教学模式的数字逻辑课程教学研究论文

第一篇：教学模式的数字逻辑课程教学研究论文

论文摘要：针对目前“数字逻辑”课程教学中存在的问题，在分析“数字逻辑”课程的特点、教学现状和PBL教学模式内涵的基础上，文章提出将PBL教学方法应用于“数字逻辑”教学过程中的观点，并提出“2+2”教学方案。教学实践表明，将PBL教学模式应用于数字逻辑课程中，提高了学生学习的积极性和主动性，使他们进一步加深了对数字逻辑的原理、知识、概念的理解，为后续课程的学习奠定了坚实的基础。

论文关键词：数字逻辑 PBL教学 教学研究

“数字逻辑”课程是理工类专业的技术基础课，从计算机的层次结构上讲，“数字逻辑”是深入了解计算机“内核”的一门最关键的基础课程，同时也是一门实践性很强的课程[1]。其任务是使学生掌握数字逻辑与系统的工作原理和分析方法，能对主要的逻辑部件进行分析和设计，学会使用标准的集成电路和高密度可编程逻辑器件，掌握数字系统的基本设计方法，为进一步学习各种超大规模数字集成电路的系统设计打下基础。

PBL全称为Problem—BasedLearning，被翻译成“基于问题学习”或“问题式学习”。其基本思路是以问题为基础来展开学习和教学过程[2]。PBL教学法是以问题为基础，以学生为主体，以小组讨论形式，在老师的参与和指导下，围绕某一具体问题开展研究和学习的过程，培养学生独立思考能力[3]。如今PBL教学已经成为美国教育中最重要和最有影响力的教学方法。

1研究背景

1.1数字逻辑课程的内容及其教学中存在的问题

数字逻辑课程的主要内容包括数字逻辑基础和数字电路两个部分，在学习过程中学生应把握好这两条贯穿整个课程的主线。数字逻辑基础是研究数字电路的数学基础，教师在教学中应使学生明确数字电路中逻辑变量的概念，掌握逻辑代数(布尔代数)的基本运算公式、定理，能够熟练对逻辑函数进行化简。数字电路是解决逻辑问题的硬件电路，包括组合逻辑电路和时序逻辑电路两种基本形式。对于每一种电路形式，教师应指导学生从基本单元电路入手，熟悉其常用中规模集成电路的原理及使用方法，掌握数字电路(组合和时序电路)的分析和设计方法，并了解数字系统的现代设计方法。

我们根据教学内容，总结数字逻辑课程具有以下几个特点：

1)数字逻辑课程是一门既抽象又具体的课程。在逻辑问题的提取和描述方面是抽象的，而在逻辑问题的实现上是具体的。因此，学习中既要务虚，又要务实。

2)理论知识与实际应用紧密结合。该课程各部分知识与实际应用直接相关，学习中必须将理论知识与实际问题联系起来，真正培养解决实际问题的能力。

3)逻辑设计方法灵活。许多问题的处理没有固定的方法和步骤，很大程度上取决于操作者的逻辑思维推理能力、知识广度和深度、以及解决实际问题的能力。换而言之，逻辑电路的分析与设计具有较大的弹性和可塑性。

基金项目：黑龙江省智能教育与信息工程重点实验室项目；黑龙江省计算机应用技术重点学科(081203)；黑龙江省教育厅科学研究项目(11551125)。

笔者发现在实际教学过程中存在以下一些问题。

1)在教学方式上，很多教师仍然在以“满堂灌”的教学方式为主，整堂课以教师为中心，教师将书本上现成的内容、公式、定理、结论讲授给学生，这使学生不能主动地去思考和探索，只能机械地记忆若干公式定理结论，长期下去会使学生失去学习兴趣。

2)在实验实践环节上，一些教师侧重理论知识的讲授，忽视实验实践环节，致使学生在面对具体应用问题时手忙脚乱，不知道如何运用所学的知识去解决问题。在实验方案的选择上，一些教师以传统实验为主，扩展性不足，使学生无法与实际工程项目接轨，不能很好地解决实际问题。

1.2PBL教学的内涵

在传统教学中，我们习惯于把知识的获得和应用看成是教学中两个独立的阶段。实际上，知识的应用并不是知识的套用，在应用知识解决有关问题的过程中，学习者常常需要针对当前的具体问题进行具体分析，在原有知识的基础上建构出解决当前问题的方案。因此，应用知识解决问题的过程同样是一个建构过程，在解决问题的过程中，学习者需要对问题背后所隐含的基本关系、基本规律做思考、分析、考察，从而建构起相应的知识。

以问题为导向的教学方法(PBL)是基于现实世界的以学生为中心的教育方式，与传统的以学科为基础的教学法有很大不同，PBL强调以学生的主动学习为主，而不是传统教学中的以教师讲授为主；PBL将学习与更大的任务或问题挂钩，使学习者投入于问题中；它设计真实性任务，强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情景中，通过学习者的自主探究和合作来解决问题，从而学习隐含在问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力，真正提高学习者分析问题、解决问题的能力。

当今的建构主义者越来越重视问题在学习中的作用，以问题为中心，以问题为基础，让学生通过解决问题来学习，通过高水平的思维来学习，这是当今教学改革的重要思路。

2PBL教学模式在数字逻辑课程中的应用

2.1教材选择

针对PBL教学法，根据计算机工程专业的特点，笔者选择由欧阳星明主编、华中科技大学出版社出版的《数字逻辑》(第四版)作为基础教材，由欧阳星明主编、人民邮电出版社出版的《数字电路逻辑设计》作为参考教材。选择教材的目的是理论和实践相结合，每本教材各有其侧重点。

2.2PBL教学法的教学设计

在“基于问题学习”模式的课堂中，教师是指导者，学生是活动的主体，它要求学生要会主动地去寻找学习中的问题，然后带着问题，在自己能力所及的范围内概括和应用知识，运用各种已有的知识和科学的方法去分析问题和解决问题。其教学目标立足于培养学生灵活的知识基础，发展高层次思维能力、自主学习能力以及合作学习能力。基于问题学习体现在课堂上，最突出的特点就是促使学生积极参与到学习中去，成为积极主动的学习者，从而去努力学习新的知识和技能，并能逐渐把所学知识整合，最终达到用知识来解决问题的目的。

作者在多年教学经验基础上，针对PBL教学模式，提出“2+2”教学方案，包括4个教学环节：提出问题→解决问题→方案讨论→总结评价。

在上述4个环节中，教师主要参与提出问题环节和总结评价环节，学生主要参与解决问题环节和方案讨论环节。下面具体说明各个环节的设置。1)提出问题。

提出问题环节是教学方案中的第一个环节，也是教师参与的第一个环节。在这个环节中教师应该根据所讲课程内容的不同设计出不同的问题，好的问题是整个学习过程中的关键。一个好的问题能够充分调动学生自主学习能力以及合作学习能力，使学生参与到学习过程中，调动学生学习热情。

笔者讲到组合逻辑电路设计时，提出的问题是设计一个全加器，用硬件描述语言VHDL进行描述并在试验箱上进行实现，同时还给出一个已经设计好的参考例程，共学生参考学习；在讲到时序逻辑电路设计时，提出的问题是设计一个汽车尾灯控制器，并对选用的逻辑门器件进行了要求。

这个环节的实施能够提高学生的学习积极性，使学生产生学习需求，培养了学生的问题意识。

2)解决问题。

解决问题环节是以学生为主体的环节，是学生对老师提出的问题进行解决。在这个环节中，老师首先对学生进行分组，根据学生学习情况，以5～7个人为一组。学生接受任务后学习兴趣提高，小组成员进行分工，采取各种方法来完成任务。每个小组共同学习，学习好的同学带动大家一起学习，互相帮助，学生变被动为主动，主动地思考和探索老师所提出的问题，在解决问题的过程中进行学习。在实际解决问题过程中，学生将面临一些困难，如逻辑器件的选择上、语言的描述上、具体问题的实现上，等等。

通过这一环节，教师也感受到同学们的想象力、创造力和动手能力等都是非常强的。

3)方案讨论。

在方案讨论这个环节中，学生根据学习到的知识对自己所设计的方案进行讨论，积极发言，提出自己的见解，说明自己的理由。教师根据学生们的发言，指出其合理的地方，对其不足的地方进行指正，引导学生解决问题。如在全加器的设计问题中，有的小组采用的是多种逻辑门电路进行设计，有的小组基于经济问题考虑，只采用与非门电路来进行设计，每个小组都详细阐明自己的观点，对自己的设计方案进行论证。

在这个环节，老师应强调放开思路，开拓创新，鼓励学生进行多途径思考，全方位构思。这样既加强了学生们学习自觉性、开创性，又培养学生更多地进行综合思考，得到更多的锻炼，提高分析和解决复杂问题的能力。

4)总结评价。

小组必须在规定时间内完成设计开发任务。各个小组分别展示各自成果，其他小组学生提出问题进行互动并相互评价，老师给出点评并比较各自设计的优缺点，最后老师进行总结评价。这个环节中，教师作为主要参与者，一方面要对知识进行系统性的总结归纳，使学生对知识的掌握具有条理性，另一方面还要对学生进行启发式扩展，使学生的知识面更广，同时对一些难点重点再次进行强调，增加学生对知识的理解。

3结语

数字逻辑是一门理论联系实践比较强的课程，在教学中采用PBL教学模式，不仅可以提高学生掌握知识的能力和培养学生的创造性思维能力，还能提高学生的交流和合作能力。PBL教学可以使得数字逻辑课程目标更好的实现，能够引导学生自主学习，在实际的教学中，取得了良好的教学效果。

参考文献：

[1]季伟东,张军.数字逻辑课程的探究性教学研究与实践[J].计算机教育,2010(10):76-78.[2]付森.PBL教学法在数据库原理教学中的应用[J].计算机教育,2010(10):91-93.[3]赖维玮.网络环境下PBL教学模式研究与实践[J].中国教育信息化,2009(8):72-74.

第二篇：计算机教学研究论文：数字逻辑课程的探究性教学研究与实践

计算机教学研究论文：

数字逻辑课程的探究性教学研究与实践

摘要:针对目前数字逻辑课程教学中存在的问题,在分析数字逻辑课程的特点、教学现状和探究性教学方法的内涵的基础上,本文提出将探究性教学方法应用于“数字逻辑”教学过程中的观点。教学实践表明,探究性教学方法提高了学生学习的积极性和主动性,培养了学生的思维能力和创新能力,进一步加深了对数字逻辑的原理、知识、概念的理解,为后续课程的学习奠定了坚实的基础。

关键词:数字逻辑;探究教学;探究学习;

数字逻辑课程是计算机专业学生必修的基础课之一,本课程的教学目的是使学生获得数字电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能,培养学生分析问题和解决问题的能力,是计算机专业本科生后续课程和研究生课程的基础,在专业课程体系中占有重要地位。

探究性教学是著名教育家施瓦布于20世纪中叶提出的一种全新的教学方法[1]。这种方法要求是在教师精心设计指导下,通过预先的设计和组织,引导启发学生在学习中发现问题,进行探讨和研究,寻求出解决方法。把课堂授课从教师展现知识的过程转变为学生探究知识的过程。以便充分发挥学生学习的主动性和积极性,培养学生独立思考能力[2]。如今探究性教学已成为美国科学教育中最重要和最有影响的教学方法。新形势下如何深入理解探究性教学方法的内涵和特点,切实将其应用于“数字逻辑”的教学活动中,是一个非常有价值的研究课题。

1研究背景

1.1数字逻辑课程的特点

数字逻辑课程的主要任务是使学生掌握数字电子技术的基本原理,熟悉基础知识和基本技能;熟悉数字集成电路的工作原理、特性和功能;掌握逻辑电路的分析及设计方法;具备正确运用中小规模数字集成电路的能力,培养学生对数字系统的分析设计能力、工程实践能力和创新能力;为后续如计算机组成原理、微机原理与应用、计算机接口技术和单片机原理与应用等课程打下牢固的硬件基础。

数字逻辑课程的特点是理论和实践紧密结合。理论性比较强,涉及多方面的数理知识,而且每一个知识点都比较抽象,并且要求学生能够运用所学的知识对具体的电路进行分析。实践过程中,要求学生对学过的知识点进行综合运用,能够学会设计一些典型的数字电路。但是目前教学中存在不少问题,在教学方式上,很多教师以讲授的教学方式为主,将书本上现成的结论、公式和定理告诉学生,使学生不能主动地思考和探索;在教学效果上,学生也只是机械地记住了若干公式定理,在面对具体问题的时候,不知如何运用相应的知识去解决实际的问题。

1.2探究性教学的内涵

探究泛指一切努力解决问题,寻求答案的过程。它往往是一种有目的、有计划、有组织的活动。教学中的探究是指学生在教师的指导下,为获得科学素养,以类似科学探究的方式所展开的学习活动,是教师在现实材料的基础上,创设一种类似于学术研究的情境,构建一个开放性的活动课程。通过学生自主、独立地发现问题、实验、调查、信息搜集与处理、表达与交流等探索活动,获得知识与技能,体验发现与创造,发展情感与态度的教学方式和教学过程[3]。

探究性教学的目的在于启发学生探究的动机,鼓励学生在探究过程中的表现,以增进学生科学探究能力的发展。从本质上看,它是教师通过课程内容及教学活动,灵活创设情境,利用设疑抛砖引玉,充分调动学生的积极性,激发和助长学生探究行为的一种教学形式。即是利用探究思考使学生主动解疑的策略,并配合课程,让学生有应用想象力的机会,培养学生独创和精

密的思考探究能力,形成探索未知世界的科学精神和科学态度。

2数字逻辑课程的探究性教学

探究性教学能否在数字逻辑课堂中进行?这是实施探究教学所不能回避的问题。建构主义认识论认为,学生的认识是一种能动的建构过程,而不是被动的接受过程。问题解决是开展建构性认识或学习的有效过程,而科学探究正是解决问题的一种方式。因此探究性教学引入数字逻辑课程教学有坚实的理论基础。下面从三方面来说明数字逻辑课程的探究性教学。

2.1课堂教学中的探究

在探究型课堂中,应通过教学中问题展示的外因,充分调动学生主动、积极、自觉思维的内因,恰当调节教学节奏,活跃教学气氛,生动教学手段,提高教学效果。善教者必善问,怎样设疑,于何处设疑,往往会影响学生思维的品质[2]。

在数字逻辑课程中,一个好的问题既要与数字逻辑的概念紧密相连,又要能引发学生的研究兴趣。在实际教学中,笔者围绕计算机的工作原理及实际系统工程设计将数字逻辑的内容有层次有重点地进行讲述,尽量采用与计算机有关的通俗例子。例如在第一章讲解数制及常用的编码的时候,我给学生提出的问题是我们输入到计算机中的内容在计算机中是以什么方式存储的?计算机是如何进行加减运算的?这些与计算机的工作原理密切相关的问题引起了学生极大的兴趣。在讨论的过程中加深了学生的学习兴趣,同时把这一章的重点二进制及补码运算在讨论的过程中给学生进行了讲解,使学生对重点内容加深了理解。

在讲解时序逻辑电路时,笔者给学生提出的问题是如何进行一个“数字钟的设计”。要求数字钟具有“时”、“分”、“秒”的十进制数字显示;小时计时以一昼夜为一个周期(即24进制),分和秒计时为60进制;具有校时功能,可在任何时刻将其调至标准时间或者指定时间。针对这个问题,学生以小组形式在课余时间进行了设计,提出各种设计方案,这样既加深了学生的学习热情,同时培养了学生的创新性思维。在课堂实际教学中,根据学生提出的具有典型性的设计方案对时序逻辑电路进行讲解,指出学生在设计中存在的不合理的地方,同时着重介绍时序电路的分析与设计方法,不偏重于讲解电路设计技巧,多讲计算机最基本的器件,如寄存器、计数器、序列检测器等,重点放在同步时序逻辑电路的讲解上,对异步时序逻辑电路仅作一般性的介绍。这样既突出了重点,又利用探究思考使学生能够主动解疑,并配合课程,让学生有应用想象力的机会,培养学生独创和精密的思考探究能力。实践证明,探究式的课堂教学方式提高了学生的学习积极性、主动性,使学生产生学习需要,培养了学生的问题意识和创新精神。

2.2实验教学中探究

在传统的课程教学中,教师往往只是注重纯理论知识的传授,如集成门电路与触发器、组合及时序逻辑电路等。面对抽象的没有任何物理含义的纯理论知识,学生不能在头脑中产生具体概念。因而面对实际任务,就不知该如何着手应用所学知识去解决实际问题。针对这一问题,笔者在教学过程中大大加强了实践环节。

实验首先应立足于基本内容,选题、范围、难易程度应与课堂内容保持一致。这对于学生加深理解基本理论及后面的可编程器件有所帮助。在保证“基本”的前提下,实验教学必须以能力培养为主线来组织实施。实验课题在选材上要突出应用性、体现趣味性和对各种知识的综合性。在安排上,将较大的设计任务,如“交通灯控制器”、“火灾报警系统”等实验只下达给学生具体技术要求,让学生在开放式实验室中自行设计、开发较复杂的逻辑电路,借助于开放式实验课培养学生独立思考,自己动手解决问题及创新的能力。

在实验环节中,我们教师会对相应的知识点设计一些动手题目,增加学生的动手能力以及对知识的应用。这些题目有的是针对一个知识点的专项题目,有的是针对一些知识点的综合运用,通过对这些动手题目的练习,使学生在“做中学”,增加了学生学习的兴趣[3-4]。例如设计一个“数字抢答器”,具体做法是先给出实际问题、要求选用实验室现有的集成块,学生根

据所学组合逻辑电路的设计步骤,先根据实际问题要求列出真值表,然后用卡诺图化简,写出最简表达式,画出逻辑电路图,通过选件、连接电路调试完成设计任务,写出完整的实验报告。这样的实验训练了学生用所学数字电路知识解决实际问题的能力,为学生以后设计电路打下良好的基础。

在实验安排上,我们教师逐步从验证性实验转变为分析设计性实验, 改变了过去那种按照书本或说明书作简单观察的作法,取而代之的是引导学生注意发现实验当中常见的问题并能解决这些问题。

在上述探究性实验课程中体现了从培养单纯知识型人才转变为培养创造型人才,贯彻了素质教育的精神,充分调动学生的积极性、主动性和激发学生的思维能力,加强了学生的自学能力和创新能力的培养。

2.3课程设计中探究

数字逻辑课程设计一般是计算机专业学生首次接触的课程设计,因此学生的热情比较高。在此情况下,教师所选课程设计题目既要全面利用所学知识,又要灵活、有层次。

在课程设计的实践教学中,可提倡放开型教学管理。在课程设计的选题上,更应强调放开思路、开拓创新,鼓励学生进行多途径思考,全方位构思,多选择设计方案。选题上,可用本课程知识进行设计,也可结合前修课程知识进行综合设计,如:对于某一课程设计的题目,可在几种逻辑芯片中进行选择,针对不同芯片采用不同的电路结构。这样,一则可促使部分学习自觉性强、有开创性的学生,在不同设计途径、不同处理方法的设计选择中,更多地碰到问题,更多地进行综合思考、分析,得到更多的锻炼,提高分析

和解决复杂问题的能力,并使其在经过不同处理方法比较分析后,对同一问题采用多种解决方法,激起学生开拓创新的欲望。二则可加深和拓宽课堂理论讲授的知识内容。这种情况下,题目的选择有两种可能性,一种是老师指定的题目,具有代表性;另一种是学生感兴趣的题目,在得到老师的认可后,可以作为课程设计的题目。

在课程设计具体实施过程中,针对一些比较复杂的设计,团队训练也是一个主要方案[5]。团队组成包括两个主要方面,一是实验指导教师,二是学生自由组合的团队。实验指导教师主要承担知识的辅助指导任务,学生团队一般由5人左右组成,并选择一位作为组长。在团队成员能力差别比较大的情况下,我们教师会将设计任务进行分解,每个任务由相应的同学负责;在团队成员能力基本比较均匀的情况下,由成员先讨论任务实现方案,然后各自进行实现,进而选择最优方案在集体实现。例如,在进行“汽车尾灯控制电路”这个设计题目中,我们将学生分成几个团队,基础差一些的团队由指定教师进行辅导,将题目进行分解,由学生各自完成分解任务;对基础好的学生,由成员讨论设计方案并进行论证,选择最优方案进行设计。最终每个团队不仅完成开发项目,并且给出了各具特色的作品。

在课程设计中,学生能够更好的将所学的知识应用到具体实践中,并且在实践开发过程中学到书本上没有的知识,同时拓宽了视野,为以后的学习奠定了扎实的基础。

3结语

数字逻辑是一门实践性较强的课程,逻辑电路的分析和设计需要学生有自己独特的思想。实践证明,数字逻辑课程中使用探究教学法,不仅可以提高学生掌握知识的能力、综合运用知识的能力、创造性思维能力,而且还能提高学生的交流和合作能力。探究教学可以使得数字逻辑课程目标更好地实现,能够引导学生自主学习,在探究过程中切实体现了教学互动的思想,取得了良好的教学效果。

参考文献:

[1] 韦斯特伯里.科学•课程与通识教育-施瓦布选集[M].北京:中国轻工业出版

社,2008:6.[2] 范培明.如何在探究型课堂中运用设疑导学艺术[J].考试周刊,2007(10):69-71.[3] 唐超颖,姜斌.“自动控制原理”课程的探究性教学实践[J].电气电子教学学报,2007(6):91-93.[4] 李爱娟.基于三式递进的程序设计探究教学研究与实践[D].江苏:扬州大学计算机教育学院,2009:9.[5] 季伟东,张珑,张军.“并行系统结构”的教学体系建设与实践[J].计算机教育,2010(8):112-114.

第三篇：教学模式与声乐教学研究论文

内容摘要：重新审视教学模式的内涵，分析考证程序教学，学导教学、发现学习以及掌握学习等四种经典教学模式引人声乐教学系统的可行性。

关键词：教学模式掌握学习声乐教学系列教学模式

1．教学模式概念理解

何谓教学模式?《教育大辞典》有论：“教学模式是反映特定教学理论逻辑轮廓的，为保持某种教学任务的相对稳定而具体的教学活动结构”。《教学论新编》则曰：“教学模式是在教学理论和实践的发展中形成的用以组织和实施具体教学构成的相对系统、稳定的一组策略或方法。”

这两个定义均具相当权威性。我们观之，其共同点是，都指出了教学模式的稳定性特点；其不同点是，一个定义确认教学模式是某种“结构”。一个定义是把教学模式认作某种“方法”。也许是由于对教学模式基本内涵的理解存有异议，人们对“教学模式”这一术语的使用也是相当宽泛的。例如，掌握学习，程序教学，有人称之教学模式，有人称之教学方法。称之“模式”者，有时又将之理解为很具体的方法；称之“方法”者，有时也自觉或不自觉地把它当作模式来运思。当然，同一种教学思想，有时可以把它转化为教学模式，有时也可以将其落实为教学方法。

或许正是考虑到这种情况，《教学论新编》又赋予教学模式以两层含义：“第一，相对于人的学习和发展的基础理论来说，模式是在更具体的层次上对这些理论的模仿，其结果以稳定的格式表现出来，就成为受某种理论指导的某种教学模式，第二，相对于统一的教学理论或规律来说，任何教学模式都是对它的个别的、近似的、不完善的反应，是教学规律体系在特定条件下特定的表现形式，是教学论真理在某一具体教学过程中的一种映射、一个特例，亦即教学模式实际上是个别教学论真理通向普遍教学论真理的中介环节。”这个对教学模式的附加说明，提出了两个重要思路，一是将教学模式分两层来理解，一是提出教学模式具有中介性。遗憾的是，其具体解释是含混的，甚至是蹩脚的。

模式的本意是“某种事物的标准形式或使人可以照着做的标准样式”。这就是说，模式的概念涉及人的两方面行为，一是对事物的稳定的认识，一是对事物的稳定的操作；前者构成认识模式，后者构成方法模式。认识模式和方法模式，才应当是教学模式的两层基本含义。至于说教学模式作为中介环节，也不能简单的定位于所谓个别教学论真理与普遍教学论真理之间，因为模式作为一种稳定结构，与个别真理、普遍真理之间并没有直接的逻辑对应关系。对教学模式的两层含义，我们也不能等量齐观，因为认识模式与方法模式之间毕竟存在着不小的差别，若将其混为一谈，等于模糊了视线，反而不能很好地操作。

在方法领域里谈模式，当然要讲那些稳定的操作结构，认识模式可能要在理论领域里去谈。所以，综合《教育大辞典》和《教学论新编》关于教学模式的定义，我们认为教学模式，应当是用以传习知识的方法体系的稳定结构。据此类推，声乐教学模式，应是用以传习声乐技术的方法三维体系的稳定结构。

这样来认识教学模式，首先就将其与教学方法区分开来了。教学方法，是灵活的变式变位变项的个人策略；教学模式，是个人长期累积形成的相对不变的习惯性策略。二者同样是三维结构的体系，所不同的是，前者总是要在三维结构中寻求局部变化以利解决诸多的异样问题，后者则是在三维体系中选择相对稳定的结构以求节省地处理大量的同类问题。

其次，教学模式在教学方法领域里的位置也明确了，那就是在方法论与具体方法之间中介定位。教学模式不是教学方法，但许多具体的教学方法都会循袭一定的教学模式而运作；教学模式也不是教学方法论，但它确实是对教学方法的比较全面而深刻的认识成果。

对于每一位教师来讲，教学模式的来源可能有两个，一是学习专家的成果，即现成的教学模式；一是靠自己的实践积累而自创。教学模式也确有两类表现形式，一是具有普遍意义的推广模式，一是具有特殊意义的个人模式。两种来源两类表现的教学模式，同时并存，也同样为教师所需。具有普遍意义的教学模式，是教育学专家对教学方法体系中某种三维结构的特定组合的广泛合理性进行逻辑推论和科学检验之后的实用成果，虽然任何一个这类的模式仍会有很大局限性，但凡是能被推广开来的教学模式，都是由于它能为人们提供一个比较具体的运用教学方法的思路。那些具有特殊意义的个人把握的教学模式，是教师在个人教学实践中逐步调试而成的运用教学方法的习惯性倾向。对于教师个人来说，普适性教学模式也有一个逐步调整可用的过程。而模式一旦形成，就带有某种保守性。不过，在个人模式的形成过程中，即便是保守性很强的模式对于正确而熟练的运用具体方法去解决实际问题，还是积极有效的。关于个人模式的形成，虽然也有规律和方略可循，但这很难深涉，因为总是要具体情况具体分析才好。对于所谓推广型或普适性模式，我们则可尝试作一些典型分析，相信这对任何声乐教育工作者个人策略的筹划，都会有参考价值。

2．经典教学横式究诘

现代教学论对教学模式的研究成果应引起声乐教学领域的高度重视。由于声乐教学与一般教学之间存在明显差异，所以将一般教学模式引入声乐教学，必须专门下一番加工转换的功夫。而这种加工转换研究恰恰是目前声乐教学实践和理论的双重薄弱环节。我们在试图引进某种教学模式的时候，应先行考察一下这种模式与声乐教学的适合度。以通常最为知名的程序教学、掌握学习、发现学习和学导教学等四种经典教学模式为例，近来声乐圈对它似乎已不陌生，尝试运用的也大有人在。但这些或许在国外是非常成功的教学模式，究竟是怎么回事呢?

程序教学模式，是以斯金纳建立的操作性条件反射理论为基础并由斯金纳重新提出的传习知识的稳定的方式。他强调任何复杂的行为都可以用一套逐步接近目标的简单行为连接而成。在这个过程中，最重要的是紧接着学生做出的正确反应而给予强化，以便及时转换学习内容，加速学习内容，这种教学模式的关键在于精密设计教学内容和传习步骤。那么，什么人能够对知识的传习进行精密设计，什么样的知识及其传习步骤能够得以精密设计，就必定要居高临下为前提。由此可以确认，程序教学模式只能适用于初等水平的简单知识的传习活动，而对于需要复杂推理的知识传习活动则将是无能为力的。这样，即便在一般教学领域，程序教学模式的应用也是极其有限的，更何况声乐教学的基本内容是复杂的链锁的本体感受性的条件反射，用固定程序的方式事实上很难完成这类知识的传习任务。更加之，对声乐技术的传习步骤的精心设计、研究至今很少有被声乐界所公认的科学成果。当然，确实有人曾做尝试，但其结果，除了把本来很简单的传习过程人为地繁琐化之外，并无任何正向实效可言。程序教学模式还有一个致命弱点，就是没有感情因素，而感情因素在声乐教学中的意义恰恰是相当之重要的。声乐教学的内容体系自身也有一个重要缺陷，就是尚未达到精确序列化阶段，而缺乏知识序列化的科学，是不被程序教学模式所认可的。所以，我们不要轻易就将程序教学模式引到声乐教学中来。

与程序教学模式恰好相对的，可能是学导教学模式。说二者是相对的，理由有三：首先是教学的基本程序不同，程序教学是“教→学→反馈→再教→再学→再反馈”；学导式教学则是按“学→教→练”的固定程序进行的。其次，程序教学模式主要适用于初级水平的教学，而学导模式则恰恰应在教学的高级阶段上被选用，因为不具备相当基础的教学活动是无法从自学开端的。第三，学导模式非常强调学生的自主性，而在程序教学机器面前，学生总是被牵着走。

人们多把学导模式理解为“在教师指导下学生自学教材、讨论交流、弄清疑难、练习巩固、达到牢固掌握知识技能、培养自学能力和自学习惯的教学模式”。但按此定义，分明的是“指导自学”模式而非“学导”模式，因为学导模式的突出特点是以学生自学为先导，再由教师为之指导并定向。

搁下定义分歧，我们先按字面意思来分析一下学导模式用于声乐教学的可行性。学生自学认识性知识如果发生偏误，在教师指导下通常是比较容易去伪皈真的。如果学生在自学操作性知识时形成错误，结果会怎样的呢?经验表明，通常是不易纠正的。这大概是因为操作性知识的习得，要靠包括动觉在内的多种感官的协同作用，而这种作用的痕迹效应比较深广，实验也证明动作记忆的保持比认识记忆的存留更为长久。如果审慎地考虑到这重要因素，那为什么要先行放任学生去自学声乐技术呢?

声乐技术的规格，一般均以符合人体形态机能特点及人体自然运动规律为度，但声乐技术一般都不是自然而然的形成的。是经过人的深入发掘而创设出来的具有高效动觉潜能的特定程序。对这样一类操作性知识，若不按照标准规范进行教学而让学生自己去摸索，那无疑是少慢差费之举。至于学生在自己摸索中可以培养能力这一点功效，肯定是得不偿失的。

所谓能力，其实是对知识掌握程度的反映，能力的基础也不外是知识的积累。依巴甫洛夫的理论，声乐技术的学习，就是条件反射弧的拓通；反射弧数目积累增多，各相关反射弧之间发生联系的可能性就增大，进而广义相似迁移效应也更为明显地在起作用，这样，再行新建反射联系也就比较容易了，其外部表现就是学习效率提高，歌唱能力增强。显然，声乐技术的传习在声乐教师指导下进行，可以尽量少走弯路，尤其可以避免错误的负效应。假如一些简单的声乐技术可以由学生自己学练，那又何必将其搬到声乐课堂上来?再统而观之，声乐教学与学导模式之间尚存多么大的一段距离！

发现学习，是经布鲁纳倡导而引起人们重新关注的一种教学思想。它可以作为教学方法，是“教师在学生学习概念和原理时，只是给他一些实事(或事例)和问题。让学生积极思考，独立探究，自行发现并掌握相应的原理和结论的一种方法”。也可以作为一种教学模式，它包括四个基本环节：(1)带着问题意识观察具体事实；(2)树立假说；(3)上升到概念；(4)转化为活的能力。从方法来说，发现学习是学生通过发现的步骤而进行的学习；这种发现是将科学发现的过程从教育角度加以再编制，使其成为学生能步步学习的途径。从模式来说，发现学习是以基本教材为学习内容，以培养学生探究性思维能力为学习目标的特定的教学结构。发现学习的效用或优点，布鲁纳提出四条：“(1)提高智慧潜力；(2)使外来动机向内在动机转移；侣)学会发现的试探法；(4)有助于记忆。”不过，“发现学习”自身也存在一些难以推广使用的问题：“(1)由于需要向学生提示他们必须学习的有关内容，耗时太多，是不经济的；(2)只适合于那种能引出多种假设，其原理能明确展开的数理学科；(3)需要学生具有相当的知识经验和一定的思维发展水平，适用范围有局限；(4)需要逻辑较严密的教材和具有高水平的通晓本学科科学体系的教师。”声乐教学在上述的第4方面较为欠缺，在其他问题上也不例外，所以，声乐教学与发现学习模式之间也是很难兼容互通的。

在声乐教学领域经常有人谈及发现学习的思想，发现学习离不开直觉思维的作用，声乐教学也有直觉思维的鲜明特点。直觉思维是对事物结构的感知，而要想形成直觉思维，重要的前提是有目的地提供高质量的声乐教材。这就提示我们，欲将发现学习模式引入声乐教学课堂应从编辑高水平的声乐教材(包括音像教材)做起，而优秀的声乐教材必定要出自卓越的声乐大师或理论家之手。目前，这方面的优秀成果还不能令人十分满意；还远远不能满足现代声乐教学的需要。

“掌握学习，是60年代出现的至今方兴未艾的教学模式(《教学论新编》中的论述)”。掌握学习模式是基于这样一种思想而提出来的，即“如果教学是敏感和系统的，如果学生在学习中遇到困难的时候能得到帮助，如果学生有充足的时间达到学习标准，如果确立了掌握的明确标准，那么绝大多数学生都能在学习上达到很高的水平”。掌握学习的现代倡导者布卢姆认为“任何人只要有最低的体质标准，都可以成为一个钢琴演奏家或奥林匹克级的游泳运动员。主要问题在于学习动机和教学质量”。如何激发学生的学习动机呢?掌握学习模式有一个不同于传统教学模式的重要特点，就是将教学测试化整为零，然后分别固定地将零星测试安排在每一个教学单元的结尾。这种测试的性质，不是判定优劣，而是诊断效果。由于不是优劣判定，所以学生不至于因此而放松努力或失去信心；由于仅仅是效果诊断，所以师生能够坦然而清楚地得知教学质量。这是一种及时反馈，这种反馈信息将成为进一步因材施教的依据：对那些未能达到“掌握”程度的学生给予更多的帮助和学习机会，对已完成“掌握学习”的学生提出更高的要求。

布卢姆等人的研究表明，用掌握学习模式教学比传统教学仅仅多花费10％-20％的时间，而且“掌握班学生所需的矫正工作通常在课表之外的时间进行”，其功效却是能使80％-90％的学生达到以往只有20％左右的学生才能达到的完全理解水平。

如此说来，掌握学习模式对于声乐教学是积极有效的，主要表现在：第一，个别教学。掌握学习特别强调个别化的矫正帮助。教师根据诊断性测试结果，指明每一个学生已经学会了什么，还需要加强什么；每个学生也都能适时而熟练地从教师或同伴那里得到帮助和指导。声乐教学主要是进行声乐技术的传习，声乐技术所表现的生理、心理及个体差异性等特点，恰好是需要采用个别教学方式的。第二，及时反馈。掌握学习强调要随时掌握教学情况，以便采取适当的措施，这有助于个别教学的进行。声乐技术的传习在客观上也有这样的要求。教师对声乐技术的讲解示范效果，立刻就从学生的模仿上得到反馈；学生的进一步练习也立刻给教师提供一个又一个的反馈信息，这些反馈信息如果得到及时处理，就会有效提高声乐教学质量。

不过，掌握学习也有一些值得研究的问题：首先，掌握学习主要的还是一种有关教和学的乐观主义的理论，若从实践角度说，大量细微的具体工作是不是足以使人半途却步呢?其次，《教学论新编》中指出“能力倾向是学习者达到掌握一项学习任务所需的时间量”。就是说，时间是掌握学习的关键变量。那么，仅仅多花费10％-20％的时间及取得普遍达到掌握学习的效果，是不是过于乐观啦?再者，掌握学习的一个核心思想就是要打破“必须有三分之一的学生属于不及格的常态分布曲线”。然而，即使全体学生都达到及格标准，在学生中仍然会有学习成绩的差异，这种差异的情况仍将符合常态分布原理。而且，掌握学习在追求全体学生共同进步的过程中，会不会产生消除差异的倾向呢?而个体差异是不应人为地消除的，这是人类进步的大事理。以上三点，是针对一般情况而言的，对于声乐教学来说，还有一个模式具体化问题。掌握学习的设想，使人拓展了声乐模式化教学思路，令人鼓舞；掌握学习模式在声乐教学领域的引入方案，尚需全方位进一步论证，尚需致力研究。

综上分析，明显可见，实在没有哪一种教学模式恰好适用于声乐教学，有的只是那一种模式更多更少地符合声乐教学的特点。尽管没有恰好适用者，但每一种教学模式都可能对声乐教学产生影响，因为它们从正反两方面启发着我们，告诫着我们。

参考文献

(1)顾明远．教育大辞典．1卷．上海教育出版社，1990

(2)昊也显．教学论新编．教育科学出版社，1991

(3)刘舒生．教学法大全．经济日报出版杜，1990

(4)钟启泉编译．现代教学论发展．教育科学出版社，1988

(5)王策三．教学论稿．人民教育出版社，1985

(6)布卢姆．掌握学习论文集．福建教育出版社，1986

(7)现代汉语词典．商务印书馆，1985

第四篇：《数字逻辑与数字系统》课程实践教学经验总结

数字逻辑与数字系统资源库

《数字逻辑与数字系统》课程实践教学

经验总结

北京邮电大学计算机学院实验中心 杨秦 张杰 靳秀国

“数字逻辑与数字系统”课程是计算机、通信、电子、信息、自动控制等专业的技术基础课程，又是一门实践性很强的课程。对计算机专业的学生来说，它是硬件知识的基础课，一辈子受用。“数字逻辑与数字系统”课程教学实验不仅对学好本门课，而且对 “计算机组成原理”等后续课的理论教学和实践教学具有十分重要的意义。因为它是能力培养的基础性工作，理论教学无法取代。为了配合精品课程建设，我们对教学实验包括实验系统、教学内容及实验教学手段都进行了改革，也取得了一些经验。本文从课程实验和课程设计两个方面

进行总结。

课程实验部分

1.从教材、实验系统到教学实验内容的改革

由于新技术的发展，“数字逻辑与数字系统”教材也在变革，我们选择了清华大学科教仪器厂的TDS-2实验系统（见图一）。在这个实验设备上，既能使用中小规模标准器件作基础数字实验，又可使用可编程逻辑器件完成复杂的数字系统实验。在我们新购置的100台综合实验平台TEC-5（见图一）中，仍保持了基础性实验和时代性实验两方面的教学内容，为数字实验提供了高端的ISP芯片，使教学实验的内容和重点得以向在系统编程逻辑方面倾斜。

图 一

基础性实验的设计非常重要，它使学生掌握基本概念，具备基础知识和能力

结构。基本逻辑门和三态门实验：在掌握“TDS数字电路实验系统”仪器和示波器测量的使用方法的基础上，掌握TTL与非门、与或非门和异或门输入与输出之间的逻辑关系;三态门逻辑功能和使用方法，熟悉TTL中、小规模集成电路的外形、管脚和使用方法;掌握用三态门构成总线的特点和方法。基本逻辑门实验，选择了典型的芯片，让学生从芯片的外观、封装到逻辑关系的验证来熟悉数字芯片；在接下来的三态门实验中，逻辑的验证就不是重点了，我们引导学生测量高阻输出受钳制的情况，让他们在实验中感性的体会三态的意义。

数据选择器和译码器实验：熟悉数据选择器和译码器的逻辑功能。这种组合逻辑的实验，我们更加强调应用而不是简单验证。时序逻辑的实验也是一样，有时候一次实验做出多少个计数器并不重要，我们更加看重的是会不会分析设计电路，能不能记录和分析时序图。触发器实验：掌握RS触发器、D触发器、JK触发器的工作原理，学会正确使用RS触发器、D触发器、JK触发器。

简单时序电路：掌握简单时序电路的分析、设计、测试方法。计数器实验：掌握计数器74LS162的功能，计数器的级连方法，熟悉任意模计数器的构成方法，熟悉数码管的使用。在计数器和时序电路实验中，我们还穿插了Workbench仿真试验，并且指导学生用仿真软件指导设计和完成测试。我们在时代性实验中，在系统编程ISP技术的实验内容：用两个时间单元完成AHDL实现三八译码器、十进制计数器和七段译码器实验，芯片选用ISP1032，软件平台用isp EXPER，鼓励学生采用多种方案实现。

2.实验教学方式的改革和实践效果 在实验教学中，我们抛弃了过去的粉笔黑板灌输式的教学方式，尝试了多种

手段结合的互动式教学模式。首先，我们在总结大家教学经验的基础上统一了实验PPT教案（如图二所示），采用了PPT投影为主和老师即兴板书为辅的授课形式，一改过去落后的教学方式，图形界面美观并且讲解更为方便，也收到良好的教学效果。

图 二

然后，我们指导做毕业设计的学生完成实验课件的Flash动画设计（如图三所示），连同PPT教案放到FTP服务器上提供学生下载，学生在实验课前就可以完成对实验系统和实验内容的预习，并且对实验的流程有一个直观的了解。

图 三

在实验指导上，我们也做了很多尝试。在学生做数字逻辑实验的第一天起，就告诉他们实验不是简单对理论的验证，而是以培养数字系统硬件工程师的标准去要求，除了知识的学习，实验更看中的是能力的培养。首先，对实验系统的所有调试工具：示波器、逻辑笔等必须熟练掌握；每一次实验前要求下载相关芯片手册，对芯片每一个功能引脚都要求了解；在时序逻辑实验中，要求绘制并分析时序图；能使用防真软件辅助小型综合电路的设计；在系统可编程系统实验中，鼓励以不同方案完成设计。在验收和给成绩的时候，我们看的不仅仅是实验内容的正确完成，更多考虑的是工具是否熟练使用、设计方案是否灵活多样等等个人能力。

对于实验中遇到的问题，教师可结合自身教学和科研经验，尽量给出详尽并且特别的解答，比如在三态门实验中，学生对高阻态和总线方式提出疑问时，除了讲解概念之外，还给他们举了一个科研中的实例：在我们做CDMA基站测试系统硬件设计时，由于译码和读写信号设计错误，CPU访问存储单元数据总线严重冲突造成死机。在讲解时序芯片由于工艺限制导致信号延时的时候，用一次科研实例：一个特别信号需要延时几纳秒而系统时钟只有4兆赫兹，设计人员利用EPLD芯片自身延时将信号进出芯片两次，巧妙的解决了问题，让学生在硬件实验中学会逆向思维去解决问题。

多样化的教学手段的应用以及更新更特别的教学方式，让学生在数字逻辑实验中不仅锻炼了能力，更重要的是找到了学习的乐趣。在实验结束后，很多同学不愿离开实验室，而是热烈地讨论和试验更多不同方案，我们赞同这种脑力激荡的方式，毕竟求知的乐趣和热情是非常难能可贵的，这也是我们实验教学的目标。

3.一个典型的实验范例

我们加大了在系统编程ISP系统实验的数量，让学生用AHDL语言实现三八译码器、十进制计数器和七段译码器，在实验中鼓励他们设计不同的方案，比较分析不同方案的优缺点，也给他们讲解一些设计的技巧。比如使用中间变量逻辑结构，能够简化逻辑表达式，从而减少适配器的工作量和运行时间，增加适配成功率同时减少芯片资源占用率。在实验中，学生的完成情况给我们以很大的惊喜。下面以最后一次ISP实验为例。

实验要求：学生独立设计一位十进制计数器七段数字显示系统，如图四所示。计数器是8421BCD码同步计数器，其输出Q3—Q0作为七段译码器的输入，译码器的输出送到七段发光二极管显示器，它能显示0，2，„„9十个字符。采用ABEL-HDL语言设计并写出完整的设计源程序，并在实验台的数码管上进行演示。

图 四

这个实验非常典型，既有时序逻辑，又有组合逻辑。不少学生在实验中作出了创新尝试，采用了多种方案：涉及逻辑方程法、真值表法、状态图法。由于设计中包含了计数器和译码器两个模块，各种方法又有不同的设计方案，很多同学一个人就做了多种方案，表现了很高的兴趣和设计热情。下面选取了有特点的5种方案：方案一至方案三中的十进制计数器设计方法大致相同，而译码器设计采用了逻辑方程和真值表法，而方案二和三又用了真值表的不同表达方式；方案四和五同是状态图法，表达方式也不相同。充分表现了ABEL-HDL语言设计数字逻辑电路的灵活性和多样性。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

课程设计部分

课程设计的目的是学习运用ISP（在系统编程）技术进行设计和调试的基本步骤和方法，熟悉集成开发软件中设计，模拟调试工具的使用，体会ISP技术相对于传统开发技术的优点。通过课程设计的锻炼，培养学生进行科学研究的独立工作能力，取得工程设计与组装调试的实践经验。

课程设计放在暑假中短学期进行，完全是开放性的，实验室全天开放，教师只对学生的设计方案和调试方法提供指导，不限制设计思路。学生3人一组，团队协同工作，在规定的两周时间内，独立完成四个设计课题并调试成功，由指导教师验收。

1.课程设计内容

芯片选用ISP1032E（引脚图见图五），软件平台用isp EXPERT（如图六所

示）。

图 五 图 六

课题一简易电子琴：用ABEL语言设计一个电子琴。使用TDS-2或TEC-5实验台上的8个电平开关做琴键，电平开关输出为高电平时相当于琴键按下，电平开关输出为低电平时相当于琴键松开。电子琴共有C调的8个音：1，2，3，4，5，6，7和I，在TDS数字电路实验台上对设计进行调试，调试时用实验台上的小喇叭作发声装置。

课题二简易频率计：设计一个简易的频率计，用于测量1MHz以下数字脉冲信号的频率。闸门只有1S一档，测量结果在实验台上的6个数码管显示出来，不测信号脉宽，每次对被测信号计数前，计数器应清零。

课题三交通灯实验：以实验台上的4个红色电平指示灯、4个绿色电平指示灯和4个黄色电平指示灯模仿路口的东、西、南、北4个方向的红、绿、黄交通灯。控制这些指示灯，使它们按下列规律亮、灭：

1.初始状态为4个方向的红灯全亮，时间为1秒。

2.东、西方向绿灯亮，南、北方向红灯亮。东、西方向通车。时间为5秒。3.东、西方向黄灯闪烁，南、北方向红灯亮。时间2秒。

4.东、西方向红灯亮，南、北方向绿灯亮。南北方向通车。时间5秒。5.东、西方向红灯亮，南、北方向黄灯闪烁。时间2秒。6.返回2，继续运行。

7.如果发生紧急事件，例如救护车、警车通过，则按下单脉冲按钮，使得东、西、南、北四个方向红灯亮，紧急事件结束后，松开单脉冲按钮，恢复到被打断的状态继续运行。

课题四电子钟：设计实现一个电子钟。电子钟具有以下功能： 1.实验台上的6个数码管显示时、分、秒。2.能使电子钟复位（清零）。3.能启动或者停止电子钟运行。

4.在电子钟停止运行状态下，能够修改时、分、秒的值。5.具有报时功能，整点时喇叭鸣叫。

要求整个设计分为若干模块，顶层模块用原理图设计，低层模块用ABEL语言设计。在TDS-2或TEC-5实验台上调试设计。

2.完成情况分析

从2001-2005共五届学生的课程设计情况来看，多数小组两周时间能够完成，其中优秀的小组一周多的时间就能全部调试验收完成。四个设计课题涵盖了计数、分频、状态转移多种典型的内容，尤其最后一个电子钟的实验，要求学生用原理图和ABEL语言用两层结构，锻炼了综合设计的能力。学生在整个课程设计期间会出现很多错误：器件型号选错、各种语法错误、设计疏漏引起的竞争和冒险等等，大家团队合作解决问题的过程是非常有趣的经历。学生在调试日志中写道：

* 出现问题：在“停止-调表”状态和计时状态转换时，数码管显示的数出现无规律地跳变，而且跳变时有时无。……原来在处理“停止-调表”状态和计时状态时存在竞争冒险，也就是这条语句：

SF.clk=(!V&!stop)#(!aset1&stop)……

终于找到根源所在！解决问题立即出台！……从根本上解决了问题！

……把分钟、小时钟的模块采取同样的措施后，我们的电子钟近乎完美！

* 实验过程使我们对ABEL的应用有了更深入的认识，实验的同时也增进了我们对ISPexpert软件的熟悉程度。实验的过程就是解决每一个问题的过程，每一个问题的解决，都让我们对基本概念有了更为深入地理解。

课程设计的整个过程进一步巩固和加深了《数字逻辑与数字系统》基本理论、概念的理解，提高了学生的动手能力和数字系统综合设计能力，取得了非常好的实验教学效果。但也发现了一些学生有拷贝现象，为此我们采取了相应的措施，如改换题目进行重做并严格打分；期末考试中加入了实验部分的内容。

结语

在整个《数字逻辑与数字系统》课程的实验教学工作中，我们不仅注重实验设备、教材的更新，更注重实验内容、教学方式的改革，将先进的手段和观念引入教学。通过实验，使学生巩固加深数字逻辑与数字系统的理论知识，通过实践进一步加强学生独立分析问题和解决问题的能力、综合设计及创新能力的培养，同时注意培养学生实事求是、严肃认真的科学作风和良好的实验习惯，为今后科学研究工作打下良好的基础。

第五篇：数字逻辑教学大纲

数字逻辑教学大纲

课程主任：执笔人： 吕强开课单位：信息工程学院编写日期： 2008-2课程编码：课程中文名称: 数字逻辑课程英文名称: Digital Logic

课程类别：专业基础课

开课对象： 软件工程专业本科 开课学期： 第4学期 学分：3 ；总学时： 48；理论课学时：48

先修课程： 电路基础、模拟电子技术

基本教材：《现代数字逻辑》作者：马义忠 常蓬彬 关少颖编著 兰州大学出版社 200

2参 考 书：

【1】数字逻辑与计算机设计基础 刘真,蔡懿慈,毕才术

【2】数字系统逻辑设计曲兆瑞山东大学出版社

一、课程的性质、目的和任务

《数字逻辑》是软件工程专业的专业基础课之一，是该专业本科生必修的主干课程。数字逻辑课程阐明了数字逻辑电路的基本概念和分析设计方法，以门电路构成的逻辑电路的“经典方法”作为基本技能训练，提高以全加器、译码器、数据选择器、计数器、寄存器以及存储 器等较复杂的逻辑器件来构成更复杂的逻辑电路的分析与设计的能力。

二、课程的基本要求

本课程注重理论与实践相结合。在教学方法上，采用课堂讲授、课堂讨论、课后自学、上习题课等教学形式。要求学生熟悉数制、码制和逻辑代数，能以逻辑代数为工具，掌握对各类组合电路、同步时序电路、异步时序电路的基本逻辑单元分析和设计，了解存储器和可编程逻辑器件的性能和特点。

三、课程的基本内容及学时分配

第一章 数制和码制（学时数：2）

1． 数制

十进制、二进制、八进制、十六进制和任意进制数制

2． 数制转换

二进制和八进制、二进制和十六进制、二进制和十进制。

3． 编码

原码、反码、补码、BCD码和字符代码。

教学要求

掌握数制，数制之间的转换，码制和编码

第二章 逻辑代数基础（学时数：6）

1． 逻辑代数基本概念

2． 逻辑代数基本定律

3． 逻辑函数的标准表达式和卡诺图

4． 逻辑函数的化简

教学要求

掌握逻辑代数基本定律和基本运算规律，逻辑函数的各种表达式，利用逻辑代数和卡诺图对逻辑函数进行化简。

第三章 TTL集成门电路（学时数：6）

1． TTL与非门

2． TTL集电极开路与非门

3． 三态输出与非门

4． 其他类型的TTL门电路

教学要求

了解TTL门电路的电路结构、工作原理和外部特性，掌握门电路的逻辑功能和外部特性。

第四章 组合逻辑电路（学时数：9）

1． 组合逻辑电路的分析方法

编码器、译码器数据选择器和分配器、奇偶检测电路、比较器、加法器。

教学要求

掌握组合逻辑电路的分析方法。

第五章 集成触发器（学时数：6）

1． 基本R-S触发器

2． 电位触发的触发器

3． 主从触发器

4． 边沿触发器

教学要求

掌握触发器的基本类型及状态描写，触发器的简单应用。

第六章 同步时序电路（学时数：6）

1． 时序电路的机构与描述

2． 同步时序电路的分析方法

3． 同步时序电路的设计方法

教学要求

掌握同步时序电路的分析和设计方法。

第七章 异步时序电路（学时数：6）

1． 脉冲异步时序电路的分析

2． 脉冲异步时序电路的设计

教学要求

掌握脉冲异步时序电路的特点和分析方法。

第八章 存储器和可编程逻辑器件，VHDL语言描述数字系统简介（学时数：7）

1． MOS门电路

2． 存储器

ROM、RAM

3.可编程逻辑器件

PLD、PAL、GAL

教学要求

掌握可编程逻辑器件的结构和编程过程。

3．VHDL语言描述数字系统简介

四、课内实验安排

见实验大纲

五、习题及课外教学要求

习题课以例题分析为主，并适当安排开阔思路及综合性的练习及讨论。学时已包括在前述理论教学课时分配中。每次课堂授课都要有相应的课外作业,其内容据上课内容而定,主要是目的是巩固课堂内容,加深对所学东西的理解。

六、考核方式及成绩评定

课外作业，平时测验占30%；期末闭卷考试占70%。