教學(xué)設(shè)計(jì)案例：簡(jiǎn)單的邏輯電路

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1、簡(jiǎn)單的邏輯電路一、課題：簡(jiǎn)單的邏輯電路二、教學(xué)目標(biāo)：知識(shí)和技能：1、知道數(shù)字電路和模擬電路的概念，了解數(shù)字電路的優(yōu)點(diǎn)。2、知道“與”門、“或”門以及“非”門電路的特征、邏輯關(guān)系及表示法。3、初步了解“與”門、“或”門以及“非”門電路在實(shí)際問題中的應(yīng)用。過程與方法：以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主體的媒體教學(xué)為輔的課堂教學(xué)模式；以對(duì)比教學(xué)為主線、聯(lián)系生活實(shí)際為輔線開展課堂教學(xué)活動(dòng)。情感、態(tài)度和價(jià)值觀：感受數(shù)字技術(shù)對(duì)現(xiàn)代生活的巨大改變；體驗(yàn)物理知識(shí)與實(shí)踐的緊密聯(lián)系。三、教學(xué)重、難點(diǎn)：三種門電路的邏輯關(guān)系以及門電路的實(shí)際應(yīng)用。四、

2、教學(xué)過程：演示實(shí)驗(yàn)引入課題火警報(bào)警裝置用火柴點(diǎn)燃放在圖示位置，結(jié)果聽到喇叭鳴叫。問：1、為什么會(huì)有這樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？2、中間的“黑盒子”是什么元件？實(shí)驗(yàn)裝置圖：點(diǎn)燃的火柴我們今天的這節(jié)課就是要來探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因以及“黑盒子”里的元件。為此讓我們從穩(wěn)恒電路的模擬世界進(jìn)入實(shí)用的數(shù)字世界。一、數(shù)字電路和模擬電路電子電路中的信號(hào)：1、模擬信號(hào)：幅度隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)例：正弦波信號(hào)、鋸齒波信號(hào)等。2、數(shù)字信號(hào)：幅度不隨時(shí)間連續(xù)變化,而是跳躍變化閱讀材料（見附頁）引：數(shù)字電路的基本單元是邏輯電路,邏輯電路中最基本

3、的電路叫做“門”電路,（門電路是一種有一個(gè)或多個(gè)輸入端，只有一個(gè)輸出端的開關(guān)電路，是數(shù)字電路的基本單元。門電路就像一扇門，當(dāng)具備開門條件時(shí)，輸出端就有一個(gè)信號(hào)輸出；反之，門關(guān)閉）。它們?cè)诠ぷ鲿r(shí)輸入端和輸出端的電勢(shì)只有兩種情況:一種為高電勢(shì)(如12V)，另一種為低電勢(shì)(如0V),電路工作好像處在一種“是”和“非”的判斷之中，因此叫做邏輯電路。首先來認(rèn)識(shí)一下邏輯電路的種類：二、邏輯電路的種類“與”門、“或”門、“非”門以及“與非”門、“或非”門和“異或”門（符號(hào)略）今天我們主要的任務(wù)是了解“與”門、“或”門和“

4、非”門的特點(diǎn)及其應(yīng)用。三、邏輯電路的特點(diǎn)1、“與”邏輯電路（and）演示實(shí)驗(yàn)（利用積件模擬教材演示實(shí)驗(yàn)）這是一個(gè)搭積木的過程，教師在電腦屏幕上將積木（元件）準(zhǔn)備好，學(xué)生上講臺(tái)操作鼠標(biāo)，按下其中任意一個(gè)ToggleSwitch(鍵)，LED（燈）不亮；當(dāng)按下兩個(gè)ToggleSwitch(鍵)，LED（燈）亮。此時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：條件結(jié)果開關(guān)A開關(guān)B燈泡L斷斷熄斷通熄通斷熄通通亮積件簡(jiǎn)圖：AＢY電路圖：引：上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述能否簡(jiǎn)單化呢？用數(shù)學(xué)語言描述表中的關(guān)系，就是：開關(guān)接通定義為“1”，斷開定義為“0”，燈亮

5、定義為“1”，熄定義為“0”。這樣表格可以簡(jiǎn)化為：（2）真值表輸入結(jié)果ABY000010100111引：根據(jù)真值表歸納得出“與”邏輯的含義。（1）含義：與邏輯：決定事件發(fā)生的各條件中，所有條件都具備，事件才會(huì)發(fā)生（成立）想想在實(shí)際生活中有沒有“與”邏輯關(guān)系？如：為了保險(xiǎn)柜的安全，安裝了三把鎖，那么只有當(dāng)這三把鎖同時(shí)被打開時(shí)保險(xiǎn)柜才可以打開，充分體現(xiàn)了“與”邏輯關(guān)系。AYB&在模擬電路中我們可以相應(yīng)的符號(hào)來表示元件，如：電燈----,電阻----等。那么現(xiàn)在“與”門有沒有相應(yīng)的符號(hào)呢？（3）符號(hào)：引：能否還用

6、電腦積件來演示“與”門的邏輯關(guān)系演示1：按下其中任意一個(gè)ToggleSwitch(鍵)，LED（燈）不亮演示2：按下兩個(gè)ToggleSwitch(鍵)，LED（燈）亮這樣的演示對(duì)于簡(jiǎn)單電路我們都認(rèn)為是可信的，但對(duì)于我們剛剛認(rèn)識(shí)的“與”門電路你們不覺得懷疑嗎？下面我們來看真實(shí)的演示實(shí)驗(yàn)：演示：晶體二極管“與”門電路讓學(xué)生真正了解“與”門電路的內(nèi)部。電路圖：ABYR10＋10用電器實(shí)驗(yàn)裝置圖：分析左邊電路圖虛線框內(nèi)電路特點(diǎn)，即“與”門電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，當(dāng)A或B接低電位（0）時(shí)，其中的一個(gè)二極管導(dǎo)通，用電器兩端沒有

7、電壓，不工作；只有當(dāng)A和B都接高電位（1）時(shí)，兩個(gè)二極管都處于截止，用電器兩端獲得電壓，用電器能正常工作。利用實(shí)驗(yàn)圖進(jìn)行實(shí)際操作，教師演示燈泡的亮、暗過程，學(xué)生演示喇叭、風(fēng)扇的工作情況，學(xué)生能夠通過實(shí)驗(yàn)感知“與”門電路的邏輯關(guān)系，有利于對(duì)知識(shí)的掌握。引：“與”門電路的邏輯關(guān)系清楚了，實(shí)際應(yīng)用也體會(huì)了，運(yùn)用剛才的思路我們繼續(xù)來學(xué)習(xí)“或”邏輯電路。2、“或”邏輯電路（or）簡(jiǎn)單講解教材演示實(shí)驗(yàn)，得出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:條件結(jié)果開關(guān)A開關(guān)B燈泡L斷斷熄斷通亮通斷亮通通亮ABL電路圖：引：上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述同樣可以用數(shù)學(xué)語言

8、來進(jìn)行簡(jiǎn)化。由此可以得到“或”門的真值表。（2）真值表輸入結(jié)果ABY000010100111引：根據(jù)真值表歸納得出或邏輯的含義。（1）含義：或邏輯：決定事件發(fā)生的各條件中，有一個(gè)或一個(gè)以上的條件具備，事件就會(huì)發(fā)生（成立）“或”邏輯關(guān)系在實(shí)際生活中有嗎？如：我們同學(xué)的集體宿舍，每個(gè)同學(xué)都配有鑰匙，無論誰開門都能夠進(jìn)入宿舍。AYB≥1（3）符號(hào)：引：在清楚了基本知識(shí)之后，我們也來進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，體會(huì)“或”門的邏輯關(guān)系。