简单的逻辑电路教学设计---田金珠.doc

“国培计划(2014)”—山西省中小学学科带头人、骨干教师能力提升网络高端研修项目 教学设计表

课名
《简单的逻辑电路》
省份
山西省
市
阳泉市
区/县
矿
单位全称
阳区市第十五中学校
教师姓名
田金珠
学科
物理
学科（版本）
人教版
章节
选修二第二章最后一节
学时
1
年级
高二年级
学习者分析
《简单逻辑电路》是人教版教材高二物理选修二第二章最后一节的内容，是按新课程标准加入的全新的知识。在此之前，学生们已经学习了电路的组成和简单的串联、并联电路知识,这为本节内容的学习起到了铺垫的作用。同时也是为选修3-2传感器的教学做准备，符合学生的认知发展。同时本节内容与实际联系紧密，紧跟时代的发展，体现了时代性，有利于培养学生的科学素养。
教学目标
1．知识与技能
 　　（1）知道三种门电路的逻辑关系、符号及真值表；
 　　（2）会用真值表表示一些简单的逻辑关系；
 　　（3）会分析、设计一些简单的逻辑电路。
　　2．过程与方法
　　（1）通过实例理解“与”、“或”、“非”逻辑电路中结果与条件的逻辑关系；
 　　（2）通过简单的逻辑电路设计，体会逻辑电路在生活中的意义。
  　3．情感态度与价值观
　　（1）感受数字技术对现代生活的巨大改变，关注我国集成电路以及元器件研究的发展情况；
　　（2）学生在自主探究、交流合作中获得知识，体会学习的快乐。
教学重点难点以及措施
重点：三种最基本逻辑电路的功能、三种门电路的真值表及符号。
 　难点：理解“与”门、“或”门、“非”门在实际电路中的应用。
难点突破的方法是：通过介绍开关、可变电阻、热敏电阻等相关知识，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，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。
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及伴随这一过程的科学方法，引导学生关心生活，发现物理知识的应用价值，着重培养学生观察、分析、归纳的能力。

教学准备
Ppt课件，“与”门、“或”门、“非”门电路。
多媒体教学环境
多媒体投影及与门、或门及非门电路。

教学环节
教学内容
活动设计
活动目标
媒体使用及分析
（一）导入新课

演示：一盏神奇的灯。
师：接通电源，灯亮吗？
生：不亮。
师：接通电源并拍手，灯亮吗？
生：不亮。
师：接通电源并挡住光线，全场安静，灯亮吗？
生：不亮。
师：接通电源、挡住光线、拍手，灯亮吗？
生：亮。
师：灯只有在接通电源、挡住光线、拍手三条件都满足时灯才亮。这是什么原因呢？为了解决这个问题，今天我们就来学习简单的逻辑电路。实际上我们身边很多东西用到了逻辑电路，如数码产品、数字电视、DIS实验、家电等，这些电器中都包含了“智能”化逻辑关系，  实现这些逻辑功能离不开数字信号。
t

图1
U
0
 　 ①数字信号：只有两个对立的状态，“有”或“没有”（高电平或低电平）。
 　 ②模拟信号：连续变化的电压信号。
U
t
图2
0

师：处理数字信号的电路叫数字电路，具有逻辑功能的数字电路叫逻辑电路，这节课我们学习数字电路中最基本的逻辑电路——门电路。

通过演示一盏神奇的灯---声控灯创设情景，接通电源，灯不亮； 有声，灯不亮； 挡住光线，全场安静，灯不亮；挡住光线，拍手，灯亮。引起学生好奇，探究的欲望。

通过身边的“数字”话题：数码产品、数字电视、DIS实验、家电等。让学生知道这些电器中都包含了“智能”化逻辑关系，从而使学生学习这节知识的重要性，并引入学习简单的逻辑电路课题

通过演示声控灯创设情景引起学生好奇，探究的欲望。

通过身边的“数字”话题让学生知道这些电器中都包含了“智能”化逻辑关系从而使学生学习这节知识的重要性，并引入学习简单的逻辑电路课题

演示声控灯创设情景引起学生好奇，探究的欲望。
用多媒体投影展示：数码产品、数字电视、DIS实验、家电等；让学生知道这些电器中都包含了“智能”化逻辑关系。
介绍数字信号和模拟信号。
　（二）进行新课
　1．“与”门
 　　师：门是一种条件开关，只有当输入信号满足一定条件时，门才能被打开，才有输出信号。“与”是一种逻辑关系，是什么逻辑关系呢？
 　　（1）投影：

引导学生分析开关A、B对电路的控制作用，体会“与”逻辑关系（几个控制条件都满足后，结果才能发生）。
师：具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路，简称“与”门。

　 （2）思考与讨论，让学生体会生活中的“与”逻辑关系，讨论财务室两锁防盗门。

（3）引导学生把图2．10-2结果与条件的关系用表格表示。
条 件
结果
开关A
开关B
灯泡L
断
断
熄
断
通
熄
通
断
熄
通
通
亮

引导学生：把开关接通定义为“1”，断开定义为“0”；灯亮定义为“1”，灯熄定义为“0”，用数字语言描述上表：
输 入
结果
A
B
Y
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1

师：这是“与”门的真值表。
（4）“与”门的符号

（5）演示“与”门电路。
图2．10-2中A、B是有逻辑关系的机械开关，实用的门电路则是半导体材料制成的。

练习：写出声控灯真值表

2．“或”门

（1）思考与讨论
财务室的锁用了“与”的逻辑关系，学生宿舍的门能用与的逻辑关系吗？通过讨论让学生体会生活中的“或”逻辑关系。
（2）投影：

引导学生分析开关A、B对电路的控制作用，体会“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)

（3）引导学生把图2．10-6结果与条件的关系用表格表示。
条 件
结果
开关A
开关B
灯泡L
断
断
熄
断
通
亮
通
断
亮
通
通
亮

引导学生：把开关接通定义为“1”，断开定义为“0”；灯亮定义为“1”，灯熄定义为“0”，用数字语言描述上表： 
输 入
结果
A
B
Y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1

师：这是“或”门的真值表。

 　　（4）“或”门的符号。

（5）演示“或”门电路。
师：具有“或”逻辑关系的电
路称为“或”门电路，简称“或”
门。

3．“非”门
　　（1）学生沿用“与”门、“或”门的研究方法，理解“非”逻辑关系，写出“非”门的真值表，记住“非”门符号。
输入 A
输出Y
断
亮
通
熄
输入 A
输出Y
0
1
1
0

A
Y
1

（2）师演示“非”门电路。 

4、复合门电路
师：在日常的生产、生活中，自动控制电路的功能往往不是单一的，如何根据不同的设计要求，实现较为复杂的自动控制呢？
生：“与”门，“或” 门和 “非”门在逻辑电路中是最小的结构单位，用这三个基本门可以组合成复杂门和更加复杂的逻辑电路。
（1）“与非”门

A1
Y1
B1

&

A2
Y2

1

(2)“或非”门
A1
Y1

B1

≥1

A2
Y2

1

“与非”门真值表
输 入
输出
A
B
Y
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0

“或非”门真值表
输 入
输出
A
B
Y
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0

基本门电路实际上是一种模块式电路，应用基本门组合成比较复杂的逻辑电路时，我们可以仅仅关心它们的输入和输出特性，而不必在意它们的内部结构，这种科学的思维方法就叫做模块化思想。

5．集成电路　

师：目前广泛应用的门电路是将元件集成在一块硅片上的集成电路。让学生了解几个“或”门的集成电路和几个“非”门的集成电路的外引线图。
师：我国人口众多，包括手机、计算机等各类电子产品消耗量极大，集成电路便是这些电子产品的“心脏”。数据显示，我国已消耗掉全世界集成电路产量的三分之一；每年国家引进集成电路所消耗的外汇，比石油还多。面对如此高需求，我国自主研发的集成电路仅20％，其余80％全依赖进口。目前应用广泛的手机、计算机、MP3等看似“国货”，其核心技术却仍掌握在外国人手中，我国仅仅进行组装而已。尽管我国已处于信息化的中等水平，但不占领“心脏”高地，信息产业难以得到进一步拓展。我国科研技术人员还须在集成电路的自主设计、制造、软件开发上不断创新。
　6、实例探究
  例1、一个机要仓库有一扇电动门，门上装有三把电动锁，只有三人同时转动自己的钥匙，才能通过继电器把门打开，请在虚线框内画出符合要求的3个输入端的门电路。并画出真值表。
S1 S2 S3
R1 R2 R3
E
J

引导学生学会设计含逻辑门电路，同时认识“与”门不仅有二输入的，还有三输入的。

A
B
C
Y
＆

例2、图是一个火警报警装置的逻辑电路图。Rt是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压电阻。
(1) 要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电铃响起。在图中虚线处应接入怎样的元件?
(2) 为什么温度高时电铃会被接通？
(3) 为了提高该电路的灵敏度，即报警温度调得稍低些，R的值应大一些还是小一些?
 　　引导学生完成对例题的分析，介绍开关、可变电阻、热敏电阻等相关知识，运用电势概念和分压原理，认识当火警发生时，温度升高，热敏电阻的阻值变小，输入端A点的电势变为低电势，根据非门的特点输出端Z变为高电势，蜂鸣器报警，通过实例分析加深对所学知识的理解。

采用“数字信号→数字电路→逻辑电路→门电路”递进方式，引入门电路，通过“与”门电路的演示，认识“与”门电路的逻辑关系，即几个条件都满足后，该事件才能发生。
为了辅助理解“与”门的逻辑关系，分组讨论财务室双锁防盗门，通过学生自主活动，从生活的角度进一步理解“与”门的逻辑关系。
通过“与”门电路的分析，引导学生把结果与条件的关系用表格表示，再引导学生：把开关接通定义为“1”，断开定义为“0”；灯亮定义为“1”，灯熄定义为“0”，引出真值表，定义“与”门符号，最后演示“与”门电路的功能，回到引入课题事例声控灯，让学生写出声控灯的真值表，以此强化“与”门的理解。

学生宿舍的门能用“与”的逻辑关系吗？通过这一问题让学生讨论，来体会生活中的“或”逻辑关系。让学生在自主活动中，通过分析、类比探究，认识“或”门和“非”门简单逻辑电路的逻辑关系、真值表及符号，最后演示“或”门和“非”门电路的功能。

让学生通过讨论“与非”门、“或非”门的真值表，学会从简单的逻辑门电路到设计出组合逻辑门电路，让学生体会复杂逻辑关系可以由刚刚学习的三种简单逻辑门电路组合实现，同时进一步提高学生的探究能力。

由逻辑组合电路过渡到模块化思想，引出集成电路，并通过图片了解一些简单的集成电路，同时介绍我国集成电路的现状，进行爱国主义教育。
联系实际，学以致用
选择联系实际的实

例，通过自主活动了解简单逻辑电路在实际中的应用。通过具体电路的分析，让学生从前边的宏观分析回归到具体电路。设计三把锁控制的仓库电动门，让学生学会设计含逻辑门电路，同时认识“与”门不仅有二输入的，还有三输入的。

通过介绍开关、可变电阻、热敏电阻等相关知识，运用电势概念和分压原理，为学生设计火警报警器作铺垫，通过设计火警报警器，巩固本节所学到的知识，同时提升学生的探究能力，激发学生的科学探索精神。

通过“与”门电路的演示，认识“与”门电路的逻辑关系。

通过分组讨论财务室双锁防盗门，从生活的角度进一步理解“与”门的逻辑关系。
通过“与”门电路的分析引出真值表，定义“与”门，最后演示“与”门电路。

写声控灯的真值表，强化“与”门的理解。

通过学生宿舍的门体会生活中的“或”逻辑关系。
通过学生自主活动分析、类比探究，认识“或”门和“非”门简单逻辑电路的逻辑关系、真值表及符号，最后演示“或”门和“非”门电路的功能。

通过拓展联想，引出简单组合逻辑电路，以拓展学生的思维活动空间，提高知识迁移的能力。

通过图片了解一些简单的集成电路；通过介绍我国集成电路的现状，进行爱国主义教育。

通过具体电路的分析，让学生从前边的宏观分析回归到具体电路。

通过设计火警报警器，巩固本节所学知识，提升学生的探究能力，激发学生的科学探索精神。
多媒体演示引入门电路，通过“与”门电路的演示，认识“与”门电路的逻辑关系。

多媒体演示“或”门和“非”门。

五、板书设计

符号
逻辑关系
真值表
“与”门
符号
逻辑关系
真值表
“或”门
符号
逻辑关系
真值表
“非”门
组合
“与非”门
“或非”门
集成电路

六、作业：
1、阅读科学漫步──集成电路。
  　 2、课后问题与练习。