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1、第九章D简单逻辑电路一、教学任务分析“简单逻辑电路”是按新课程标准加入的全新的知识。按照课程标准的要求，让学生认 识最基本的逻辑电路，为下一节开展学习包-“自动控制与模块机器人”的学习做好准备。学习本节内容所需准备的知识和技能主要有：(1)电子技术的初步知识；(2)电路的组成和简单的串联、并联组合电路知识。通过演示实验，介绍模拟信号和数字信号，模拟电路和数字电路概念。通过开关电路模拟实验，理解开关在电路中的作用以及反映的逻辑关系，然 后用数字电路替代模拟电路中的开关实现相同作用和逻辑关系，从而使学生认识 各种逻辑电路的功能。通过实例分析和实验验证，理解“与”门、“或”门、“非”门在实际电路 中
2、的应用。在简单逻辑电路应用中，进一步理解电势概念和分压原理。通过设计简单组合逻辑电路，在学习中解决生产、生活中的实际问题，感受 模块化设计的思想。通过“观察实验-分析现象-概括归纳”这一基本程序，让学生理解物理概 念的形成过程，体会抽象出物理概念所用的科学研究方法。其中，“或”门、“非” 门概念的形成过程和“与”门概念形成过程相类似，因此要特别注.意类比这一科学研究方法在教学过程中所起的作用。二、教学目标1、知识与技能(1)知道模拟信号和数字信号，模拟电路和数字电路的概念。(2)知道最基本的逻辑电路的功能：“与”门、“或”门、“非”门的开关电路，逻辑关系，符号，真值表，*逻辑表达式及输入输出信
3、号变化规律。(注：“* ”为选学内容，下同)(3)学会识别各种不同的门电路，初步学会分析和设计较简单的逻辑电路。(4)在简单逻辑电路应用中理解电势概念和分压原理，理解“与”门、“或”门、“非”门在实际电路中的应用。(5)知道可变电阻、热敏电阻、光敏电阻，常用传感器等元件的特性和符号。(6) *知道简单组合逻辑电路：“与非”，“或非”，“与或”，“与或非”门的逻辑功能。2、过程与方法(1)通过观察实验，对比分析实验现象，归纳概括现象本质的过程，感受研究自然科学 的一般方法，锻炼和提高思维能力。(2)通过模拟电路与数字电路的比较，认识类比的思想方法。(3)通过对逻辑电路应用实例的分析和实验探究，经
4、历实验探究的一般过程。(4)在设计简单组合逻辑电路的过程中，认识模块化设计的思想方法。3、情感、态度与价值观（ 1 ）通过介绍信息技术和数字电路的发展历史，数字电路应用的社会调查，体验信息技术对人类文明和社会进步的影响，领略数字电路的优点。（ 2 ）通过门电路在生产、生活中应用实例的分析，激发学习兴趣，形成“生活蕴藏着物理，物理服务于生活”的科学认识观。三、教学重点和难点教学重点：三种最基本逻辑电路的功能。教学难点：（ 1 ）理解“与”门、 “或”门、 “非”门在实际电路中的应用。（ 2 ） * 简单组合逻辑电路的逻辑功能及其应用。四、教学资源1 、器材：（ 1 ）实物展示：声控玩具狗，自动控
5、制彩灯，简易火警报警器，避障小车等。（ 2 ） “与”门、 “或”门、 “非”门开关电路的演示实验：电源，小灯泡，电键等。（ 3 ）研究“与”门、 “或”门、 “非”门输入、输出信号之间逻辑关系的学生实验：逻辑 电路实验器。（ 4 ）其他配套器材。（ 、课件：自制课件、 Flash 动画等。五、教学设计思路本设计的内容主要包括四个方面：一是逻辑电路的基本概念；二是“与”门、 “或”门、“非”门的功能；三是门电路在生产、生活中的应用；四是简单组合逻辑电路的功能。本设计的基本思路是：以实物展示、实验探究、PPT演示和实例分析为基础，通过观察实验、分析现象、归纳结论、实际应用、知识迁移，理解门电路的
6、功能及其应用。本设计要突出的重点是：三种最基本逻辑电路的功能。方法是：通过实例分析、引出“与”、“或”、“非”逻辑关系；通过门电路开关的演示，列表记录开关通断与每种情况所对应的灯泡亮暗变化；通过对开关电路的数字化，引出真值表；然后，给出门电路的定义，电路符号， *逻辑表达式；最后，通过逻辑电路实验器，研究门电路输入与输出信号之间变化的规律。本设计要突破的难点是：理解“与”门、 “或”门、 “非”门在实际电路中的应用；简单组合逻辑电路的逻辑功能及其应用。方法是：通过介绍开关、可变电阻、热敏电阻、光敏电阻等相关知识，了解它们的特性、符号及其表示方法； 通过实例分析、自主活动，运用电势概念和分压原理
7、，明确门电路的功能； * 通过简单组合逻辑电路的设计，引出模块化设计的思想。本设计强调新知识与生产、生活、科技的联系，重视基本概念的形成过程以发现物理知识的应用价值，着及伴随这一过程的科学方法，引导学生关心生活, 重培养学生观察、分析、归纳的能力。完成本设计的教学任务需2课时。用心 爱心 专心六、教学流程2、教学流程图说明及主要环节情景实验，大家谈先进行声控玩具狗，自动控制彩灯，简易火警报警器，避障小车等实物展示及功能 演示，然后以“大家谈”的形式讨论、交流生产生活中常见自动控制电路，打开思路， 为引入逻辑电路的概念做好准备。问题设问I，引出逻辑电路通过设问“这些产品的原理是怎样的，它的功能是
8、如何实现的呢?的基础知识的学习。活动I 实例分析电路模拟DIS实验通过实例分析、门电路开关的演示、开关电路的数字化，得出“与”的定义，电路 符号，真值表，*逻辑表达式；通过逻辑电路实验器，研究“与”门电路输入、输出信号 之间变化的规律。活动n 类比探究交流评价类比建立“与”门的方法，通过小组探究，交流评价，建立“或”门和“非”门的 概念，理解“或”门、“非”门的功能。活动III IV V 与、“或”、“非”门的应用通过实例分析、实验探究，运用电势概念和分压原理，理解门电路在实际中的运用。 活动VI * 拓展联想，引出组合逻通过设问“如何根据不同的设计要求，实现较为复杂的自动控制功能” 辑电路的
9、概念及其功能的学习，感受模块化设计思想。2、教学的主要环节本设计可分为三个主要的教学环节：第一环节，创设情景、设疑激趣 激发兴趣，通过设问设疑，并引入课题。第二环节，示范引领、抛砖引玉递进方式，通过实验观察和分析，激第三环节，小组活动，类比探究 识简单逻辑电路的基本结构和工作原理。第四环节：联系实际，学以致用 解简单逻辑电路在实际中的应用。第五环节：拓展联想，知识迁移 的思维活动空间，提高知识迁移的能力。通过声控玩具狗，自动控制彩灯等演示实验创设情景,采用“数字信号一数字电路一逻辑电路一门电路” 发学生自主活动，知道简单逻辑电路。让学生在自主活动中，通过实验观察、类比探究，认选择联系实际的实例
10、，通过自主活动和实验探究，了通过拓展联想，引出简单组合逻辑电路，以拓展学生七、教案示例（一）创设情景、设疑激趣数字化、信息化的时代，信息技术迅猛发展。我们身边的数码产品、家用电器、计算机、 DIS实验等都离不开逻辑电路。例如：实验：声控玩具狗，自动控制彩灯，简易火警报警器，避障小车灯实物展示及功能演示。大家谈：生活中还有哪些常见的自动控制电路？提出问题：这些产品的原理是怎样的，它的功能是如何实现的呢？（二）示范引领、抛砖引玉在解释这些现象之前，先让我们了解一下逻辑电路的基础知识。1、 数字信号一数字电路一逻辑电路一门电路1）模拟信号和数字信号模拟信号：电压信号随时间连续变化的电信号，如图 1。
11、数字信号：电压信号不连续变化的电信号，如图2。用心 爱心 专心2)模拟电路和数字电路模拟电路：处理模拟信号的电路。数字电路：处理数字信号的电路。3)逻辑电路和门电路：逻辑电路：数字电路的基本单元。门电路：逻辑电路中.最基本的电路。下面，我们将学习数字电路中最基本的逻辑电路一门电路。2、 “与”门【实例分析】：简单防盗报警器：当放在保险箱前地板上的按钮开关被脚踩下而闭合同时安装 在保险箱内的光敏电阻被手电筒照射时就会发出鸣叫声。1) “与”逻辑关系：有两个控制条件作用会产生一个结果，当两个条件都满足时，结果才 会成立，这种关系称为“与”逻辑关系。【开关电路实验】模拟“与”逻辑关系，如图 3(1)
12、列表记录开关通断与每种情况所对应的灯泡亮暗情况，见表 1。(2)开关电路的数字化：规定开关闭合为“1”，断开为 “0”；灯泡L亮为“1”灯L灭为“ 0”，见表2。条件结果开关S1开关S2灯泡L断断灭断合灭合断灭合合亮条件结果开关S开关S2灯泡L000010100111输入输出ABZ000010100111图3:开关电路模拟“与”逻辑表1:灯泡亮暗变化情况表2:开关电路数字化表3:真值表2) “与”门的定义，电路符号，真值表，*逻辑表达式(1) “与”门：输入 A与输入B均是高电势时，输出Z才是高电势的逻辑电路。(2)电路符号：如图 4。(3)真值表：见表 3。(4) *逻辑表达式：Z=A- B
13、 &3) “与”门的输入与输出信号之间的关系【实验】研究“与”门输入与输出信号之间的逻辑关系(1)实验器材：逻辑电路实验器(2)实验步骤：(a)将两只开关模块分别插入与门模块的输入端，小灯模块插入与门模块的输出端，如图5所示。(b)接通电源，当开关的逻辑状态为“1”时，与门模块上对应的绿色指示灯点亮；逻辑状态为“0”/时，对应的指示灯熄灭。(c)两只开关有4种逻辑组合(00,01,10,11),观察每种逻辑组合对应的小灯泡的亮暗情况。实验结论：“与”门电路输入、输出信号的规律：有低出低，全高出高。4)思考与讨论：谈谈生活中哪些事例体现了 “与”逻辑关系。图5(三)小组活动，类比探究类比建立“与
14、”门的同样方法，建立“或”门和“非”门的概念。要求：描述逻辑关系，会用开关电路模拟逻辑关系，给出门电路的定义，电路符号，真值表，*逻辑表达式，研究输入与输出信号之间的逻辑关系。(小组探究，交流评价)以下仅供参考：3、 “或”门【实例分析】车门报警电路：当任意一个车门没有关好时，报警器发出警报。1) “或”逻辑关系： 在几个控制条件中，只要有一个条件得到满足，结果就会发生，这种关 系称为“或”逻辑关系。【开关电路实验】模拟“或”逻辑关系，如图 61)列表记录开关通断与每种情况所对应的灯泡亮暗情况，见表4。2)开关电路的数字化；规定开关闭合为“1”，断开为“0”；灯泡L亮为“1”，灯L灭为“ 0”，见表5。条件结果开关S开关S2灯泡L断断灭断合亮合断亮合合亮表4:灯泡亮暗变化情况条件结果开关S开关S2灯泡L000011101111表5:开关电路数字化输入输出ABZ000011101111表6:真值表2) “或”门的定义，电路符号，真值表，*逻辑表达式:(1) “或”门：输入A与输入B任一个或者两个都为高电势时 电路。(2)电路符号：如
