简单逻辑电路

1、简 单 逻 辑 电 路 上海市风华中学 孙 浩一、 背景和教学任务简介上海市风华中学是闸北区的一所区级重点学校，本节课的授课对象是风华中学高二年级的一个重点班，学生的综合素质较好。本节课授课内容是上海市二期课改基础型教材第二册第一学期中“简单逻辑电路”一节。“简单逻辑电路”是上海物理二期课改新教材中全新引入的部分，旨在让同学们了解现代信息技术，对于“数字化”概念有个感性的认识。在教学中逻辑电路的概念比较抽象，学生初次接触数字电路，要面对众多的新概念，而对于逻辑电路输入、输出之间的逻辑关系更是缺乏直观的感受。为了解决这些问题，笔者在教学中以DIS的逻辑电路实验器为教学载体，让同学通过实验操作自己

2、得出各种逻辑电路的输入输出关系，帮助学生在实际操作中学会知识，引导学生对规律进行归纳总结，并应用所学知识解决日常生活中的实际问题。使学生在获得知识的同时，感受科学探究的过程与方法，发展抽象思维能力，学会应用DIS实验研究实际问题，促使学生形成乐于探究的情感。二、教学目标1、知识与技能通过比较模拟电路与数字电路的差异，了解数字电路工作的特点。知道简单的逻辑电路元件如与门、或门和非门等的基本功能，知道他们的一些基本应用。初步了解“与”门、“或”门、“非”门电路在实际问题中的应用2、过程与方法通过类比、实验探究等方法认识基本逻辑电路的特点，从中感受逻辑方法在逻辑电路中的重要意义。3、情感、态度与价值

3、观通过利用DIS实验对逻辑关系的探究，体验数字化、信息化技术带来的革命性的变化，提高学习兴趣和探究欲望。三、教学重点和难点重点：知道逻辑电路元件与门、或门和非门的功能。难点：理解各种简单门电路的逻辑关系四、教学设计思路和教学流程本节课的设计努力体现“二期课改”理念，将情景 探究 应用贯穿于课的始终。通过情景创设引导学生进入课题；通过体验、探究过程，使学生学习、掌握物理概念和规律；通过知识的应用，使学生巩固所学知识，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。课始通过“火警警报器”实验进行引入，在提高同学学习兴趣的同时，意在引导学生在讨论中感受数字设备为我们生活带来的便利，激发学生后续学习的热情。同

4、时也引出了本节课的课题“简单逻辑电路”。 课中让同学利用DIS简单逻辑电路实验器对“与门”、“或门”、“非门”三种逻辑电路的输入输出关系进行探究，并启发同学对探究结果进行归纳总结，自主得出结论。 课结束时运用所学知识，解释课始情景中“火警警报器”的工作原理。在分析清“火警警报器”的基础上，让学生利用DIS简单逻辑电路实验器“搭建”一个“车门警报器”。如果学生能够解决这个问题，学生也能体会到成功的喜悦。最后让学生思考“车门警报器”的工作原理，让学生带着问题离开课堂，将课题延伸到课后。教学流程活动2：自主实验探究或门、非门特点内容与门的基本功能活动1：演示实验内容：认识简单逻辑电路情景1：火警警报

5、器思考留疑活动4：逻辑电路简单设计活动4：逻辑电路简单设计活动3：火警警报器原理探究内容：集成电路介绍五、学习资源和器材的准备DIS简单逻辑电路实验器、投影仪、多媒体教学设备六、教学过程教学过程点评情景引入： “火警警报器”课前利用DIS简单逻辑电路实验器搭建“火警警报器”并用黑匣子封好，漏出感温头。课堂演示：将火源靠近感温头，黑匣子里的火警报警器工作发出警报声。（通过演示火警警报器，引发学生好奇心理和探究欲望）进行新课：大家谈：身边的“数字设备”预设学生的回答：数码产品、数字电视、DIS实验等。（PPt投影）教师设问：为什么要用“数字设备”，数字信息与模拟信息有什么不同呢？教师介绍：数字信号

6、与模拟信号数字信号在变化中电压不随时间连续变化，只有高电压（通常为5v）低电压（0v）两种状态，用“1”和“0”来表示；而模拟信号电压随时间连续变化。（PPt图示数字信号和模拟信号）举例：通过简介数字电视与模拟电视的不同工作原理，让同学了解为何数字电视更为清晰。（引导学生了解数字信号和模拟信号的不同特征）教师介绍：数字电路的概念及基本组成 数学信号的0和1好比是事物的“是”与“非”，而处理数字信号的电路称数字电路，因此，数字电路就有了判别“是”与“非”的逻辑功能。而数字电路中最基本的逻辑电路是门电路。 所谓“门”，就是一种开关，在一定条件下它允许信号通过，如果条件不满足，信号就被阻挡在“门”外

7、。基本门电路特点探究：图11、 “与”门：投影：具有“与逻辑关系”的电路，如图1所示。引导：分析S1和S2对电路的控制作用，体会“与”逻辑关系。“与”门符号介绍： 图2 引导：“与”逻辑关系表示某事件须两者共同协作完成，英文表示“与”的单词是and，可简写成符号“&”，因此“与”门符号如图2所示DIS演示实验：利用DIS简单逻辑电路实验器探究“与”门逻辑关系。（1）“与”门真值表关系探究： 图3图4当输入端指示灯亮表示输入为高电压，用“1”表示；当输入端指示灯灭表示输入为低电压，用“0”表示；输出端接一灯泡，灯泡亮表示输出为高电压，灭表示输出为低电压。通过实验得到“与”门真值表，如图4

8、所示。（2）总结“与”门特点：输入A与输入B均是高电压时，输出Z才是高电压。（3）归纳“与”门特点口诀： 有“0”出“0” ，全“1”出“1” （利用口诀有利于学生掌握关系）（4）利用DIS逻辑分析传感器分析“与”门波形图图52、“或”门：介绍“或”门符号：“或”逻辑关系表示某事件可由两人中的任一个人完成，也可由两人一起共同完成，因此“或”门符号中间用“1 ”来表示；引导学生自主探究“或”门特点，给出学生探究的具体步骤。（通过让学生自主探究“或”门的特点关系，有利于同学对“或”门关系的掌握，并能培养同学探究问题能力）3、“非”门：给出“非”门符号，并启发同学“非”门符号的含义。进“1”出“0”

9、。（“非”门关系的探究方式同“或”门。）简单集成电路介绍：教师：介绍集成电路的优点。让学生了解几个“与”门的集成电路和几个“非”门的集成电路的外引线图。（开拓学生知识面，了解实际生活中“门”电路的出现方式。）应用介绍：教师介绍：解决课始情景中“火警报警器”的问题原理说明：火警警报器器材图火警警报器电路图（提出问题：改变变阻器的阻值有什么作用？）自主设计：情景：两个开关S1、S2分别装在汽车的两扇门上。只要任何一个开关处于开路状态，那么警报灯就发光。要求：猜想在虚框中应是什么“门”，并用“逻辑电路实验器”完成此项实验，检验猜想是否正确。课后作业：思考“车门警报器”的工作原理。七、教学反思本节课的

10、学习要求是知道最基本的逻辑元件与门、或门和非门有哪些功能及其简单应用。由于学生是初次接触逻辑电路的内容，在学习和应用中会有很大的困难，而DIS逻辑电路实验器的诞生很好的解决了这个问题，因此在本节课的教学中，我以DIS逻辑电路实验器为教学载体，让学生在教师的帮助和支持下，通过实验自主寻求或自主建构答案、规律。本节课问题设置合理，能够及时引导学生进一步思考，课堂气氛很活跃，学生参与程度大大提高。每个学生都感到有话可说，有理可讲，在讨论中解决了问题，学到了知识，掌握了方法，注重科学探究，感悟到物理中的魅力。本节课中值得改进的地方有两处：一是介绍简单集成电路的篇幅略短；二是关于简单逻辑电路的实际应用介

11、绍略显单薄。八、案后语物理是一门以实验为基础的学科，实验教学在物理教学中起着极其重要的作用。本节课笔者正是运用了DIS逻辑电路实验器为载体进行教学设计，并在实战教学中取得了理想的效果。但是DIS逻辑电路实验器并非在每个学校中都有配备，那么如何在没有DIS实验器的情况下完成课程要求？笔者认为可以利用教材中所叙述的搭建模拟电路的方法让学生理解门电路的工作特性，通过让学生自主探究从而得出结论。或者还可以利用教材中“自动控制与模块机器人”一节中所配备的机器人模块，为控制器下载相应程序，结合传感器和执行器进行教学探究。尽管各校的实验条件各不相同，但是有条件就应提倡通过实验得出物理规律。简单逻辑电路一、

12、火警警报器（情景实验）资源和器材：“非门”，温度传感器，报警器，电池组组装和操作：将温度传感器、“非门”、报警器、电池组搭建成“火警警报器”并用黑匣子封好，漏出感温头。演示：将火源靠近感温头，黑匣子里的火警报警器工作发出警报声。设计意图：1、通过演示火警警报器，引发学生好奇心理和探究欲望。2、引入简单逻辑电路的概念。二、“与门”工作特性探究（探究性演示实验）资源和器材：“与门”，开关模块2，小灯模块，电池组，逻辑分析传感器，计算机组装和操作：1、 将“与门”，开关模块2，小灯模块，电池组进行连接，探究两个输入端（开关）在不同状态下输出端（小灯）的亮暗情况，从而探究“与门”的工作特性。2、 将“与门”，开关模块2，小灯模块，电池组进行连接，并与逻辑分析传感器相连接入电脑，利用DIS逻辑分析传感器分析“与门”波形图。设计意图：1、利用DIS简单逻辑电路实验器探究“与门”基本功能。2、利用DIS逻辑分析传感器探究“与门”波形图。三、 “或门”、“非门”工作特性探究（探究性学生实验）资源和器材：“非门”，“或门”，开关模块，小灯模块，电池组，逻辑分析传感器，计算机