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裸学: 热度 9 uestc2014xiaoyu 2018-4-20 11:42; 看到题目相信很多人会问，什么是裸学？听说过裸奔、裸官、裸考、裸婚，那啥是裸学呢？其实，类似！本学期我在上《数字逻辑》的课，面向对象是大一学生。由于之前的种种阴差阳错，这门课变成了“拟小班教学”，所以学生控制在30人。很多同事说，小班教学申请，很难批下来，因为一是学校教务处对老师本身的要求高，申请阶段几乎每节课都会有专家来听，压力很大；第二，研讨课是一定有多位专家来参与，并评价投票的，准备的很好还不见得能通过；第三是非常考究课堂授课效果+互动+启发。我当时也是莫法，只能申请了。那就来吧，反正我觉得自己尽力尽心就好，同时，自己又不笨，总不至于很差吧，实在不行就明年再来一次呗~ 就这样，开始了今年的第一次探索。其实细数，我今年算得上是第三次上《数字逻辑》了，只是前两次都是英文，第一次真正的中文小班教学《数字逻辑》，所以在备课上还是比较花时间。我在每次课程前都会把书本、扩展、背景等知识反复揣摩，担心没有形成完整体系和逻辑，孩子们听的散而枯燥；尽量与时下的大数据、人工智能、基因计算等内容结合，让大家真切的感受到这门课的美丽，产生自我学习的动力和憧憬。前面七八节课的时候还好，因为主要是简单的数制、码制、布尔代数、经典组合逻辑等，接受起来，相对简单。在这个讲解的过程，我意识到大一新生的学习模式其实与高中有很强的延展性，比如数学思维中的归纳、演绎、反证、优化、逻辑等。基于此，我每个知识点剖析的时候，回想自己当年高中时的所谓“闪光点”，带着大家进入一种沉浸式思维。哈哈，竟然能取到不错的效果。每次上课的时候，我都会比较high，因为很有成就感，即便经常大汗淋漓，但是确实很舒服，我也能再次感受简单的数学之美。既然这么顺利，为何会峰回路转，谈到“裸学”呢？？清明小假前，我们开展了一次随堂的小班研讨课程，整个课程与我的预期就开始有了偏差，因为研讨是需要学生们唱主角，我来总结并延展，但是几乎还是我一个人站台，当然也是我没有提前和大家讲的很清楚，除了“钦点”的昊彤同学“键盘解密”让大家惊艳，其余的互动与深度思考都有很大的问题。当时，结束的时候，我马上就意识到，这里面的问题，不是大家的智商，不是上课的态度，也不是兴趣，而是思维定势——裸学！！因为很多同学也有很浓的兴趣，课上也会认真听讲，也会偶尔去寻找一些补充资料，但是都不持久，也就几分钟热度。简单来说，裸学就是不去提前预习和做功课，只等老师来填鸭式讲解；不去主动深度思考自己有疑问的地方，轻易就放过自己，因为考试的时候可能不会考；不在课后极短的时间内复习，放任知识点的快速遗忘，因为考试的时候都可以突击，突击过后很快就清除！每次来上课的时候就是人来了，但是思想没有来；有些好的会带着书，但是没有了做笔记的习惯，高中时候的重视、严谨、笔记统统消失了。这样就造成学习的知识很难形成体系，因为都是散点，不连贯。甚至老师在后面讲解知识点，复习回顾前面讲过的点，大家都是茫然的，因为已经遗忘，或模糊。回不回答，也无大碍，反正老师也记不住谁是谁，反正老师也不会因为谁没有答上来就不让谁过。两不相欠，幸载！真是如此吗？：）这种惯性思维的形成，不是一天两天的，而是基于一个大的潜意识认知：进入大学就不需要像高中那般死板学习，每次“潇洒“去上课，轻松过考试。各种表面现象，加上潜意识认知，就会滋生裸学的问题，慢慢地、一个月、半年、一年，也就形成了这种惯性思维。甚至于进入正常的模式范畴。其实造成裸学的，不只是孩子们自身的问题，我们老师、我们的教学过程设置也都有关系。或许刚开始的时候，很多同学仍然是抱着严谨的学习态度来的，结果发现有些课，老师都是在应付；当学生想要和老师互动的时候，发现老师一堂课下来都是在完成任务，压根就没有与学生互动；当学生想要去延伸的时候，发现老师是“甩手掌柜”……我想这些情况也是客观存在的，现在科研+教学+学术+双创，老师也都快成了多面手，都是全才了。这也是客观存在的，人的精力总是有限的。该如何解决这个问题呢？似乎没有更好的办法，这里我能做的只有倡议：倡议孩子们，自己对自己负责，学习的时候学会自我激发兴趣，让自己在快乐中学习和思考，学会深度思考，而不是寄希望于外力；倡议我们老师同仁们，面对众多的选择和压力时，多一份“师者之心”，少一点世俗与困惑，多给自己的心留点空间，学会取舍，一旦站在讲台，还是要有那份“使命感”；倡议我们的职能部门，在探索新的教学之路时，回归教学的本质，不要过于追求形式，给老师和学生都带来过多不必要的压力，大道至简。真心祝愿我们的教育事业，能开启内涵式发展的新篇章！实现祖国的文化自信之梦！; 个人分类: 三尺讲台|28234 次阅读|22 个评论

教学幻灯片制作有感: 热度 8 uestc2014xiaoyu 2016-2-17 14:20; 近日，在家中备课，为下学期的《数字逻辑》中英文两门授课做准备。在制作 PPT 的过程中，想到了 15 年下半年授课《数据分析与数据挖掘》时，制作课件的感受和感悟，故而简单总结如下几点，以供各位同事参考，也欢迎大家批评指导。首先，颜色搭配原则。以背景和字体对比鲜明为准，因为投影出来的效果很多时候取决于对比度。就好像很多演员上台的时候，化妆自然要浓烈些。这里有几个简单的原则可以尝试一下：黑白对比，灰红对比（如图 1 所示），深蓝和白色对比，墨绿和白色对比（如图 2 所示）。图1 灰红经典色系搭配效果图 2 绿白对比效果图其次，字体类型和大小。字体类型尽量不要超过 3 种，字号大小尽量控制在 3 种以内。例如一般标题和正文可以用黑体，符号和数字尽量用新罗马，图题和标题则可以用宋体。字号的话，标题用 44 号，正文和二级标题可以配以 32 号字体，其余的则选择 24 号即可。第三，图文并茂。文和图的配比很重要，图文并茂的时候，甚至可以以图为重，增加幻灯片的视觉效果和大家的兴趣。同时，授课的时候能用图说明白的知识点，尽量少用文字。当然，这一点可能针对于不同的学科是有差异的。例如，很多数学公式的推导，你就不能用图来表示，真的就是需要枯燥的文字和公式。反之，很多文学作品的赏鉴，或许一幅图就能说明一切。所以这一点，我也是仅限于自己授课的感受，我就不再赘述。第四，规范性。幻灯片的几个基本要素要提一下，如标题，幻灯片页眉和页脚的使用（日期或者页数提示等），提纲，导航条等，如图 3 所示。图 3 幻灯片导航条、页脚、页码的使用示例第五，适量的动画效果。这一点源于我们在授课的时候，为了引导学生的思路跟着我们的主线走，很多时候需要把一页 PPT 上的内容，随着讲解的深入，逐条展现。所以适量的动画，将会起到锦上添花的效果。第六，主题适合时令。为何这样说？比如现在是春天了，在选择幻灯片风格的时候，甚至于在制作母板的时候可以选择绿色等春意盎然的主题；夏季可以选择大海、橄榄绿等盛夏的情调；秋季可以是金黄、深红等收获、成熟为主题的强调；……让大家在对应的时令，看到你的幻灯片都会觉得心情舒畅，因为它怡时怡景怡情！; 个人分类: 三尺讲台|25523 次阅读|16 个评论

计算机学习漫谈（9）——数字逻辑浅析: Jacking 2010-12-13 22:40; 　　数字逻辑　　　　（1）基本器件　　从计算机的历史来看，每一次计算机界的飞跃发展都离不开基本器件的发明。在早期，巴贝奇苦苦追求的分析机中用的是齿轮。到了20世纪40年代，德国人楚泽和美国人乔治斯蒂比兹同时采用了用于电话的继电器，于是电磁式计算机诞生。到了ENIAC和EDAVC时，采用的是德福雷斯特发明的电子管，于是体积庞大的电子计算机让人类真正感受到计算机的强大。不过，只有到了肖克利的晶体管发明之后，计算机才算是真正进入了蓬勃发展的时期。　　晶体管是基于半导体的基础上展开应用的。半导体有种特殊的性能，它的导电性介于导体和绝缘体之间。如果在半导体中添加一些杂质，则可改变半导体的导电性能。于是，根据人们的需要可以制作出两种半导体：P型半导体和N型半导体。　　如图1所示，当G添加电压，电路为通路是为P型半导体；当G添加电压，电路为断路时为N型半导体。图1 MOS管电路示意图　　这种在半导体中加入杂质形成P/N型半导体名称叫做金属氧化物半导体（metal-oxide semiconductor--MOS）。这种可以实现通路和断路的半导体就跟电子管、继电器一样，能够实现开关的功能，所以可以用来制造计算机。而晶体管的最大优势在于体积非常小，1平方厘米大小的硅片上可以集成数千万个晶体管，于是让计算机的体积大大减小了。　　　　(2)逻辑门电路　　在计算机中，逻辑运算是通过逻辑门电路来实现的。逻辑门电路包括非门（AND Gate）、或门（OR Gate）、非门（NOT Gate），它们对应的是AND,OR,NOT三种逻辑关系。　　非门（AND Gate）　图2 非门电路示意图　　对于不是从事计算机硬件开发的人，我们不需要深入研究具体的电路布置。我只要只要，通过PN型半导体的组合排列，可以形成非门（AND Gate）、或门（OR Gate）、非门（NOT Gate）以及这三者之间相互组合的逻辑门电路。而采用逻辑们电路，我们就能够通过电压来实现二进制的逻辑运算。　　　　（3）逻辑组合　　现在，我们已经了解了基本逻辑门的工作原理，接下来就一起来看看用这些基本逻辑门电路来构建计算机微结构所需要使用的结构单元。逻辑结构分为两大类，一类是可以存储信息，一类不能存储信息。我们先来看看三种不能存储信息的逻辑结构：译码器、多路复用器和全加器。　　译码器：译码器可实现的功能是读，它可以对一个二进制数进行解释，然后有且只有一个结果输出。当译码器有n个输入时，则有2^n个输出。每条指令中的操作码就是由译码器进行解释，读出其中代表的动作。　　多路复用器：多路复用器可实现的功能是选择，一个多路复用器有2^n个输入、1个输出和n个选择线组成。通过选择线型号的改变，可以实现对2^n个输入进行选择，然后输出一个结果。　　全加器：全加器可实现的功能是加，可以实现二进制数的相加运算。　　可编程逻辑阵列：可编程逻辑阵列最大的特点在于可编程，即可通过用户的需要进行自己编写，然后实现所需要的功能。　　逻辑完备性：如果有足够的AND OR NOT门，我们可以实现任何逻辑函数，这就是逻辑的完备性。　　　　（4）存储单元　　可以实现存储功能的电路有：R-S锁存器、门控D锁存器和寄存器。　　R-S锁存器：R-S锁存器时最简单的存储单元，它能够存储一个位的信息。它是由两个NAND(或与)门相连而成，其中一个NAND门的输出是另一个的输入。其具体工作机制我们不深究，但我们可以知道当两个输入R-S保持为1时，电路的状态就不会改变，实现存储功能。　　门控D锁存器：门控D锁存器是由R-S锁存器和控制电路（2个门电路）两部分组成。控制电路的作用是：当且仅当WE有效时（WE=1），才使得锁存器的值（输出）等于D的输入值。WE代表可写，当WE=0时，S和R的输入都为1，于是R-S锁存器存储的值保持不变。但WE=1时，可对电路进行写操作，当WE恢复为0时，写入电路的值将永远存储在R-S锁存器中，直到下一次写操作。　　寄存器：寄存器是由多个bit组合而成的一个独立单元，能够实现对二进制数据的存储。寄存器的bit宽度可达可小，大到需要的任意数，小到只有1个bit。　　（5）内存的概念内存是计算机中很重要的一个部件，它是存储程序以及数据的地方。例如我们用word处理文稿时，当你在键盘上敲入字符时，它就被存入内存中，当你选择存盘时，内存中的数据就会被存入硬盘。对于内存更详细的介绍，我们等到下一次介绍计算机整体结构时再做介绍。现在我们先来看看内存到底是个什么东西。内存其实就是一个电路板，这个电路板可以存储程序和数据，而且可以快速地写入和读取。对于内存的基本架构，我们可以通过下面的例子加以介绍。内存就像一个柜子，比如商场的寄存柜。我们描写寄存柜时需要用到两个参数，一个是这个柜有多少个格子，这个在内存中叫作寻址空间；另一个是这个柜的每个格子能装的包在最大重量，内存中交作寻址能力。假设我们现在有一个柜子，这个柜子有1024个格子，每个格子里能装256个包。但是计算机它不会十进制，所以我们得把十进制换成二进制。1024=2^10，256=2^8。我们定义一个单位，每两个数作为一个单位，叫做bit，1024就是10bit，256就是8bit。于是，我们可以说举例的内存的寻址空间是10bit，寻址能力是8bit。我们通常用的电脑1G内存其实是一个近似值，它真实的寻址空间是：30bit，即2^30=1073741824=1.07G个格子。现在通常用的是32位的电脑，就是32-bit寻址能力，而许多专用于科学计算的大型计算机采用的是64bit寻址了。（6）时序电路前面我们已经介绍过了用于计算但不具备数据处理能力的逻辑电路，如译码器，全加器等；也介绍了用于储存数据但不具备数据处理能力的逻辑电路，如内存。但有没有存在既能存储信息又能处理数据的逻辑电路呢？答案是肯定的。这种逻辑电路的输出即与当前电路输入相关，又与之前电路的状态相关，而且能对这些数据进行相关处理，这种逻辑电路称为时序电路。在时序电路中时序值得我们重点注意。我们把能够具备数据处理能力的逻辑电路称为组合逻辑结构，组合的意思就在于不管数据输入的时间相不相同，主要组合出来的数据是一样的，那么结果就是一样的。而我们把这种能够储存数据和处理数据的电路称为时序逻辑电路。这里的时序二字强调的正式电路输出结果不经和输入的数据有关，而且输入的时间和顺序有关，也就是说在不同的时间和不同输入顺序下输入相同的数据得到的结果是不相同的。举个密码锁的例子就可以很清楚的看出这两者的差别。小时候用密码本时有一些将在书本边上安装很多数字按钮，形成一个密码锁，我们只要把数字按对了，就可以打开笔记本，而不用考虑那个数字先按，那个数字后按。而像很多老式的保险箱，用的是一个转轮的密码锁，这种密码锁除了要求你输入的数字是正确的，还要求你必须按顺序把数字输入进去才能打开。这就可以大概看出时序和组合的差别了。在时序电路中数字处理是跟时间和顺序有关的，也是自然就可以引出状态的概念。如果我们明白了时序与组合的差别，状态就很好理解了。可以说一下时间和一定顺序下，就是一种状态。时序逻辑电路主要是用于实现有限状态机。有限状态机简单地将就是输出的结果由前一个结果（或称为前一种状态）和输入的数据决定的。具体的我们就不去深究了。; 个人分类: 计算机漫谈|7032 次阅读|1 个评论

此逻辑非彼逻辑：关于计算机硬件的非逻辑性: luocun 2010-8-11 11:46; 读Allen Newell的The Knowledge Level一文，其中有个图：乍一看吓我一跳，逻辑层次（Logic Level）在图中怎么跑到程序（Program）和寄存器（Register）下面去了。回过神来，才注意到这里指的是计算机硬件里面逻辑电路的层次，而不是人工智能里面知识的逻辑表示那样的层次。虽然文章是在谈人工智能，但Newell这个图里的逻辑是数字逻辑电路的逻辑。于是想起来，数字逻辑（digital logic）不是数理逻辑（mathematical logic），数字逻辑其实根本就不是逻辑，不是逻辑学家们研究的那东东。逻辑学家们研究的逻辑是关于可以为真为假的命题如何构成、如何按照一定的推理规则互相联系起来，从而保证在推理过程中如果前提为真，结论就不会为假。换句话说，逻辑讲究的是推理中的真值保持（truth preservation），也算是尊重理性的一种努力吧。在数字电路的层次上，其实根本就没有真和假，而只有电压信号的输入输出和存储转换关系。所谓数字逻辑只是将传统命题逻辑的真假概念借用来代表高低电压，用命题结构来表示电路结构，用真值表来描述电路的输入输出关系等等；就是说，只是用命题逻辑的真值代数部分来给数字电路建模，而根本就不关心真值保持，不操心命题的真假，甚至不涉及到命题这个概念。归根结底，数字逻辑在给数字电路建模中真正利用的其实是布尔代数结构，而并不涉及作为命题逻辑或者任何逻辑之核心的真值保持。只是因为命题逻辑的语义域也刚好具有布尔代数的结构，所以命题逻辑里的不少形式结构也就可以为借用过来描述数字电路了。之所以数字电路的建模被叫做数字逻辑，而且相应的电路由此被叫做逻辑电路，恐怕是因为计算机技术的起源跟数理逻辑研究之间的历史渊源，让数理逻辑术语被借用来谈论电路如何工作，而在这个术语的借用过程中完全丢掉了逻辑本来最核心的内容。由此看来，尽管计算机在硬件层次上是用所谓逻辑电路拼出来的，但是这并不意味着计算机在硬件层次上就是讲逻辑、甚至有理性的。计算机在硬件层次上的运作不需要（逻辑学家的）逻辑，正如伽利略的铁球下落不需要基于万有引力定律的演绎一样。换句话说，计算机硬件不讲逻辑，就像太阳系不做微积分那样。那么，我们可不可以用数字计算机里头的与、或、非门等逻辑电路来实现真正的逻辑系统里面的与、或、非操作呢？当然可以，而且很方便。但是，这跟在模拟计算机里头可以用电容来做积分一样，只是因为器件的设计属性刚好适合用这些逻辑或者数学操作来建模。况且，用数字计算机的逻辑电路来实现非法的、不能保持真值的逻辑系统也是同样的方便：比如做个系统，让它从一切前提出发，都得出1+1=3，那真是太容易了。所以说，计算机在硬件层次上其实是无所谓逻辑不逻辑、理性不理性的。当我们说计算机由逻辑部件构成时，千万别把自己太当真。我们之所以这样谈论计算机，恐怕真的是出于历史的偶然而已。; 个人分类: 计算哲学|3416 次阅读|2 个评论

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