這大概是因為操作性知識的習得，要靠包括動覺在內(nèi)的多種感官的協(xié)同作用，而這種作用的痕跡效應比較深廣，實驗也證明動作記憶的保持比認識記憶的存留更為長久。如果審慎地考慮到這重要因素，那為什么要先行放任學生去自學聲樂技術(shù)呢?

聲樂技術(shù)的規(guī)格，一般均以符合人體形態(tài)機能特點及人體自然運動規(guī)律為度，但聲樂技術(shù)一般都不是自然而然的形成的。是經(jīng)過人的深入發(fā)掘而創(chuàng)設出來的具有高效動覺潛能的特定程序。對這樣一類操作性知識，若不按照標準規(guī)范進行教學而讓學生自己去摸索，那無疑是少慢差費之舉。至于學生在自己摸索中可以培養(yǎng)能力這一點功效，肯定是得不償失的。

所謂能力，其實是對知識掌握程度的反映，能力的基礎也不外是知識的積累。依巴甫洛夫的理論，聲樂技術(shù)的學習，就是條件反射弧的拓通；反射弧數(shù)目積累增多，各相關(guān)反射弧之間發(fā)生聯(lián)系的可能性就增大，進而廣義相似遷移效應也更為明顯地在起作用，這樣，再行新建反射聯(lián)系也就比較容易了，其外部表現(xiàn)就是學習效率提高，歌唱能力增強。顯然，聲樂技術(shù)的傳習在聲樂教師指導下進行，可以盡量少走彎路，尤其可以避免錯誤的負效應。假如一些簡單的聲樂技術(shù)可以由學生自己學練，那又何必將其搬到聲樂課堂上來?再統(tǒng)而觀之，聲樂教學與學導模式之間尚存多么大的一段距離！

發(fā)現(xiàn)學習，是經(jīng)布魯納倡導而引起人們重新關(guān)注的一種教學思想。它可以作為教學方法，是“教師在學生學習概念和原理時，只是給他一些實事(或事例)和問題。讓學生積極思考，獨立探究，自行發(fā)現(xiàn)并掌握相應的原理和結(jié)論的一種方法”。也可以作為一種教學模式，它包括四個基本環(huán)節(jié)：(1)帶著問題意識觀察具體事實；(2)樹立假說；(3)上升到概念；(4)轉(zhuǎn)化為活的能力。從方法來說，發(fā)現(xiàn)學習是學生通過發(fā)現(xiàn)的步驟而進行的學習；這種發(fā)現(xiàn)是將科學發(fā)現(xiàn)的過程從教育角度加以再編制，使其成為學生能步步學習的途徑。從模式來說，發(fā)現(xiàn)學習是以基本教材為學習內(nèi)容，以培養(yǎng)學生探究性思維能力為學習目標的特定的教學結(jié)構(gòu)。發(fā)現(xiàn)學習的效用或優(yōu)點，布魯納提出四條：“(1)提高智慧潛力；(2)使外來動機向內(nèi)在動機轉(zhuǎn)移；侶)學會發(fā)現(xiàn)的試探法；(4)有助于記憶。”不過，“發(fā)現(xiàn)學習”自身也存在一些難以推廣使用的問題：“(1)由于需要向?qū)W生提示他們必須學習的有關(guān)內(nèi)容，耗時太多，是不經(jīng)濟的；(2)只適合于那種能引出多種假設，其原理能明確展開的數(shù)理學科；(3)需要學生具有相當?shù)闹R經(jīng)驗和一定的思維發(fā)展水平，適用范圍有局限；(4)需要邏輯較嚴密的教材和具有高水平的通曉本學科科學體系的教師。”聲樂教學在上述的第4方面較為欠缺，在其他問題上也不例外，所以，聲樂教學與發(fā)現(xiàn)學習模式之間也是很難兼容互通的。

在聲樂教學領域經(jīng)常有人談及發(fā)現(xiàn)學習的思想，發(fā)現(xiàn)學習離不開直覺思維的作用，聲樂教學也有直覺思維的鮮明特點。直覺思維是對事物結(jié)構(gòu)的感知，而要想形成直覺思維，重要的前提是有目的地提供高質(zhì)量的聲樂教材。這就提示我們，欲將發(fā)現(xiàn)學習模式引入聲樂教學課堂應從編輯高水平的聲樂教材(包括音像教材)做起，而優(yōu)秀的聲樂教材必定要出自卓越的聲樂大師或理論家之手。目前，這方面的優(yōu)秀成果還不能令人十分滿意；還遠遠不能滿足現(xiàn)代聲樂教學的需要。

“掌握學習，是60年代出現(xiàn)的至今方興未艾的教學模式(《教學論新編》中的論述)”。掌握學習模式是基于這樣一種思想而提出來的，即“如果教學是敏感和系統(tǒng)的，如果學生在學習中遇到困難的時候能得到幫助，如果學生有充足的時間達到學習標準，如果確立了掌握的明確標準，那么絕大多數(shù)學生都能在學習上達到很高的水平”。掌握學習的現(xiàn)代倡導者布盧姆認為“任何人只要有最低的體質(zhì)標準，都可以成為一個鋼琴演奏家或奧林匹克級的游泳運動員。主要問題在于學習動機和教學質(zhì)量”。如何激發(fā)學生的學習動機呢?掌握學習模式有一個不同于傳統(tǒng)教學模式的重要特點，就是將教學測試化整為零，然后分別固定地將零星測試安排在每一個教學單元的結(jié)尾。這種測試的性質(zhì)，不是判定優(yōu)劣，而是診斷效果。由于不是優(yōu)劣判定，所以學生不至于因此而放松努力或失去信心；由于僅僅是效果診斷，所以師生能夠坦然而清楚地得知教學質(zhì)量。這是一種及時反饋，這種反饋信息將成為進一步因材施教的依據(jù)：對那些未能達到“掌握”程度的學生給予更多的幫助和學習機會，對已完成“掌握學習”的學生提出更高的要求。

布盧姆等人的研究表明，用掌握學習模式教學比傳統(tǒng)教學僅僅多花費10％-20％的時間，而且“掌握班學生所需的矯正工作通常在課表之外的時間進行”，其功效卻是能使80％-90％的學生達到以往只有20％左右的學生才能達到的完全理解水平。

如此說來，掌握學習模式對于聲樂教學是積極有效的，主要表現(xiàn)在：第一，個別教學。掌握學習特別強調(diào)個別化的矯正幫助。教師根據(jù)診斷性測試結(jié)果，指明每一個學生已經(jīng)學會了什么，還需要加強什么；每個學生也都能適時而熟練地從教師或同伴那里得到幫助和指導。聲樂教學主要是進行聲樂技術(shù)的傳習，聲樂技術(shù)所表現(xiàn)的生理、心理及個體差異性等特點，恰好是需要采用個別教學方式的。第二，及時反饋。掌握學習強調(diào)要隨時掌握教學情況，以便采取適當?shù)拇胧@有助于個別教學的進行。聲樂技術(shù)的傳習在客觀上也有這樣的要求。教師對聲樂技術(shù)的講解示范效果，立刻就從學生的模仿上得到反饋；學生的進一步練習也立刻給教師提供一個又一個的反饋信息，這些反饋信息如果得到及時處理，就會有效提高聲樂教學質(zhì)量。

不過，掌握學習也有一些值得研究的問題：首先，掌握學習主要的還是一種有關(guān)教和學的樂觀主義的理論，若從實踐角度說，大量細微的具體工作是不是足以使人半途卻步呢?其次，《教學論新編》中指出“能力傾向是學習者達到掌握一項學習任務所需的時間量”。就是說，時間是掌握學習的關(guān)鍵變量。那么，僅僅多花費10％-20％的時間及取得普遍達到掌握學習的效果，是不是過于樂觀啦?再者，掌握學習的一個核心思想就是要打破“必須有三分之一的學生屬于不及格的常態(tài)分布曲線”。然而，即使全體學生都達到及格標準，在學生中仍然會有學習成績的差異，這種差異的情況仍將符合常態(tài)分布原理。而且，掌握學習在追求全體學生共同進步的過程中，會不會產(chǎn)生消除差異的傾向呢?而個體差異是不應人為地消除的，這是人類進步的大事理。以上三點，是針對一般情況而言的，對于聲樂教學來說，還有一個模式具體化問題。掌握學習的設想，使人拓展了聲樂模式化教學思路，令人鼓舞；掌握學習模式在聲樂教學領域的引入方案，尚需全方位進一步論證，尚需致力研究。

綜上分析，明顯可見，實在沒有哪一種教學模式恰好適用于聲樂教學，有的只是那一種模式更多更少地符合聲樂教學的特點。盡管沒有恰好適用者，但每一種教學模式都可能對聲樂教學產(chǎn)生影響，因為它們從正反兩方面啟發(fā)著我們，告誡著我們。

參考文獻

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第四篇：《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》課程實踐教學經(jīng)驗總結(jié)

數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)資源庫

《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》課程實踐教學

經(jīng)驗總結(jié)

北京郵電大學計算機學院實驗中心 楊秦 張杰 靳秀國

“數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)”課程是計算機、通信、電子、信息、自動控制等專業(yè)的技術(shù)基礎課程，又是一門實踐性很強的課程。對計算機專業(yè)的學生來說，它是硬件知識的基礎課，一輩子受用。“數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)”課程教學實驗不僅對學好本門課，而且對 “計算機組成原理”等后續(xù)課的理論教學和實踐教學具有十分重要的意義。因為它是能力培養(yǎng)的基礎性工作，理論教學無法取代。為了配合精品課程建設，我們對教學實驗包括實驗系統(tǒng)、教學內(nèi)容及實驗教學手段都進行了改革，也取得了一些經(jīng)驗。本文從課程實驗和課程設計兩個方面

進行總結(jié)。

課程實驗部分

1.從教材、實驗系統(tǒng)到教學實驗內(nèi)容的改革

由于新技術(shù)的發(fā)展，“數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)”教材也在變革，我們選擇了清華大學科教儀器廠的TDS-2實驗系統(tǒng)（見圖一）。在這個實驗設備上，既能使用中小規(guī)模標準器件作基礎數(shù)字實驗，又可使用可編程邏輯器件完成復雜的數(shù)字系統(tǒng)實驗。在我們新購置的100臺綜合實驗平臺TEC-5（見圖一）中，仍保持了基礎性實驗和時代性實驗兩方面的教學內(nèi)容，為數(shù)字實驗提供了高端的ISP芯片，使教學實驗的內(nèi)容和重點得以向在系統(tǒng)編程邏輯方面傾斜。

圖 一

基礎性實驗的設計非常重要，它使學生掌握基本概念，具備基礎知識和能力

結(jié)構(gòu)。基本邏輯門和三態(tài)門實驗：在掌握“TDS數(shù)字電路實驗系統(tǒng)”儀器和示波器測量的使用方法的基礎上，掌握TTL與非門、與或非門和異或門輸入與輸出之間的邏輯關(guān)系;三態(tài)門邏輯功能和使用方法，熟悉TTL中、小規(guī)模集成電路的外形、管腳和使用方法;掌握用三態(tài)門構(gòu)成總線的特點和方法。基本邏輯門實驗，選擇了典型的芯片，讓學生從芯片的外觀、封裝到邏輯關(guān)系的驗證來熟悉數(shù)字芯片；在接下來的三態(tài)門實驗中，邏輯的驗證就不是重點了，我們引導學生測量高阻輸出受鉗制的情況，讓他們在實驗中感性的體會三態(tài)的意義。

數(shù)據(jù)選擇器和譯碼器實驗：熟悉數(shù)據(jù)選擇器和譯碼器的邏輯功能。這種組合邏輯的實驗，我們更加強調(diào)應用而不是簡單驗證。時序邏輯的實驗也是一樣，有時候一次實驗做出多少個計數(shù)器并不重要，我們更加看重的是會不會分析設計電路，能不能記錄和分析時序圖。觸發(fā)器實驗：掌握RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器的工作原理，學會正確使用RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器。

簡單時序電路：掌握簡單時序電路的分析、設計、測試方法。計數(shù)器實驗：掌握計數(shù)器74LS162的功能，計數(shù)器的級連方法，熟悉任意模計數(shù)器的構(gòu)成方法，熟悉數(shù)碼管的使用。在計數(shù)器和時序電路實驗中，我們還穿插了Workbench仿真試驗，并且指導學生用仿真軟件指導設計和完成測試。我們在時代性實驗中，在系統(tǒng)編程ISP技術(shù)的實驗內(nèi)容：用兩個時間單元完成AHDL實現(xiàn)三八譯碼器、十進制計數(shù)器和七段譯碼器實驗，芯片選用ISP1032，軟件平臺用isp EXPER，鼓勵學生采用多種方案實現(xiàn)。

2.實驗教學方式的改革和實踐效果 在實驗教學中，我們拋棄了過去的粉筆黑板灌輸式的教學方式，嘗試了多種

手段結(jié)合的互動式教學模式。首先，我們在總結(jié)大家教學經(jīng)驗的基礎上統(tǒng)一了實驗PPT教案（如圖二所示），采用了PPT投影為主和老師即興板書為輔的授課形式，一改過去落后的教學方式，圖形界面美觀并且講解更為方便，也收到良好的教學效果。

圖 二

然后，我們指導做畢業(yè)設計的學生完成實驗課件的Flash動畫設計（如圖三所示），連同PPT教案放到FTP服務器上提供學生下載，學生在實驗課前就可以完成對實驗系統(tǒng)和實驗內(nèi)容的預習，并且對實驗的流程有一個直觀的了解。

圖 三

在實驗指導上，我們也做了很多嘗試。在學生做數(shù)字邏輯實驗的第一天起，就告訴他們實驗不是簡單對理論的驗證，而是以培養(yǎng)數(shù)字系統(tǒng)硬件工程師的標準去要求，除了知識的學習，實驗更看中的是能力的培養(yǎng)。首先，對實驗系統(tǒng)的所有調(diào)試工具：示波器、邏輯筆等必須熟練掌握；每一次實驗前要求下載相關(guān)芯片手冊，對芯片每一個功能引腳都要求了解；在時序邏輯實驗中，要求繪制并分析時序圖；能使用防真軟件輔助小型綜合電路的設計；在系統(tǒng)可編程系統(tǒng)實驗中，鼓勵以不同方案完成設計。在驗收和給成績的時候，我們看的不僅僅是實驗內(nèi)容的正確完成，更多考慮的是工具是否熟練使用、設計方案是否靈活多樣等等個人能力。

對于實驗中遇到的問題，教師可結(jié)合自身教學和科研經(jīng)驗，盡量給出詳盡并且特別的解答，比如在三態(tài)門實驗中，學生對高阻態(tài)和總線方式提出疑問時，除了講解概念之外，還給他們舉了一個科研中的實例：在我們做CDMA基站測試系統(tǒng)硬件設計時，由于譯碼和讀寫信號設計錯誤，CPU訪問存儲單元數(shù)據(jù)總線嚴重沖突造成死機。在講解時序芯片由于工藝限制導致信號延時的時候，用一次科研實例：一個特別信號需要延時幾納秒而系統(tǒng)時鐘只有4兆赫茲，設計人員利用EPLD芯片自身延時將信號進出芯片兩次，巧妙的解決了問題，讓學生在硬件實驗中學會逆向思維去解決問題。

多樣化的教學手段的應用以及更新更特別的教學方式，讓學生在數(shù)字邏輯實驗中不僅鍛煉了能力，更重要的是找到了學習的樂趣。在實驗結(jié)束后，很多同學不愿離開實驗室，而是熱烈地討論和試驗更多不同方案，我們贊同這種腦力激蕩的方式，畢竟求知的樂趣和熱情是非常難能可貴的，這也是我們實驗教學的目標。

3.一個典型的實驗范例

我們加大了在系統(tǒng)編程ISP系統(tǒng)實驗的數(shù)量，讓學生用AHDL語言實現(xiàn)三八譯碼器、十進制計數(shù)器和七段譯碼器，在實驗中鼓勵他們設計不同的方案，比較分析不同方案的優(yōu)缺點，也給他們講解一些設計的技巧。比如使用中間變量邏輯結(jié)構(gòu)，能夠簡化邏輯表達式，從而減少適配器的工作量和運行時間，增加適配成功率同時減少芯片資源占用率。在實驗中，學生的完成情況給我們以很大的驚喜。下面以最后一次ISP實驗為例。

實驗要求：學生獨立設計一位十進制計數(shù)器七段數(shù)字顯示系統(tǒng)，如圖四所示。計數(shù)器是8421BCD碼同步計數(shù)器，其輸出Q3—Q0作為七段譯碼器的輸入，譯碼器的輸出送到七段發(fā)光二極管顯示器，它能顯示0，2，??9十個字符。采用ABEL-HDL語言設計并寫出完整的設計源程序，并在實驗臺的數(shù)碼管上進行演示。

圖 四

這個實驗非常典型，既有時序邏輯，又有組合邏輯。不少學生在實驗中作出了創(chuàng)新嘗試，采用了多種方案：涉及邏輯方程法、真值表法、狀態(tài)圖法。由于設計中包含了計數(shù)器和譯碼器兩個模塊，各種方法又有不同的設計方案，很多同學一個人就做了多種方案，表現(xiàn)了很高的興趣和設計熱情。下面選取了有特點的5種方案：方案一至方案三中的十進制計數(shù)器設計方法大致相同，而譯碼器設計采用了邏輯方程和真值表法，而方案二和三又用了真值表的不同表達方式；方案四和五同是狀態(tài)圖法，表達方式也不相同。充分表現(xiàn)了ABEL-HDL語言設計數(shù)字邏輯電路的靈活性和多樣性。方案一

MODULE count1 TITLE 'count1' DECLARATIONS

clock,clear PIN;q3,q2,q1,q0 NODE ISTYPE 'reg';ya,yb,yc,yd,ye,yf,yg PIN ISTYPE 'com';count=[q3..q0];EQUATIONS

count.clk=clock;count.clr=clear;

count:=(count+1)&!(count==9);

yg=!(count==0)&!(count==1)&!(count==7);

yf=!(count==1)&!(count==2)&!(count==3)&!(count==7);

ye=!(count==1)&!(count==3)&!(count==4)&!(count==5)&!(count==7)&!(count==9);yd=!(count==1)&!(count==4)&!(count==7)&!(count==9);yc=!(count==2);

yb=!(count==5)&!(count==6);

ya=!(count==1)&!(count==4)&!(count==6);END count1

方案二

方案三 MODULE count2 TITLE 'count2' DECLARATIONS

clock,clear PIN;

q0,q1,q2,q3 NODE ISTYPE 'reg';

a,b,c,d,e,f,g PIN ISTYPE 'com';q=[q3..q0];EQUATIONS q.clk=clock;q:=(q+1)&(q!=9);q.clr=clear;TRUTH_TABLE

(q->[a,b,c,d,e,f,g]);0->[1,1,1,1,1,1,0];1->[0,1,1,0,0,0,0];2->[1,1,0,1,1,0,1];3->[1,1,1,1,0,0,1];4->[0,1,1,0,0,1,1];5->[1,0,1,1,0,1,1];6->[0,0,1,1,1,1,1];7->[1,1,1,0,0,0,0];8->[1,1,1,1,1,1,1];9->[1,1,1,0,0,1,1];

MODULE count3 TITLE 'count3' DECLARATIONS

clock,clear PIN;

q0,q1,q2,q3 NODE ISTYPE 'reg';

a,b,c,d,e,f,g PIN ISTYPE 'com';q=[q3..q0];EQUATIONS q.clk=clock;q:=(q+1)&!(q==9);q.clr=clear;TRUTH_TABLE

([q3..q0]->[a,b,c,d,e,f,g]);[0,0,0,0]->[1,1,1,1,1,1,0];[0,0,0,1]->[0,1,1,0,0,0,0];[0,0,1,0]->[1,1,0,1,1,0,1];[0,0,1,1]->[1,1,1,1,0,0,1];[0,1,0,0]->[0,1,1,0,0,1,1];[0,1,0,1]->[1,0,1,1,0,1,1];[0,1,1,0]->[0,0,1,1,1,1,1];[0,1,1,1]->[1,1,1,0,0,0,0];[1,0,0,0]->[1,1,1,1,1,1,1];[1,0,0,1]->[1,1,1,0,0,1,1];

END count2 方案四

MODULE count4 DECLARATIONS clock PIN;

g, f, e, d, c, b, a PIN;y = [g, f, e, d, c, b, a ];q0,q1,q2,q3 node istype 'reg';count=[q3,q2,q1,q0];

state0 = [0,0,0,0];state1 = [0,0,0,1];state2 = [0,0,1,0];state3 = [0,0,1,1];state4 = [0,1,0,0];state5 = [0,1,0,1];state6 = [0,1,1,0];state7 = [0,1,1,1];state8 = [1,0,0,0];state9 = [1,0,0,1];EQUATIONS

count.CLK = clock;STATE_DIAGRAM [q3,q2,q1,q0 ] STATE state0 :y= ^B0111111;goto state1;STATE state1 :y= ^B0000110;goto state2;STATE state2 :y= ^B1011011;goto state3;

END count3

方案五

MODULE count5 DECLARATIONS clock PIN;

a, b, c, d, e, f, g PIN ISTYPE 'REG';COUNT = [g, f, e, d, c, b, a ];

EQUATIONS

COUNT.CLK = clock;

STATE_DIAGRAM [g, f, e, d, c, b, a ] STATE ^B0000000 : GOTO ^B0111111;STATE ^B0111111 : GOTO ^B0000110;STATE ^B0000110 : GOTO ^B1011011;STATE ^B1011011 : GOTO ^B1001111;STATE ^B1001111 : GOTO ^B1100110;STATE ^B1100110 : GOTO ^B1101101;STATE ^B1101101 : GOTO ^B1111101;STATE ^B1111101 : GOTO ^B0000111;STATE ^B0000111 : GOTO ^B1111111;STATE ^B1111111 : GOTO ^B1101111;STATE ^B1101111 : GOTO ^B0111111;END count5

STATE state3 :y= ^B1001111;goto state4;STATE state4 :y= ^B1100110;goto state5;STATE state5 :y= ^B1101101;goto state6;STATE state6 :y= ^B1111101;goto state7;STATE state7 :y= ^B0000111;goto state8;STATE state8 :y= ^B1111111;goto state9;STATE state9 :y= ^B1101111;goto state0;END count4

課程設計部分

課程設計的目的是學習運用ISP（在系統(tǒng)編程）技術(shù)進行設計和調(diào)試的基本步驟和方法，熟悉集成開發(fā)軟件中設計，模擬調(diào)試工具的使用，體會ISP技術(shù)相對于傳統(tǒng)開發(fā)技術(shù)的優(yōu)點。通過課程設計的鍛煉，培養(yǎng)學生進行科學研究的獨立工作能力，取得工程設計與組裝調(diào)試的實踐經(jīng)驗。

課程設計放在暑假中短學期進行，完全是開放性的，實驗室全天開放，教師只對學生的設計方案和調(diào)試方法提供指導，不限制設計思路。學生3人一組，團隊協(xié)同工作，在規(guī)定的兩周時間內(nèi)，獨立完成四個設計課題并調(diào)試成功，由指導教師驗收。

1.課程設計內(nèi)容

芯片選用ISP1032E（引腳圖見圖五），軟件平臺用isp EXPERT（如圖六所

示）。

圖 五 圖 六

課題一簡易電子琴：用ABEL語言設計一個電子琴。使用TDS-2或TEC-5實驗臺上的8個電平開關(guān)做琴鍵，電平開關(guān)輸出為高電平時相當于琴鍵按下，電平開關(guān)輸出為低電平時相當于琴鍵松開。電子琴共有C調(diào)的8個音：1，2，3，4，5，6，7和I，在TDS數(shù)字電路實驗臺上對設計進行調(diào)試，調(diào)試時用實驗臺上的小喇叭作發(fā)聲裝置。

課題二簡易頻率計：設計一個簡易的頻率計，用于測量1MHz以下數(shù)字脈沖信號的頻率。閘門只有1S一檔，測量結(jié)果在實驗臺上的6個數(shù)碼管顯示出來，不測信號脈寬，每次對被測信號計數(shù)前，計數(shù)器應清零。

課題三交通燈實驗：以實驗臺上的4個紅色電平指示燈、4個綠色電平指示燈和4個黃色電平指示燈模仿路口的東、西、南、北4個方向的紅、綠、黃交通燈。控制這些指示燈，使它們按下列規(guī)律亮、滅：

1.初始狀態(tài)為4個方向的紅燈全亮，時間為1秒。

2.東、西方向綠燈亮，南、北方向紅燈亮。東、西方向通車。時間為5秒。3.東、西方向黃燈閃爍，南、北方向紅燈亮。時間2秒。

4.東、西方向紅燈亮，南、北方向綠燈亮。南北方向通車。時間5秒。5.東、西方向紅燈亮，南、北方向黃燈閃爍。時間2秒。6.返回2，繼續(xù)運行。

7.如果發(fā)生緊急事件，例如救護車、警車通過，則按下單脈沖按鈕，使得東、西、南、北四個方向紅燈亮，緊急事件結(jié)束后，松開單脈沖按鈕，恢復到被打斷的狀態(tài)繼續(xù)運行。

課題四電子鐘：設計實現(xiàn)一個電子鐘。電子鐘具有以下功能： 1.實驗臺上的6個數(shù)碼管顯示時、分、秒。2.能使電子鐘復位（清零）。3.能啟動或者停止電子鐘運行。

4.在電子鐘停止運行狀態(tài)下，能夠修改時、分、秒的值。5.具有報時功能，整點時喇叭鳴叫。

要求整個設計分為若干模塊，頂層模塊用原理圖設計，低層模塊用ABEL語言設計。在TDS-2或TEC-5實驗臺上調(diào)試設計。

2.完成情況分析

從2001-2005共五屆學生的課程設計情況來看，多數(shù)小組兩周時間能夠完成，其中優(yōu)秀的小組一周多的時間就能全部調(diào)試驗收完成。四個設計課題涵蓋了計數(shù)、分頻、狀態(tài)轉(zhuǎn)移多種典型的內(nèi)容，尤其最后一個電子鐘的實驗，要求學生用原理圖和ABEL語言用兩層結(jié)構(gòu)，鍛煉了綜合設計的能力。學生在整個課程設計期間會出現(xiàn)很多錯誤：器件型號選錯、各種語法錯誤、設計疏漏引起的競爭和冒險等等，大家團隊合作解決問題的過程是非常有趣的經(jīng)歷。學生在調(diào)試日志中寫道：

* 出現(xiàn)問題：在“停止-調(diào)表”狀態(tài)和計時狀態(tài)轉(zhuǎn)換時，數(shù)碼管顯示的數(shù)出現(xiàn)無規(guī)律地跳變，而且跳變時有時無。……原來在處理“停止-調(diào)表”狀態(tài)和計時狀態(tài)時存在競爭冒險，也就是這條語句：

SF.clk=(!V&!stop)#(!aset1&stop)……

終于找到根源所在！解決問題立即出臺！……從根本上解決了問題！

……把分鐘、小時鐘的模塊采取同樣的措施后，我們的電子鐘近乎完美！

* 實驗過程使我們對ABEL的應用有了更深入的認識，實驗的同時也增進了我們對ISPexpert軟件的熟悉程度。實驗的過程就是解決每一個問題的過程，每一個問題的解決，都讓我們對基本概念有了更為深入地理解。

課程設計的整個過程進一步鞏固和加深了《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》基本理論、概念的理解，提高了學生的動手能力和數(shù)字系統(tǒng)綜合設計能力，取得了非常好的實驗教學效果。但也發(fā)現(xiàn)了一些學生有拷貝現(xiàn)象，為此我們采取了相應的措施，如改換題目進行重做并嚴格打分；期末考試中加入了實驗部分的內(nèi)容。

結(jié)語

在整個《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》課程的實驗教學工作中，我們不僅注重實驗設備、教材的更新，更注重實驗內(nèi)容、教學方式的改革，將先進的手段和觀念引入教學。通過實驗，使學生鞏固加深數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)的理論知識，通過實踐進一步加強學生獨立分析問題和解決問題的能力、綜合設計及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，同時注意培養(yǎng)學生實事求是、嚴肅認真的科學作風和良好的實驗習慣，為今后科學研究工作打下良好的基礎。

第五篇：數(shù)字邏輯教學大綱

數(shù)字邏輯教學大綱

課程主任：執(zhí)筆人： 呂強開課單位：信息工程學院編寫日期： 2008-2課程編碼：課程中文名稱: 數(shù)字邏輯課程英文名稱: Digital Logic

課程類別：專業(yè)基礎課

開課對象： 軟件工程專業(yè)本科 開課學期： 第4學期 學分：3 ；總學時： 48；理論課學時：48

先修課程： 電路基礎、模擬電子技術(shù)

基本教材：《現(xiàn)代數(shù)字邏輯》作者：馬義忠 常蓬彬 關(guān)少穎編著 蘭州大學出版社 200

2參 考 書：

【1】數(shù)字邏輯與計算機設計基礎 劉真,蔡懿慈,畢才術(shù)

【2】數(shù)字系統(tǒng)邏輯設計曲兆瑞山東大學出版社

一、課程的性質(zhì)、目的和任務

《數(shù)字邏輯》是軟件工程專業(yè)的專業(yè)基礎課之一，是該專業(yè)本科生必修的主干課程。數(shù)字邏輯課程闡明了數(shù)字邏輯電路的基本概念和分析設計方法，以門電路構(gòu)成的邏輯電路的“經(jīng)典方法”作為基本技能訓練，提高以全加器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、計數(shù)器、寄存器以及存儲 器等較復雜的邏輯器件來構(gòu)成更復雜的邏輯電路的分析與設計的能力。

二、課程的基本要求

本課程注重理論與實踐相結(jié)合。在教學方法上，采用課堂講授、課堂討論、課后自學、上習題課等教學形式。要求學生熟悉數(shù)制、碼制和邏輯代數(shù)，能以邏輯代數(shù)為工具，掌握對各類組合電路、同步時序電路、異步時序電路的基本邏輯單元分析和設計，了解存儲器和可編程邏輯器件的性能和特點。

三、課程的基本內(nèi)容及學時分配

第一章 數(shù)制和碼制（學時數(shù)：2）

1． 數(shù)制

十進制、二進制、八進制、十六進制和任意進制數(shù)制

2． 數(shù)制轉(zhuǎn)換

二進制和八進制、二進制和十六進制、二進制和十進制。

3． 編碼

原碼、反碼、補碼、BCD碼和字符代碼。

教學要求

掌握數(shù)制，數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換，碼制和編碼

第二章 邏輯代數(shù)基礎（學時數(shù)：6）

1． 邏輯代數(shù)基本概念

2． 邏輯代數(shù)基本定律

3． 邏輯函數(shù)的標準表達式和卡諾圖

4． 邏輯函數(shù)的化簡

教學要求

掌握邏輯代數(shù)基本定律和基本運算規(guī)律，邏輯函數(shù)的各種表達式，利用邏輯代數(shù)和卡諾圖對邏輯函數(shù)進行化簡。

第三章 TTL集成門電路（學時數(shù)：6）

1． TTL與非門

2． TTL集電極開路與非門

3． 三態(tài)輸出與非門

4． 其他類型的TTL門電路

教學要求

了解TTL門電路的電路結(jié)構(gòu)、工作原理和外部特性，掌握門電路的邏輯功能和外部特性。

第四章 組合邏輯電路（學時數(shù)：9）

1． 組合邏輯電路的分析方法

編碼器、譯碼器數(shù)據(jù)選擇器和分配器、奇偶檢測電路、比較器、加法器。

教學要求

掌握組合邏輯電路的分析方法。

第五章 集成觸發(fā)器（學時數(shù)：6）

1． 基本R-S觸發(fā)器

2． 電位觸發(fā)的觸發(fā)器

3． 主從觸發(fā)器

4． 邊沿觸發(fā)器

教學要求

掌握觸發(fā)器的基本類型及狀態(tài)描寫，觸發(fā)器的簡單應用。

第六章 同步時序電路（學時數(shù)：6）

1． 時序電路的機構(gòu)與描述

2． 同步時序電路的分析方法

3． 同步時序電路的設計方法

教學要求

掌握同步時序電路的分析和設計方法。

第七章 異步時序電路（學時數(shù)：6）

1． 脈沖異步時序電路的分析

2． 脈沖異步時序電路的設計

教學要求

掌握脈沖異步時序電路的特點和分析方法。

第八章 存儲器和可編程邏輯器件，VHDL語言描述數(shù)字系統(tǒng)簡介（學時數(shù)：7）

1． MOS門電路

2． 存儲器

ROM、RAM

3.可編程邏輯器件

PLD、PAL、GAL

教學要求

掌握可編程邏輯器件的結(jié)構(gòu)和編程過程。

3．VHDL語言描述數(shù)字系統(tǒng)簡介

四、課內(nèi)實驗安排

見實驗大綱

五、習題及課外教學要求

習題課以例題分析為主，并適當安排開闊思路及綜合性的練習及討論。學時已包括在前述理論教學課時分配中。每次課堂授課都要有相應的課外作業(yè),其內(nèi)容據(jù)上課內(nèi)容而定,主要是目的是鞏固課堂內(nèi)容,加深對所學東西的理解。

六、考核方式及成績評定

課外作業(yè)，平時測驗占30%；期末閉卷考試占70%。