![]()
“数字逻辑”是计算机专业的工程基础类课程。该课程主要讲授数字系统概论、逻辑代数、逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路等知识，使学生获得数字逻辑方面的基本知识、基本理论和基本技能，提高学生分析设计复杂数字电路的能力，为深入学习计算机组成原理、操作系统，计算机网络技术等课程打下基础。
本课程以数字逻辑原理和数字逻辑实现技术为主线，在理论讲授中增加思政教学，从哲学的角度帮助学生形成正确的世界观、人生观、价值观，培养学生的科学思维和创新能力；通过教学使学生掌握经典的手工设计，数字逻辑实现技术部分（实验）引入了FPGA技术，通过深入挖掘专业知识蕴含的德育元素，切实提高新工科人才的培养质量，培养其工匠精神，实现教学内容功能化。
课程思政目标：从数字电路的发展历程出发，明确数字电路的发展背景和时代特点，培养学生对前沿技术的获取能力和对新技术的学习能力、设计方案的能力。培养学生具有科学精神、规矩意识和追求卓越的工匠精神。（支撑毕业要求6.2）
课程目标1（知识教学目标）：能根据数字逻辑的基本理论和基本知识，识别逻辑门电路、中小规模集成电路的逻辑功能，根据逻辑电路的设计要求，识别计算机系统中的数字电路模块的组成，分析数字逻辑电路功能的合理性，并结合功能要求对设计方案的可行性进行比较和综合。（支撑毕业要求指标点：1.3)
课程目标2（能力教学目标）：能够运用数字逻辑的基本理论和分析方法，建立复杂工程问题的模型，设计不同方案，实现特定数字逻辑电路的功能。（支撑毕业要求指标点：2.2)
课程目标3（素质教育目标）: 对复杂工程分析和设计问题，能使用EDA软件进行特定电路系统设计和实验验证，综合得到合理有效的设计方案，并能够在特定数字逻辑电路设计环节中体现创新意识。（支撑毕业要求指标点：3.1)
课程教学目标对专业毕业要求的支撑
![]()
本课程以数字逻辑电路的分析和设计方法作为教学主线贯穿整个教学课程，培养学生掌握对数字电路硬件进行分析、设计和开发的基本技能。授课重点讲解基本理论、基本原理、数字电路的分析与设计方法及中规模集成电路器件的应用，每次授课后都将布置适量的课后作业。同时，针对课后作业出现的问题，及时讲解与分析，理清概念、纠正错误，配合讲解综合性例题，加深对课程基本概念的分析理解，实现方法的正确掌握，从而对数字逻辑电路的设计从整体上有一个较清晰的、完整的认识与实践过程。课程目标：使学习者明确本课程的研究对象、内容、地位和作用，以及数字逻辑的相关概念。能复述数字系统的基本概念,包括数字信号、数字电路、数字系统等基本概念，逻辑电路的分类及研究方法。能列举4种常用计数制（2、8、10、16）的特点和转换方法；能描述带符号二进制数原码、反码和补码的表示形式以及4种常用BCD码的特点；能分析格雷码和奇偶检验码的编码特点、作用和工作原理。思政元素：通过二进制数0和1的学习，引导同学们做任何事情都要把握好方向，方向对了，一切努力都有结果，方向不对，一切努力都是枉然。教学方法：课堂讲授、提问、解答、学习通网上自主学习课程目标：使学习者奠定数字逻辑设计的基本理论知识。能复述逻辑代数中有关逻辑变量，逻辑运算、逻辑函数、最小项等基本概念。能运用逻辑代数的5条公理证明逻辑代数8个定理和3个规则。能使用逻辑函数的代数方法和卡诺图方法描述定义逻辑函数表达式标准形式。思政元素：通过逻辑代数的多种化简方法让学生认识到条条大路通罗马，做成一件事的方法不只一种，通往成功的道路也不止一条，引导学生遇事多思考、多想办法解决问题，不断提高创新能力。教学方法：课堂讲授、提问、解答、学习通在线自主学习课程目标：熟悉数字逻辑设计中使用的基本逻辑门电路，常用逻辑门的逻辑符号、逻辑功能及使用方法；能灵活运用各种逻辑门实现逻辑函数的功能。了解组合逻辑电路的定义、结构和特点。会分析中小规模组合逻辑电路的功能；能熟练运用真值表，卡诺图对各种设计问题进行逻辑描述和简化，并挑选合适的逻辑门电路完成满足设计要求的电路设计。思政元素：在组合电路中每个门电路都可以实现一个功能，只有所有功能加在一起，才能构成一套完整的逻辑，引导学生正确看待个体与整体的辩证关系，充分发挥个人在创新团队中的作用，在提高团队凝聚力和综合性创新能力的同时实现个人的创造力和核心力。教学方法：课堂讲授、提问、解答、学习通在线自主学习课程目标：熟悉使用四种常用触发器（SR、JK、D 和 T）的逻辑符号、功能表，状态图、特性方程，能根据给定时钟CP和输入信号正确画出Q、NQ波形，并分析简单的触发器电路的功能；理解触发器中直接置位端和直接复位端的作用；能复述时序逻辑电路的定义、类型、结构特点和描述方法；运用同步时序逻辑电路的分析方法分析计数器电路。思政元素：重点掌握JK触发器通过不同输入端接线可以构成SR触发器和T触发器，引导学生不要拒绝每一个微小的变化，任何一个微小的变化在某种特定的情况下，都可能形成雪崩效应，改变整个局势，每一个小的努力都有意义，“勿以善小而不为”。教学方法：课堂讲授、提问、解答、学习通在线自主学习课程目标：掌握时序电路的功能分析方法（画状态转换图、列真值表、画时序图，说明逻辑功能），能用JK触发器 和D 触发器设计常用同步时序逻辑电路。理解计数器的电路组成和工作原理；理解常用集成二进制或十进制计数器的电路结构和逻辑功能，能采用集成计数器实现：模小于16 的N 进制计数器，模大于16 的N 进制计数器设计。思政元素：通过同步时钟时序逻辑电路的分析和设计，引导学生要了解事物的发展规律，并利用规律进行改造和创新，一定会事半功倍，提高工作效率，从而提升自主创新能力。教学方法：课堂讲授、提问、解答、学习通在线自主学习课程目标：能够运用能够利用EDA工具对满足特点需求的逻辑电路进行设计、仿真或模拟，能理解仿真或模拟结果的局限性，设计简单的数字逻辑电路，基于FPGA的层次化设计方法对组合逻辑电路和时序逻辑进行仿真调试。基于原理图和硬件描述语言完成一般复杂数字逻辑电路分析；能总结实验过程中存在的问题及解决的方法。思政元素：从数字电路的发展历程出发，明确数字电路的发展背景和时代特点，培养学生对前沿技术的获取能力和对新技术的学习能力、设计方案的能力。培养学生具有科学精神、规矩意识和追求卓越的工匠精神。教学方法：任务驱动教学法、实验演示、学生实际动手操作，学习通在线自主学习。本实验是以数字逻辑电路和系统设计为主线,引入EDA技术,利用Intel公司的QuartusII开发工具及可编程逻辑器件,配合《数字逻辑》课程完成相应的数字逻辑的基本实践内容，本大纲共安排4个实验，全部为设计性实验。1.相关教师按实验内容编写好实验任务书、实验指导书和实验报告书等。2.实验前，学生必须进行预习，熟悉试验内容、方法，同时由指导教师介绍实验的基本原理，要求讲清仪器设备原理、结构与使用方法和实验目的等。3.实验以1人为一个实验小组，每个实验方案的选择、实验设备的操作、实验数据的分析与处理等由学生独立操作完成。4.学生在实验过程中，必须认真、客观地记录完所有测试数据，符合要求后，由指导教师签字后方可离开实验室，实验完成后，按要求撰写实验报告。实验1— QuartusII 开发系统的使用入门（课程目标3）课程目标：熟悉使用QuartusII的基本操作方法及DE2-115开放板，加深对逻辑门功能的理解；基于原理图和硬件描述语言完成1位全加器的设计与实现。教学方法：任务驱动教学法、讲解实验原理及步骤、学生动手操作，撰写实验报告。实验内容：根据教材第8章内容完成QuartusII的安装准备工作、根据二进加法的原理，给出1位全加器的设计过程，根据QuartusII基于图形输入方法的基本设计流程，完成原理图输入、编译、波形仿真，并将此全加器设置成一个硬件符号入库，并在DE2-115开放板上完成验证工作，并回答实验指导书思考题完成实验拓展工作。实验2—基于原理图输入设计4位加法器（课程目标3）课程目标：进一步熟悉QuartusⅡ的基本操作方法及DE2-115开发板，并利用原理图输入设计方法设计简单组合电路，掌握层次化设计的方法，通过4位全加器的设计熟悉利用EDA工具进行数字逻辑系统设计的流程。教学方法：任务驱动教学法、讲解实验原理及步骤、学生动手操作，撰写实验报告。实验内容：采用QuartusⅡ基于图形的设计方法，在实验1的基础上，按层次化结构实现4位全加器的设计。完成原理图输入、编译、进行波形仿真验证。（仿真时要对所有输入、输出端进行），最后在DE2-115实验板上完成FPGA编程下载，用硬件验证自己的设计项目，并回答思考题完成实验拓展工作。课程目标：熟悉利用QuartusII的原理图输入方法设计组合电路，掌握EDA设计的方法，利用EDA的方法设计并实现译码器的逻辑功能，了解译码器的在组合逻辑电路设计中的应用。教学方法：任务驱动教学法、讲解实验原理及步骤、学生动手操作，撰写实验报告。实验内容：用74138设计一个4-16线译码器，包括原理图输入、编译、综合、适配、波形仿真，并将此电路设置成一个硬件符号入库。最后请利用所设计4-16线译码器和一个16选1多路选择器161MUX设计一个4位二进制数等值比较器，包括原理图输入、编译、综合、适配、仿真。实验4-- 4位二进制加法计数器的设计（课程目标4）课程目标：熟悉各种常用计数器芯片的逻辑功能和使用方法，利用QuartusII软件设计并实现一个计数器的逻辑功能，通过电路的仿真和硬件验证，进一步了解计数器的特性和功能。教学方法：任务驱动教学法、讲解实验原理及步骤、学生动手操作，撰写实验报告。实验内容：（1）在QuartursⅡ设计环境下，用J-K触发器设计一个4位二进制同步加法计数器，并进行仿真。 （2）改用标准参数化模块(LPM)功能库lpm_counter模块实现同一功能。授课教师可以根据学生掌握情况，对学时分配做适当调整。
数字逻辑课程组开发了网络教学资源，为教师开展线上线下、课内课外混合式教学提供了基础，为学生自主学习提供了保障，将课堂讨论、翻转课堂、虚拟仿真等教学方法有机的结合，在教学设计中应充分体现以学生为中心的理念，突出学生的主体地位和教师的引导作用，促进师生之间、生生之间的交流、互动、合作，全面培养学生的解决问题和分析问题的能力，提高学生的综合素质。传统教学与多媒体教学结合法：板书和多媒体教学相结合，由于涉及的常用集成芯片的结构复杂难理解，采用动画、实物演示等, 提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。案例教学法：通过分析和研究已有的案例组织教学，使学生在分析和学习案例的过程中，提高理论联系实际能力，了解理论知识的工程应用。任务驱动教学法：在每一部分教学内容开始之前，先讲述这一部分中学生通过学习要解决的问题，并根据要解决的问题给学生布置任务，使学生带着任务去学习。讨论教学法：学生以小组为单位，根据教师提出的问题或提供的教学资料，在教师的组织和引导下，积极参与课堂讨论，从而实现教与学的互动。增强学生思维的灵活性，提高学生交流、沟通的能力。翻转课堂教学法：建立课前学习、课中活动、课后检测之间的联系，课前学生通过浏览网络教学平台上教学课件、视频等资源进行自主学习，课中进入课堂交流环节，可以由学生登台讲课、生生交流、小组讨论，强调师生之间的互动、学生之间的讨论与协作，课后完成作业、检测等。以培养学生分析问题和解决问题的能力，和敢于表达自己的主张，形成探究学习的习惯。问题导向教学法：引导学生学着问，学会问，用问题驱动教学,激发学生的学习热情、调动思维活力、加强讨论交流、引导探究活动，增加自主学习，促进学以致用和创新活动。虚拟仿真教学法：在课堂教学和实验中充分而灵活地应用仿真软件，软硬结合，确立实际操作与计算机仿真相结合的教学模式和实践方式，以帮助学生较快地理解和掌握那些用传统的教学手段难以表现的内容，培养学生创新能力。网上教学：提供丰富的教学资源，在网络平台--学习通上发布自主学习任务单和学习指导，督促学生进行自主学习，教师在线答疑，及时解答学生的问题。(1)重点学习常用集成逻辑电路的基本结构、工作原理及其应用。(2)要借助EDA软件进行电路的设计和仿真验证，主要围绕着重点逻辑电路加法器、译码器、数据选择器、基本触发器、计数器等进行。(3)要重视较复杂应用问题的逻辑电路序列检测器、任意进制计数器设计，通过方案讨论、仿真验证，理解设计的方法。将知识由抽象变形象、由难懂变易懂，提高自己综合运用知识的能力。(4)注意课前自主学习，注意网络平台发布的自主学习任务单和学习指导及课后单元测试，通过预习、观看微视频、学习交流、问题讨论、复习、资料下载等进行自主学习。(5)认真对待课中听课和研课。听课专心，尽快进入学习状态，要“耳、眼、口、手、脑”动起来，耳到：认真听，听老师讲解、提问，听同学发言。眼到：看课本、看板书、看PPT。口到：复述、回答问题、提问。手到：做笔记、圈重点、做练习。脑到：动脑筋、积极思维、大胆质疑。研课要积极参与课堂内的全部学习活动，比如小组讨论，能清楚地阐述自己的观点，能被他人正确理解，同时学会倾听，准确理解他人的观点，为别人解答，为自己释疑。要大胆质疑，敢于在众人面前发表自己的见解，善于多角度验证答案。(6)加强课后的复习，加强新旧知识之间的联系和对比，及时复习巩固，按时完成在线测试、在线实验、作业等。(7)积极参与小组协作探究学习，根据探究项目，小组成员既要积极承担个人责任，又要相互帮助、相互启发、密切配合，发挥团队精神，有效完成小组的探究项目。1、考核环节组成
![]()
注：根据课程实际情况对过程考核成绩的占比进行适当调整；对混合教学的过程和期末考核的占比进行适当调整。![]()
(1) 课后作业评分标准
作业和在线测试主要考核学生对每个章节知识点的掌握程度，深入理解相关的内容，锻炼运用所学知识解决相关问题的能力，已将课后作业发布在网络平台，按百分制批改，成绩由网络平台提供。
(2)在线自主学习评分标准
在线自主学习考察学生利用各种教学资源进行自主学习的能力，包括：在网络教学平台上看视频、进行章测试、提问及在线上积极参与讨论，线上学习活动参与度，各部分所占比例由课程组成员根据情况讨论决定，最终成绩由网络教学平台提供。
分组任务学习是引导学生以小组为单位，进行知识的理解、知识延拓及查阅文献、虚拟仿真等技能的学习。利用平台发布相应章节的分组讨论任务，小组讨论后提交到网络平台，按百分制批改，成绩由网络平台提供，也可书面布置提交报告，按等级或百分比批改。
(4)课堂表现评分标准
(5)期末考试
![]()
使用教材： 刘昌华，等编著. 数字逻辑原理与FPGA设计(微课视频版). ISBN：9787302664291. 清华大学出版社，2024.07.
（点击图片查看更多内容）
![]()
主要参考资料：
[1] 欧阳星明.数字电路逻辑设计.第3版.北京：人民邮电出版社，2021.3 [2]Wakerly J F．林生等译．数字设计原理与实践．北京：机械工业出版社，2010.
[3]James Gleick著，高博, 译. The Information:
A History, a Theory, a Flood：信息简史,人民邮电出版社, 2013.01.
[4]国家高等教育智慧教育平台推广课程:数字逻辑
https://higher.smartedu.cn/course/63eeb218af1f1b5d3ecfb489
