簡單邏輯電路

1、簡單邏輯電路上海市風(fēng)華中學(xué)孫浩一、背景和教學(xué)任務(wù)簡介上海市風(fēng)華中學(xué)是閘北區(qū)的一所區(qū)級(jí)重點(diǎn)學(xué)校，本節(jié)課的授課對(duì)象是風(fēng)華中學(xué)高二年級(jí)的一個(gè)重點(diǎn)班，學(xué)生的綜合素質(zhì)較好。本節(jié)課授課內(nèi)容是上海市二期課改基礎(chǔ)型教材第二冊 第一學(xué)期中“簡單邏輯電路”一節(jié)?！昂唵芜壿嬰娐贰笔巧虾Ｎ锢矶谡n改新教材中全新引入的部分，旨在讓同學(xué)們了解現(xiàn)代信息技術(shù)，對(duì)于“數(shù)字化”概念有個(gè)感性的認(rèn)識(shí)。在教學(xué) 中邏輯電路的概念比較抽象，學(xué)生初次接觸數(shù)字電路， 要面對(duì)眾多的新概念， 而對(duì)于邏輯電路輸入、輸出之間的邏輯關(guān)系更是缺乏直觀的感受。為了解決這些問題，筆者在教學(xué)中以 DIS的邏輯電路實(shí)驗(yàn)器為教學(xué)載體，讓同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)操作自己得出各種

2、邏輯電路的輸入輸出關(guān)系，幫助學(xué)生在實(shí)際操作中學(xué)會(huì)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)規(guī)律進(jìn)行歸納總結(jié)，并應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決日常生活中的實(shí)際問題。 使學(xué)生在獲得知識(shí)的同時(shí)，感受科學(xué)探究的過程與方法，發(fā)展抽象思維能力，學(xué)會(huì)應(yīng)用 DIS實(shí)驗(yàn)研究實(shí)際問題，促使學(xué)生形成樂于探究的情感。二、教學(xué)目標(biāo)1知識(shí)與技能 通過比較模擬電路與數(shù)字電路的差異，了解數(shù)字電路工作的特點(diǎn)。 知道簡單的邏輯電路元件如與門、或門和非門等的基本功能，知道他們的一些基本應(yīng)用。 初步了解“與”門、“或”門、“非”門電路在實(shí)際問題中的應(yīng)用2、過程與方法通過類比、實(shí)驗(yàn)探究等方法認(rèn)識(shí)基本邏輯電路的特點(diǎn)，從中感受邏輯方法在邏輯電路中的重要意乂。3、情感、態(tài)度與價(jià)值

3、觀通過利用DIS實(shí)驗(yàn)對(duì)邏輯關(guān)系的探究，體驗(yàn)數(shù)字化、信息化技術(shù)帶來的革命性的變化，提高學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：知道邏輯電路元件與門、或門和非門的功能。難點(diǎn)：理解各種簡單門電路的邏輯關(guān)系四、教學(xué)設(shè)計(jì)思路和教學(xué)流程本節(jié)課的設(shè)計(jì)努力體現(xiàn)“二期課改”理念，將情景一探究一應(yīng)用貫穿于課的始終。通過情景創(chuàng)設(shè)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入課題；通過體驗(yàn)、探究過程，使學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握物理概念和規(guī)律；通 過知識(shí)的應(yīng)用，使學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。課始通過“火警警報(bào)器” 實(shí)驗(yàn)進(jìn)行引入，在提高同學(xué)學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)， 意在引導(dǎo)學(xué)生在 討論中感受數(shù)字設(shè)備為我們生活帶來的便利， 激發(fā)學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)

4、的熱情。 同時(shí)也引出了本節(jié) 課的課題一一“簡單邏輯電路”。課中讓同學(xué)利用 DIS簡單邏輯電路實(shí)驗(yàn)器對(duì)“與門”、“或門”、“非門”三種邏輯電路的輸入輸出關(guān)系進(jìn)行探究，并啟發(fā)同學(xué)對(duì)探究結(jié)果進(jìn)行歸納總結(jié)，自主得出結(jié)論。課結(jié)束時(shí)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解釋課始情景中“火警警報(bào)器”的工作原理。在分析清“火警警報(bào)器”的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生利用DIS簡單邏輯電路實(shí)驗(yàn)器“搭建” 一個(gè)“車門警報(bào)器”。如果學(xué)生能夠解決這個(gè)問題，學(xué)生也能體會(huì)到成功的喜悅。最后讓學(xué)生思考“車門警報(bào)器”的工作原理,讓學(xué)生帶著問題離開課堂，將課題延伸到7課后。教學(xué)流程五、學(xué)習(xí)資源和器材的準(zhǔn)備DIS簡單邏輯電路實(shí)驗(yàn)器、投影儀、多媒體教學(xué)設(shè)備六、教學(xué)過程教

5、學(xué)過程點(diǎn)評(píng)情景引入：“火警警報(bào)器”課前利用DIS簡單邏輯電路實(shí)驗(yàn)器搭建“火警警報(bào)器”并用黑匣子封好，漏出感溫頭。課堂演示：將火源靠近感溫頭，黑匣子里的火警報(bào)警器工作發(fā)出警報(bào)聲。（通過演示火警警報(bào)器，引發(fā)學(xué)生好奇心理和探究欲望）進(jìn)仃新課：大家談：身邊的“數(shù)字設(shè)備”預(yù)設(shè)學(xué)生的回答：數(shù)碼產(chǎn)品、數(shù)字電視、DIS實(shí)驗(yàn)等。（PPt投影）教師設(shè)問：為什么要用“數(shù)字設(shè)備”，數(shù)字信息與模擬信息有什么不同呢？教師介紹：數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)在變化中電壓不隨時(shí)間連續(xù)變化，只有咼電壓（通常為5v ）&低電壓（0v）兩種狀態(tài)，用“ 1”和“ 0”來表示；而模擬信號(hào)電壓隨時(shí)間連續(xù)變化。（PPt圖示數(shù)字信號(hào)和模

6、擬信號(hào)）舉例：通過簡介數(shù)字電視與模擬電視的不同工作原理，讓同學(xué)了解為何 數(shù)字電視更為清晰。（引導(dǎo)學(xué)生了解數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的不同特征）教師介紹：數(shù)字電路的概念及基本組成數(shù)學(xué)信號(hào)的0和1好比是事物的 是”與 非”而處理數(shù)字信號(hào)的電 路稱數(shù)字電路，因此，數(shù)字電路就有了判別是”與 非”的邏輯功能。而數(shù)字電路中最基本的邏輯電路是門電路。所謂“門”，就是一種開關(guān)，在一定條件下它允許信號(hào)通過，如果條件不滿足，信號(hào)就被阻擋在“門” 外?；鹃T電路特點(diǎn)探究:圖11、“與”門：投影：具有“與邏輯關(guān)系”的電路，如圖 1所示。引導(dǎo)：分析Si和S2對(duì)電路的控制作用，體會(huì)“與” 邏輯關(guān)系?！芭c”門符號(hào)介紹：引導(dǎo)：“與”

7、邏輯關(guān)系表示某事件須兩者共同協(xié) 作完成，英文表示“與”的單詞是and,可簡寫成符號(hào)“ & ”因此“與”門符號(hào)如圖 2 所示DIS演示實(shí)驗(yàn)：利用DIS簡單邏輯電路實(shí)驗(yàn)器探究“與”門邏輯關(guān)系。（1）“與”門真值表關(guān)系探究：“與門“ I帆路符號(hào)邂禺業(yè)畔玄騎器”與門E模映圖3AKz當(dāng)輸入端指示燈亮表示輸入為咼電壓，用1)U0“ 1 ”表示；當(dāng)輸入端指示燈滅表示輸入為低電1on1o壓，用“ 0”表示；輸出端接一燈泡，燈泡亮表示i11輸出為高電壓，滅表示輸出為低電壓。圖4通過實(shí)驗(yàn)得到“與”門真值表，如圖4所示。（2）總結(jié) 與”門特點(diǎn)：輸入 A與輸入B均是高電壓時(shí)，輸出 Z才是高 電壓。（3）歸納“

8、與”門特點(diǎn)口訣： 有0”出0”，全T出1” （利用口訣有 利于學(xué)生掌握關(guān)系）（4）利用DIS邏輯分析傳感器分析“與”門波形圖圖52、“或”門:介紹“或”門符號(hào)：“或”邏輯關(guān)系表示某事件可由兩人中的任一個(gè)人完成，也可由兩人一起共同完成，因此“或”門符號(hào)中間用“> 1”來表AB示;引導(dǎo)學(xué)生自主探究“或”門特點(diǎn)，給出學(xué)生探究的具體步驟。（通過讓學(xué)生自主探究“或”門的特點(diǎn)關(guān)系，有利于同學(xué)對(duì)“或”門關(guān) 系的掌握，并能培養(yǎng)同學(xué)探究問題能力）3、“非”門:給出“非”門符號(hào)，并啟發(fā)同學(xué)“非”門符號(hào)的含義。進(jìn)“ 1” 出“ 0”。（“非”門關(guān)系的探究方式同“或”門。簡單集成電路介紹:教師：介紹集成電路的優(yōu)

9、點(diǎn)。讓學(xué)生了解幾個(gè)“與”門的集成電路和幾 個(gè)“非”門的集成電路的外引線圖。樓地（開拓學(xué)生知識(shí)面，了解實(shí)際生活中“門”應(yīng)用介紹: 教師介紹：解決課始情景中“火警報(bào)警器”的問題火警警報(bào)器器材圖0V火警警報(bào)器電路圖原理說明:慮一 假電十井一彎門WU LJi S1氐nrf十井一小A乎N養(yǎng)口命 f假里一=ta1J（提出問題：改變變阻器的阻值有什么作用？）自主設(shè)計(jì)：情景：兩個(gè)開關(guān) S1、S2分別裝在汽車的兩 扇門上。只要任何一個(gè)開關(guān)處于開路 狀態(tài)，那么警報(bào)燈就發(fā)光。要求：猜想在虛框中應(yīng)是什么“門”，并用 邏輯電路實(shí)驗(yàn)器” 完成此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)猜想是否正確。課后作業(yè)：思考“車門警報(bào)器”的工作原理。七、教學(xué)反思

10、本節(jié)課的學(xué)習(xí)要求是知道最基本的邏輯元件與門、或門和非門有哪些功能及其簡單應(yīng) 用。由于學(xué)生是初次接觸邏輯電路的內(nèi)容，在學(xué)習(xí)和應(yīng)用中會(huì)有很大的困難，而DIS邏輯電路實(shí)驗(yàn)器的誕生很好的解決了這個(gè)問題，因此在本節(jié)課的教學(xué)中，我以DIS邏輯電路實(shí)驗(yàn)器為教學(xué)載體，讓學(xué)生在教師的幫助和支持下，通過實(shí)驗(yàn)自主尋求或自主建構(gòu)答案、規(guī)律。本節(jié)課問題設(shè)置合理， 能夠及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考，課堂氣氛很活躍， 學(xué)生參與程度大大提高。每個(gè)學(xué)生都感到有話可說，有理可講，在討論中解決了問題，學(xué)到了知識(shí)，掌握了方 法，注重科學(xué)探究，感悟到物理中的魅力。本節(jié)課中值得改進(jìn)的地方有兩處：一是介紹簡單 集成電路的篇幅略短；二是關(guān)于簡單邏

11、輯電路的實(shí)際應(yīng)用介紹略顯單薄。八、案后語物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在物理教學(xué)中起著極其重要的作用。本節(jié)課筆者正是運(yùn)用了 DIS邏輯電路實(shí)驗(yàn)器為載體進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，并在實(shí)戰(zhàn)教學(xué)中取得了理想的 效果。但是DIS邏輯電路實(shí)驗(yàn)器并非在每個(gè)學(xué)校中都有配備，那么如何在沒有DIS實(shí)驗(yàn)器的情況下完成課程要求？筆者認(rèn)為可以利用教材中所敘述的搭建模擬電路的方法讓學(xué)生理 解門電路的工作特性， 通過讓學(xué)生自主探究從而得出結(jié)論?；蛘哌€可以利用教材中 “自動(dòng)控制與模塊機(jī)器人” 一節(jié)中所配備的機(jī)器人模塊，為控制器下載相應(yīng)程序， 結(jié)合傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行教學(xué)探究。盡管各校的實(shí)驗(yàn)條件各不相同，但是有條件就應(yīng)提倡通過實(shí)驗(yàn)

12、得出物理規(guī) 律。簡單邏輯電路火警警報(bào)器（情景實(shí)驗(yàn)）資源和器材：“非門”，溫度傳感器，報(bào)警器，電池組組裝和操作：將溫度傳感器、“非門”、報(bào)警器、電池組搭建成“火警警報(bào)器”并用黑匣子封好，漏出感溫頭。演示：將火源靠近感溫頭，黑匣子里的火警報(bào)警器工作發(fā)出警報(bào)聲。設(shè)計(jì)意圖：1通過演示火警警報(bào)器，引發(fā)學(xué)生好奇心理和探究欲望。2、引入簡單邏輯電路的概念。二、“與門”工作特性探究（探究性演示實(shí)驗(yàn)）資源和器材：“與門”，開關(guān)模塊 2,小燈模塊，電池組，邏輯分析傳感器，計(jì)算機(jī)組裝和操作：1 將“與門”，開關(guān)模塊 2，小燈模塊，電池組進(jìn)行連接，探究兩個(gè)輸入端（開關(guān)）在不 同狀態(tài)下輸出端（小燈）的亮暗情況，從而探究“與門”的工作特性。2、將“與門”，開關(guān)模塊 2,小燈模塊，電池組進(jìn)行連接，并與邏輯分析傳感器相連接入 電腦，利用DIS邏輯分析傳感器分析“與門”波形圖。設(shè)計(jì)意圖： 1利用DIS簡單邏輯電路實(shí)驗(yàn)器探究“與門”基本功能。2、利用DIS邏輯分析傳感器探究“與門”波形圖。三、“或門”、“非門”工作特性探究（探究性學(xué)生實(shí)驗(yàn)）資源和器材：“非門”，“或門”，開關(guān)模塊，小燈模塊，電池組，邏輯分析傳感器，計(jì)算機(jī) 組裝