簡單的邏輯電路教學設計---田金珠

1、“國培計劃(2014)”山西省中小學學科帶頭人、骨干教師能力提升網(wǎng)絡高端研修項目 教學設計表課名簡單的邏輯電路省份山西省市陽泉市區(qū)/縣礦單位全稱陽區(qū)市第十五中學校教師姓名田金珠學科物理學科（版本）人教版章節(jié)選修二第二章最后一節(jié)學時1年級高二年級學習者分析簡單邏輯電路是人教版教材高二物理選修二第二章最后一節(jié)的內(nèi)容，是按新課程標準加入的全新的知識。在此之前，學生們已經(jīng)學習了電路的組成和簡單的串聯(lián)、并聯(lián)電路知識,這為本節(jié)內(nèi)容的學習起到了鋪墊的作用。同時也是為選修3-2傳感器的教學做準備，符合學生的認知發(fā)展。同時本節(jié)內(nèi)容與實際聯(lián)系緊密，緊跟時代的發(fā)展，體現(xiàn)了時代性，有利于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。教學目標1

2、知識與技能（1）知道三種門電路的邏輯關系、符號及真值表；（2）會用真值表表示一些簡單的邏輯關系；（3）會分析、設計一些簡單的邏輯電路。2過程與方法（1）通過實例理解“與”、“或”、“非”邏輯電路中結果與條件的邏輯關系；（2）通過簡單的邏輯電路設計，體會邏輯電路在生活中的意義。 3情感態(tài)度與價值觀（1）感受數(shù)字技術對現(xiàn)代生活的巨大改變，關注我國集成電路以及元器件研究的發(fā)展情況；（2）學生在自主探究、交流合作中獲得知識，體會學習的快樂。教學重點難點以及措施重點：三種最基本邏輯電路的功能、三種門電路的真值表及符號。難點：理解“與”門、“或”門、“非”門在實際電路中的應用。難點突破的方法是：通過介紹開

3、關、可變電阻、熱敏電阻等相關知識，了解它們的特性、符號及其表示方法；通過實例分析、自主活動，運用電勢概念和分壓原理，明確門電路的功能； 通過簡單組合邏輯電路的設計，引出模塊化設計的思想。設計強調(diào)新知識與生產(chǎn)、生活、科技的聯(lián)系，重視基本概念的形成過程以及伴隨這一過程的科學方法，引導學生關心生活，發(fā)現(xiàn)物理知識的應用價值，著重培養(yǎng)學生觀察、分析、歸納的能力。教學準備Ppt課件，“與”門、“或”門、“非”門電路。多媒體教學環(huán)境多媒體投影及與門、或門及非門電路。教學環(huán)節(jié)教學內(nèi)容活動設計活動目標媒體使用及分析（一）導入新課演示：一盞神奇的燈。師：接通電源，燈亮嗎？生：不亮。師：接通電源并拍手，燈亮嗎？生：

4、不亮。師：接通電源并擋住光線，全場安靜，燈亮嗎？生：不亮。師：接通電源、擋住光線、拍手，燈亮嗎？生：亮。 師：燈只有在接通電源、擋住光線、拍手三條件都滿足時燈才亮。這是什么原因呢？為了解決這個問題，今天我們就來學習簡單的邏輯電路。實際上我們身邊很多東西用到了邏輯電路，如數(shù)碼產(chǎn)品、數(shù)字電視、DIS實驗、家電等，這些電器中都包含了“智能”化邏輯關系，實現(xiàn)這些邏輯功能離不開數(shù)字信號。t圖1U0 數(shù)字信號：只有兩個對立的狀態(tài)，“有”或“沒有”（高電平或低電平）。 模擬信號：連續(xù)變化的電壓信號。Ut圖20 師：處理數(shù)字信號的電路叫數(shù)字電路，具有邏輯功能的數(shù)字電路叫邏輯電路，這節(jié)課我們學習數(shù)字電路中最基本

5、的邏輯電路門電路。通過演示一盞神奇的燈-聲控燈創(chuàng)設情景，接通電源，燈不亮； 有聲，燈不亮； 擋住光線，全場安靜，燈不亮；擋住光線，拍手，燈亮。引起學生好奇，探究的欲望。通過身邊的“數(shù)字”話題：數(shù)碼產(chǎn)品、數(shù)字電視、DIS實驗、家電等。讓學生知道這些電器中都包含了“智能”化邏輯關系，從而使學生學習這節(jié)知識的重要性，并引入學習簡單的邏輯電路課題通過演示聲控燈創(chuàng)設情景引起學生好奇，探究的欲望。通過身邊的“數(shù)字”話題讓學生知道這些電器中都包含了“智能”化邏輯關系從而使學生學習這節(jié)知識的重要性，并引入學習簡單的邏輯電路課題演示聲控燈創(chuàng)設情景引起學生好奇，探究的欲望。用多媒體投影展示：數(shù)碼產(chǎn)品、數(shù)字電視、D

6、IS實驗、家電等；讓學生知道這些電器中都包含了“智能”化邏輯關系。 介紹數(shù)字信號和模擬信號。（二）進行新課1“與”門師：門是一種條件開關，只有當輸入信號滿足一定條件時，門才能被打開，才有輸出信號?！芭c”是一種邏輯關系，是什么邏輯關系呢？（1）投影： 引導學生分析開關A、B對電路的控制作用，體會“與”邏輯關系（幾個控制條件都滿足后，結果才能發(fā)生）。師：具有“與”邏輯關系的電路稱為“與”門電路，簡稱“與”門。 （2）思考與討論，讓學生體會生活中的“與”邏輯關系，討論財務室兩鎖防盜門。 （3）引導學生把圖210-2結果與條件的關系用表格表示。條 件結果開關A開關B燈泡L斷斷熄斷通熄通斷熄通通亮引導學

7、生：把開關接通定義為“1”，斷開定義為“0”；燈亮定義為“1”，燈熄定義為“0”，用數(shù)字語言描述上表：輸 入結果 A B Y000010100111 師：這是“與”門的真值表。（4）“與”門的符號 （5）演示“與”門電路。圖210-2中A、B是有邏輯關系的機械開關，實用的門電路則是半導體材料制成的。 練習：寫出聲控燈真值表 2“或”門（1）思考與討論財務室的鎖用了“與”的邏輯關系，學生宿舍的門能用與的邏輯關系嗎？通過討論讓學生體會生活中的“或”邏輯關系。（2）投影：引導學生分析開關A、B對電路的控制作用，體會“或”邏輯關系(在幾個控制條件中，只要有一個條件得到滿足，結果就會發(fā)生)（3）引導學生

8、把圖210-6結果與條件的關系用表格表示。條 件結果開關A開關B燈泡L斷斷熄斷通亮通斷亮通通亮 引導學生：把開關接通定義為“1”，斷開定義為“0”；燈亮定義為“1”，燈熄定義為“0”，用數(shù)字語言描述上表： 輸 入結果 A B Y000011101111 師：這是“或”門的真值表。（4）“或”門的符號。 （5）演示“或”門電路。師：具有“或”邏輯關系的電路稱為“或”門電路，簡稱“或”門。3“非”門（1）學生沿用“與”門、“或”門的研究方法，理解“非”邏輯關系，寫出“非”門的真值表，記住“非”門符號。輸入 A輸出Y斷亮通熄輸入 A輸出Y0110AY1（2）師演示“非”門電路。 4、復合門電路師：在

9、日常的生產(chǎn)、生活中，自動控制電路的功能往往不是單一的，如何根據(jù)不同的設計要求，實現(xiàn)較為復雜的自動控制呢？生：“與”門，“或” 門和 “非”門在邏輯電路中是最小的結構單位，用這三個基本門可以組合成復雜門和更加復雜的邏輯電路。（1）“與非”門 A1Y1B1&A2Y21(2)“或非”門A1Y1B11A2Y21“與非”門真值表 輸 入輸出ABY001011101110“或非”門真值表輸 入輸出ABY001010100110基本門電路實際上是一種模塊式電路，應用基本門組合成比較復雜的邏輯電路時，我們可以僅僅關心它們的輸入和輸出特性，而不必在意它們的內(nèi)部結構，這種科學的思維方法就叫做模塊化思想。5集成電路

10、師：目前廣泛應用的門電路是將元件集成在一塊硅片上的集成電路。讓學生了解幾個“或”門的集成電路和幾個“非”門的集成電路的外引線圖。師：我國人口眾多，包括手機、計算機等各類電子產(chǎn)品消耗量極大，集成電路便是這些電子產(chǎn)品的“心臟”。數(shù)據(jù)顯示，我國已消耗掉全世界集成電路產(chǎn)量的三分之一；每年國家引進集成電路所消耗的外匯，比石油還多。面對如此高需求，我國自主研發(fā)的集成電路僅20，其余80全依賴進口。目前應用廣泛的手機、計算機、MP3等看似“國貨”，其核心技術卻仍掌握在外國人手中，我國僅僅進行組裝而已。盡管我國已處于信息化的中等水平，但不占領“心臟”高地，信息產(chǎn)業(yè)難以得到進一步拓展。我國科研技術人員還須在集成

11、電路的自主設計、制造、軟件開發(fā)上不斷創(chuàng)新。6、實例探究 例1、一個機要倉庫有一扇電動門，門上裝有三把電動鎖，只有三人同時轉(zhuǎn)動自己的鑰匙，才能通過繼電器把門打開，請在虛線框內(nèi)畫出符合要求的3個輸入端的門電路。并畫出真值表。S1 S2 S3R1 R2 R3EJ引導學生學會設計含邏輯門電路，同時認識“與”門不僅有二輸入的，還有三輸入的。ABCY例2、圖是一個火警報警裝置的邏輯電路圖。Rt是一個熱敏電阻，低溫時電阻值很大，高溫時電阻值很小，R是一個阻值較小的分壓電阻。 (1) 要做到低溫時電鈴不響，火警時產(chǎn)生高溫，電鈴響起。在圖中虛線處應接入怎樣的元件? (2) 為什么溫度高時電鈴會被接通？ (3)

12、為了提高該電路的靈敏度，即報警溫度調(diào)得稍低些，R的值應大一些還是小一些?引導學生完成對例題的分析，介紹開關、可變電阻、熱敏電阻等相關知識，運用電勢概念和分壓原理，認識當火警發(fā)生時，溫度升高，熱敏電阻的阻值變小，輸入端A點的電勢變?yōu)榈碗妱?，根?jù)非門的特點輸出端Z變?yōu)楦唠妱?，蜂鳴器報警，通過實例分析加深對所學知識的理解。采用“數(shù)字信號數(shù)字電路邏輯電路門電路”遞進方式，引入門電路，通過“與”門電路的演示，認識“與”門電路的邏輯關系，即幾個條件都滿足后，該事件才能發(fā)生。為了輔助理解“與”門的邏輯關系，分組討論財務室雙鎖防盜門，通過學生自主活動，從生活的角度進一步理解“與”門的邏輯關系。通過“與”門電路

13、的分析，引導學生把結果與條件的關系用表格表示，再引導學生：把開關接通定義為“1”，斷開定義為“0”；燈亮定義為“1”，燈熄定義為“0”，引出真值表，定義“與”門符號，最后演示“與”門電路的功能，回到引入課題事例聲控燈，讓學生寫出聲控燈的真值表，以此強化“與”門的理解。學生宿舍的門能用“與”的邏輯關系嗎？通過這一問題讓學生討論，來體會生活中的“或”邏輯關系。讓學生在自主活動中，通過分析、類比探究，認識“或”門和“非”門簡單邏輯電路的邏輯關系、真值表及符號，最后演示“或”門和“非”門電路的功能。讓學生通過討論“與非”門、“或非”門的真值表，學會從簡單的邏輯門電路到設計出組合邏輯門電路，讓學生體會復

14、雜邏輯關系可以由剛剛學習的三種簡單邏輯門電路組合實現(xiàn)，同時進一步提高學生的探究能力。由邏輯組合電路過渡到模塊化思想，引出集成電路，并通過圖片了解一些簡單的集成電路，同時介紹我國集成電路的現(xiàn)狀，進行愛國主義教育。聯(lián)系實際，學以致用選擇聯(lián)系實際的實例，通過自主活動了解簡單邏輯電路在實際中的應用。通過具體電路的分析，讓學生從前邊的宏觀分析回歸到具體電路。設計三把鎖控制的倉庫電動門，讓學生學會設計含邏輯門電路，同時認識“與”門不僅有二輸入的，還有三輸入的。通過介紹開關、可變電阻、熱敏電阻等相關知識，運用電勢概念和分壓原理，為學生設計火警報警器作鋪墊，通過設計火警報警器，鞏固本節(jié)所學到的知識，同時提升學生的探究能力，激發(fā)學生的科學探索精神。通過“與”門電路的演示，認識“與”門電路的邏輯關系。通過分組討論財務室雙鎖防盜門，從生活的角度進一步理解“與”門的邏輯關系。通過“與”門電路的分析引出真值表，定義“與”門，最后演示“與”門電路。寫聲控燈的真值表，強化“與”門的理解。通過學生宿舍的門體會生活中的“或”邏輯關系。通過學生自主活動分析、類比探究，認識“或”門和“非”門簡單邏輯電路的邏輯關系、真值表及符號，最后演示“或”門和“非”門電路的功能。通過拓展聯(lián)想，引出簡單組合邏輯電路，以拓展學生的思維活動空間，提高知識遷移的能力。通過圖片了解一些簡單的集成電路；