资源简介

4069非门集成电路应用——振荡电路
一、教学说明
本课是高二劳技第一章第二节数字电路基础中的内容。4069非门集成电路是学生学习数字电路时接触的第一个集成电路，它对于学生理解数字逻辑门电路、认识集成电路、将学习重点从模拟电路转换成数字电路都起着重要的作用。非门电路一输入决定一输出，逻辑关系较为简单，非常适合成为学生学习数字电路的敲门砖。本课的内容为非门的一个应用电路，该电路将非门和RC充放电电路相结合，形成一个自激振荡电路，能让LED自动进行一定频率的闪烁。无论是非门的原理还是RC充放电电路原理，都是学生已经学过的知识，因此本节课可以很好地帮助同学巩固非门及RC电路，初步体验数字电路分析的方法，同时用有趣的自动闪烁现象保持学生对电子技术学习的热情。
本课的教学重点为对非门振荡电路工作原理的理解。在教学设计时，将电路拆分为输出部分、非门部分与RC充放电电路部分，分别进行电路分析。一来帮助学生巩固这些学过的知识，二来为理解整体电路的原理搭建了合适的“台阶”，有利于学生理解电路工作过程中各点的信号变化，更让学生体验了基于信号分析的数字电路的分析方法，为今后分析更复杂的电路打下基础。由于学生学习的差异较大，因此在设计制作环节时，通过多层次的任务要求，为不同的学生提供个性化的学习方案，满足不同层次学生的不同学习需求。
二、教学目标
知识与技能：
知道4069非门振荡电路的电路结构，理解4069非门振荡电路的工作原理。
理解非门振荡电路振荡频率与电容器充放电过程的关系，能改变非门振荡电路的振荡频率。
熟练掌握4069非门集成电路的引脚图及其使用方法，能在电子实验板上制作出非门振荡电路。
了解非门电路输入输出信号的逻辑关系，能分析改进需求中的“非门”逻辑关系，并自主设计制作两个LED交替闪烁效果。（分层教学）
过程与方法：
通过将非门振荡电路分解为输出部分、非门部分及RC充放电部分进行信号分析的过程，学会非门振荡电路的分析方法，并初步体验基于信号分析的数字电路分析方法。
通过修改与制作4069非门振荡电路的过程，体会需求分析、电路设计、制作调试、修改完成的电路制作的一般过程。
情感态度与价值观：
通过结合已学知识进行迁移学习，在成功中体会学以致用的乐趣。
三、教学重点和难点
教学重点：
理解4069非门振荡电路的工作原理。
教学难点：
分析理解整个电路在工作过程中信号的变化。
探究并理解LED闪烁频率与RC充电电路中电容器充放电快慢的关系
四、教学流程
五、教学过程
教学过程
教师活动
学生活动
教学意图
复习
回顾：
我们使用的4069集成电路的功能是什么？
非门电路的输出信号与输入信号的关系是什么？
回答问题回顾非门知识
复习回顾非门知识，为非门振荡电路的学习做铺垫。
引入
给出振荡电路的电路图，让学生尝试分析电路效果。
结合上一节课内容，引出数字电路分析方法之一：先分解分析，再综合考虑。
观察给出的电路图，结合制作过的电路，进行思考，或者对最终效果进行猜测。
明确学习内容，用未知的内容引发学生探究欲望，做好学习准备。
非门振荡电路的工作原理
输出部分电路分析：
1、输出部分是什么？
2、指示灯的现象根据哪个点信号进行变化？怎么变化？
观察、回答问题
分析出指示灯电路信号随L点变化，L高电平时LED亮
将电路进行分解成为学生已经学习过的，容易理解的三个部分，让学生回忆学过内容的同时，帮助学生理解振荡电路的工作原理。在学习理解工作原理的过程中，让学生体验基于信号分析的电路分析方法，希望在今后的学习中逐渐掌握这一分析方法，并能在电路设计与制作中加以应用。
非门部分电路分析：
电路的构成是什么？
根据非门电路原理，分别分析A点为不同信号状态时，B、L两点的信号状态。
思考分析,回答问题
分析这部分电路，A点信号决定了B、L点信号。
RC充放电部分电路分析
电路的构成是什么？
电容充放电的原理是什么样的？
在这个原理中，B、L间的电压为外接电压时，哪两个点间的电压指示着电容器极板间的电压？
思考分析,回答问题
分析出A、L点间电压就是电容内部电压，与B、L间进行比较就可以分析电容器的工作状态。
结合各部分进行综合分析
结合PPT，引导学生将整个电路的工作过程进行描述，理解工作原理。
在老师引导下，结合之前的分解分析内容，描述整个电路的工作过程，理解工作原理。
用视频演示电路的实际效果，肯定分析结果。
观看效果演示视频，与分析效果相符。
非门振荡电路的制作
提问：生活中有哪些闪烁的灯光？
结论：闪烁频率越高，警示或突出效果越明显的生活规律。
联系生活实际回答问题。
联系实际，体现电路制作的实用性，明确闪烁频率在实际中的作用，同时提高学生学习电子的兴趣
非门振荡电路的制作
明确电路制作的要求，指导学生完成制作：（个性化学习详见学习单）
根据元件清单进行制作，闪烁频率与演示效果相同。（PPT展示搭建参考）
根据非门振荡电路的原理，利用材料袋中多余的材料，制作出闪烁更快的电路，并在学习单中写明修改方案。
（分层选做）在2基础上利用多余材料制作出两个LED交替闪烁的效果，并在学习单上记录修改方案。
动手制作非门振荡电路，并尝试按要求修改电路参数，并实现。
（分层选做）在完成任务的基础上，根据学习单上的提示问题进行思考，完成自主学习内容，修改搭建新的电路效果，即两个LED交替闪烁。
分层制作：
1、有操作困难的学生可以根据PPT的参考搭建图进行搭建，完成基础制作任务，重点解决基本制作问题；
2、一般能力的学生在理解电路原理的基础上，根据学习单上的提示，对电路进行修改并实现，重点考察学生对非门振荡电路原理的理解。
3、能力较强的学生思考制作两灯交替闪烁，进一步巩固非门集成电路和振荡电路，增强运用已学知识的能力。
多层次任务满足各层次学生的个性化学习需要，学生也可以自主选择递进式学习方式。
交流总结
拓展提高
根据学生制作情况，组织学生交流展示修改方案。总结非门振荡电路的基本原理可知闪烁频率是由电容器的充放电快慢决定的，根据已经学到的知识，电容量和电阻的减小都可以达到加快闪烁频率的目的。提示要注意实际的视觉效果。
提示分析选做任务两组指示灯所指示的信号间的关系。鼓励所有学生进行思考和讨论，完成拓展任务。
回顾交流制作结果，回顾电路制作中的问题并加以解决，巩固振荡电路的工作原理。
结合交流展示的过程，继续通过思考与讨论，完成拓展任务。
交流中促进学生学习的积极性，回顾本课内容，加深理解非门振荡电路的基本原理，选做任务的设计强调进行信号分析，为下一步学习做好准备。

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