資源簡介

《數(shù)字集成電路》教學(xué)設(shè)計
課題摘要：本節(jié)課是電控第三章第三節(jié)《數(shù)字集成電路》第二課時內(nèi)容，強調(diào)理論結(jié)合動手操作實踐。通過項目式教學(xué)和任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)指導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)數(shù)字集成電路的知識，選擇合適的數(shù)字集成門電路，完成三人表決器組合邏輯電路的設(shè)計和電路拼搭。
學(xué)科 通用技術(shù) 學(xué)段 高中 年級 二
單元 第三章 教材版本 江蘇鳳凰教育出版社 通用技術(shù)（選修1）
課程名稱 第三節(jié)《數(shù)字集成電路》（第二課時）
一、學(xué)習(xí)內(nèi)容分析
1.教材分析 本節(jié)課是本章電子控制系統(tǒng)信息處理的重點，在第三章節(jié)中起到承上啟下的作用。本節(jié)課的安排采用項目式和任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)，理論結(jié)合實踐，圍繞三人表決器項目設(shè)計這一主線，通過任務(wù)分析、探究實踐、思維拓展等環(huán)節(jié)，層層遞進。 本節(jié)課先是對邏輯門和TTL、CMOS兩類集成電路的特點進行知識回顧，進而學(xué)習(xí)數(shù)字集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和注意事項。在了解數(shù)字集成門電路特點及內(nèi)部結(jié)構(gòu)后，利用設(shè)計一般過程、設(shè)計的一般原則引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)字集成門電路制作實用電路，讓學(xué)生通過實踐鞏固所學(xué)的知識，以加深對數(shù)字集成電路的理解和體會，初步領(lǐng)略邏輯分析在電子設(shè)計中的重要作用，著力提升學(xué)生的技術(shù)意識、創(chuàng)新設(shè)計、工程思維、圖樣表達和物化能力五大核心素養(yǎng)。
2.學(xué)情分析 在前面幾節(jié)課通過邏輯門的學(xué)習(xí)，學(xué)生已掌握基本門電路的功能(真值表)、符號和簡單應(yīng)用，對于輸入與輸出的邏輯關(guān)系的分析有一個感性的認識，但對于門電路是怎樣的電路，是如何進行電子控制系統(tǒng)信息處理，生活中具體電路的應(yīng)用還是比較茫然的，僅僅從電路的基本邏輯關(guān)系設(shè)計電路還只是理論設(shè)計的階段，只有通過對電路外圍邏輯關(guān)系完成的設(shè)計訓(xùn)練，才能真正地培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力。 由此以教引學(xué)，以三人表決器項目設(shè)計引入知識由淺入深，通過任務(wù)驅(qū)動分析探究，觀測和試驗，表達和陳述，讓學(xué)生掌握數(shù)字集成電路。但因?qū)W生的動手能力不同，在第一次使用集成電路進行實踐的過程中，會遇到很多問題需要教師引導(dǎo)和啟發(fā)。教師需在巡視中發(fā)現(xiàn)問題，運用相應(yīng)的技術(shù)方法和手段，進行有針對性的指導(dǎo)，并強調(diào)操作過程的規(guī)范性。
3.教學(xué)目標（含重難點） 知識與技能目標 （1）知道常見的數(shù)字集成電路的類型。 （2）初步學(xué)會用數(shù)字集成電路安裝簡單的實用電路裝置。 過程與方法目標 （1）會分析和解決數(shù)字集成電路設(shè)計過程中出現(xiàn)的常見問題。 （2）讓學(xué)生動手操作，完成一項綜合實踐制作。 情感態(tài)度和價值觀目標 （1）通過項目式教學(xué)和任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)，讓學(xué)生體會邏輯控制思想，學(xué)會用數(shù)字集 成電路完成實用電路裝置的設(shè)計； （2）通過小組合作和任務(wù)驅(qū)動，培養(yǎng)團隊精神，增加學(xué)習(xí)的興趣，樹立明確學(xué)習(xí)的目的性。 教學(xué)重點：常見的數(shù)字集成電路的類型及作用。 教學(xué)難點：能用數(shù)字集成電路安裝簡單的實用電路裝置。
二、教學(xué)環(huán)境選擇
□簡易多媒體教室 交互式電子白板 □網(wǎng)絡(luò)教室 □移動學(xué)習(xí)環(huán)境
三、教學(xué)過程設(shè)計
教學(xué)環(huán)節(jié) 活動設(shè)計 信息技術(shù)使用說明
情 境 導(dǎo) 入 【圖片展示】 展示：各種體育賽事、校園歌手比賽等圖片。 提問：在這些賽事中往往少不了默默奉獻的身影，是什么呢？-----引出表決器 任務(wù)提出：為余高詩詞大賽設(shè)計一個評比表決器。 思考：該三人表決器電路會有哪幾部份組成？該電路是模擬電路還是數(shù)字電路？ 學(xué)生： 觀察與思考。 （任務(wù)驅(qū)動：引起學(xué)生實現(xiàn)自己設(shè)計作品的欲望，引出本節(jié)內(nèi)容。） Ppt播放： 圖片：
分 析 與 討 論 【知識回顧】：基本邏輯門 思考：門電路在實際電路中是一個什么樣的？ 總結(jié)：邏輯門是構(gòu)成數(shù)字電路的基本單元，實際電路中用到的是一個集成塊。 【分析】數(shù)字集成電路（以與非門為例） 數(shù)字集成門電路引腳編號 以缺考為標志，靠左逆時針按順序進行編號。 數(shù)字集成門電路內(nèi)部結(jié)構(gòu) 四二輸入與非門，注意內(nèi)部門電路的輸入和輸出管腳對應(yīng)的編號。 4、數(shù)字集成門電路供電 7腳接地，14腳接VCC。 TTL類型：工作電源5V。 CMOS類型：工作電源3-18V 學(xué)生觀察集成塊實物圖，分析討論數(shù)字集成電路的特點。 圖片展示分析：
設(shè) 計 與 實 踐 【任務(wù)要求】： 評委設(shè)置：主評委1人，副評委2人。 評判規(guī)則：主評委具有一票否決權(quán)，只有當兩位或兩位以上評委（必須含有主評委）投贊成票，選手通過比賽。 【設(shè)計活動】 任務(wù)1： 根據(jù)設(shè)計要求，將問題邏輯化。 A（B，C）:開關(guān)按下輸入為1（輸入高 電平），開關(guān)斷開為0（低電平）。 Y: 燈亮為1（輸出高電平），燈滅為0 （低電平）。 請用開關(guān)和發(fā)光二極管等電子元件分 別畫出輸入部分和輸出部分電路。 任務(wù)2： 根據(jù)能使輸出為1的條件，分析輸入與輸出的邏輯關(guān)系，列邏輯真值表。 任務(wù)3：根據(jù)邏輯真值表，列邏輯表達式，并化簡。 Multism仿真軟件演示真值表與邏輯表達式的轉(zhuǎn)換。 任務(wù)4：電路設(shè)計 根據(jù)邏輯表達式選擇合適的邏輯門進行電路設(shè)計，A為主評委開關(guān)，BC為副評委開關(guān)，LED模擬表面通過的燈。 Multism仿真軟件演示邏輯電路功能。 【實踐活動】 任務(wù)5：選擇合適的數(shù)字集成門電路，用面包板套件完成電路的拼搭。 教師巡視（個別指導(dǎo)與集體指導(dǎo)） 提醒：電路搭接注意事項 1、數(shù)字集成門電路引腳編號； 2、數(shù)字集成門電路TTL型電源供電問題，要選擇5V供電（面包板中提供了兩個電源3V和5V）。 3、數(shù)字集成門電路在面包板中要注意正確操作方法。 4、數(shù)字集成門電路7腳和14腳要注意上電。 學(xué)生思考分析：如何對表決器電路輸入部分和輸出部分的設(shè)計。 學(xué)生分析：電路輸入和輸出邏輯關(guān)系，畫邏輯真值表的形式分析邏輯關(guān)系。 學(xué)生根據(jù)邏輯真值表思考并提出不同的邏輯表達式方案，填好任務(wù)單。 觀看和傾聽教師用Multism電子仿真軟件真值表與邏輯表達式的轉(zhuǎn)換。 學(xué)生根據(jù)邏輯表達式思考并畫出不同的邏輯電路圖方案。 觀看和傾聽教師用Multism電子仿真軟件演示學(xué)生設(shè)計的邏輯電路圖，獲得電路設(shè)計成功后的成就感。 以小組合作形式進行電路的搭建和調(diào)試。讓學(xué)生在實踐的成功中，在搭建和調(diào)試過程中促進知識的掌握并鍛煉團隊合作能力，提升動手實踐能力和技術(shù)素養(yǎng)。 平板電腦投屏兩位學(xué)生設(shè)計的輸入電路和輸出電路比較分析 平板電腦投屏列的真值表和表達式，呈現(xiàn)學(xué)生分析思路。 Multism電子仿真軟件驗證真值表轉(zhuǎn)換邏輯表達式。 Multism電子仿真軟件演示學(xué)生設(shè)計的電路功能實現(xiàn)情況。 用fritzing虛擬軟件演示示范面包板的使用 實物投影：展示學(xué)生拼搭的電路作品并試驗驗證電路功能。
小 結(jié) 提 升 數(shù)字集成電路的類型及結(jié)構(gòu) 數(shù)字邏輯電路的設(shè)計及步驟 3、電路設(shè)計的模塊化思維
作業(yè) 思考：若只能選擇一塊集成門電路，可以選擇哪種門電路實現(xiàn)電路功能？是否可以用與非門來實現(xiàn)？完成電路連線及拼搭。
板書 設(shè)計 數(shù)字集成電路 電路的組成 1、輸入部分 2、控制部分 3、輸出部分 數(shù)字集成電路 1、管腳編號 2、供電端口7-地 14-VCC 數(shù)字邏輯電路設(shè)計步驟 畫邏輯真值表 列邏輯表達式 畫邏輯電路圖 電路拼搭
四、教學(xué)評價設(shè)計
1.評價方式與工具 課堂提問 書面練習(xí) 制作作品 測驗 □其它
評價標準正確檢測和使用元器件電路搭接規(guī)范正確電路安裝清晰簡潔美觀電路顯示功能正常自我評價小組互評反思記錄獲得（）個A
評價指標：A為很好 B為較好 C為一般 D為合格 E為不合格
五、教學(xué)反思
教學(xué)效果評述： 通過任務(wù)引領(lǐng)，學(xué)生積極思考，動手實踐； 學(xué)中做、做中學(xué)、教學(xué)做合一的教學(xué)模式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率； 教學(xué)效果：全班近90%的學(xué)生完成了三人表決器的設(shè)計和制作。 需改進之處： 個別小組合作分工還不夠明確，這樣一定程度助長了個別學(xué)生的懶惰思想，影響了知識和技能的提升。

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