六路抢答器电路设计教案.docx
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六路抢答器电路设计教案
《数字电子技术》
项目二设计与制作六路抢答器电路任务三六路抢答器电路制作与调试
教
案
名称：
D触发器的应用
课程：
数字电子技术
专业：
应用电子技术
课时：
6课时
任务三六路抢答器电路制作与调试
本次任务，是针对D触发器的应用，完成六路抢答器电路的制作和调试。
【设计思想】
本节课以项目任务为载体，以学生自主学习为中心，通过小组合作的组织形式，为学生营造一个自主学习的环境。
充分利用多媒体教学手段结合项目设计，步步设疑、环环相扣、贯通主线，引导学生自主探究，通过学生动手实践，电路调试来发现问题、探究问题、解决问题，以提高实践、交流、协作等各方面的能力，为将来成为高技能型人才做好铺垫。
【教学内容】
课程标准要求能根据具体的工作任务，完成简单数字电路的设计。
该课题理论知识来源于由高等教育出版社出版，阎石老师主编的《数字电子技术基础》中第三章第3节。
对于职业学校的学生，重点是培养解决实际问题的能力，学以致用。
因此，参考课程标准采用项目教学，设计了项目二：
设计与制作六路抢答器电路来完成这次的教学任务。
本节是时序逻辑电路的基础内容，为今后学习时序逻辑电路奠定理论基础，具有重要的理论指导作用。
通过本课的学习，让学生明确数字电路的制作和调试方法，体会到所学知识点相互之间的联系及在实际中的应用，因此占有非常重要的地位。
这部分知识也是数字电路入门的门槛之一，更是将来从事EDA行业的启蒙知识,因此，要求学生有较强的分析能力和综合能力。
本项目共有三个任务：
1.完成基本D触发器的功能测试；
2.用集成D触发器设计电路原理图；
3.根据电路原理图完成六路抢答器的制作与调试。
这次课主要针对最后一个任务：
六路抢答器的制作与调试进行教学设计。
【教学目标】
✧知识目标：
1.掌握D触发器的基本逻辑功能。
2.理解集成D触发器的工作原理。
✧技能目标：
1．通过项目调试和分析，培养学生分析问题、解决问题的能力。
2．通过项目拓展，培养学生查阅资料、利用资源的能力。
✧情感目标：
1．通过项目教学、引导探究，培养学生合作精神。
2．体验工程职业素养在学习与工作中的重要意义。
✧评价目标：
1.考察学生的学习情况，让学生学会反思。
2.学会评价他人、评价自己，建立自信。
【教学重点】
六路抢答器的制作与调试过程。
【教学难点】
通过电路调试归纳总结D触发器的工作原理
【课前准备】
1.信息化资源
（1）将本项目学习资料上传到校园网学习园地、实训专题学习网站。
（2）E-mail、QQ学习交流群用于问题交流。
（3）多媒体课件、视频、图片、动画、投影用于课堂教学。
2.实训设备：
六路抢答器电路套件、电烙铁、数字万用表等
3.模拟公司生产现场教学，将实训室组建为生产车间，成立6人/组的生产小组。
4.资料准备：
任务书、问题记录表、课堂教学评价表
5.学生准备：
预习准备：
教师提前一周布置好学生的预习任务。
根据学生情况进行合理分组、选定组长，制定座位分布表
【课堂教学过程设计】（共6学时）
教学过程设计
教学环节
教学内容
教师活动
学生活动
设计意图
1．项目认识（10分钟）
创设情境
导入新课
播放校知识竞赛的视频提出疑问
解决“做什么”的问题
思考、讨论老师提出问题
激发学生的学习热情，培养学生自主探究学习的能力
2．项目分析（20分钟）
1.明确任务
2.交流反馈学生任务书上的相关任务
1.布置任务，解决难点
2.引导学生完成任务
解决“怎么做”的问题
1.阅读任务书上的相关任务
2.讨论任务内容
3．明确小组分工
在达到知识目标的同时，培养学生与人沟通、团队协作的能力
3．项目实施（210分钟）
1.复习D触发器的基本知识
2.根据电路原理图，设计元件布局图
3.整机制作与调试
4.归纳总结D触发器的工作原理
1.以提问的方式进行知识点复习
2．明确活动要求和任务
3．组织学生进行交流讨论
4．通过组织、巡视、检查、指导学生纠正错误、改进不足
1.积极回答问题，加深理论基础
2．各小组合理分工、共同探讨交流
3．将小组实践过程中所出现的问题全部罗列
4．通过调试以及数据测量，讨论总结并拍代表整理讲说
1.为增强学生项目认识奠定理论基础
2．培养学生发现问题、解决问题的能力
3．培养学生与人沟通、团队协作的能力
4.培养学生动手能力以及文字总结、口语表达的能力
4．项目评估（20分钟）
1．归纳总结，对标找差
2．选出本节课优秀小组、项目之星、优秀作品展示
1．引导学生自评、互评
2．总结性评价，赏识性教育
1、完成自评和互评
2、对标找差，弥补不足
1．培养学生观察理解、归纳总结的能力
2．表扬鼓励，增强学生学习的信心和积极性
5．项目拓展（10分钟）
拓展相关知识
引导自主学习
学生讨论、探究思考
培养学生查阅资料、利用资源的能力
主导人：
教师
教学方法：
情境导入法
【具体教学环节】
Ø第一个环节：
项目认识创设情境
视频播放校知识竞赛比赛场景，六组参赛选手在主持人发出“开始抢答”指令后，按下按键，相应的灯被点亮，同时其他选手无法再抢答。
创设情境：
如果让你来完成这样一个电子产品的制作与调试，使它能够对实现抢答显示的功能，应该怎么做呢？
提出问题，小组讨论，鼓励学生采用不同方法，多种渠道进行思考，大胆想象，开拓思维，最终每组提交一份可行性的设计方案。
主导人：
教师
教学方法：
引导探究法
项目教学法
这一环节让同学们看一看，主要解决“做什么”的问题。
Ø第二个环节：
项目分析动脑设计
明确项目要求：
每位选手控制一个抢答按钮，主持人发出“抢答开始”的信号后，最先抢答成功的选手，相应指示灯被点亮，同时禁止其他选手抢答，直到主持人将系统清零，方可进行下次抢答。
本节课我们主要针对该项目的第三个任务：
电路的制作与调试。
明确任务后老师带领同学共同解读任务书，了解任务内容：
1、复习D触发器的相关理论知识，奠定理论基础
2、根据给定的六路抢答器的电路原理图，以及电路套件，设计元件在万能板上的布局图；
3、电路板制作，参照企业的生产模式及操作工艺，以小组为单位进行动手
操作；
4、电路调试：
通过调试，要求学生归纳总结D触发器的工作原理以及电路的工作过程；
这一环节让同学们想一想，动一动，主要解决“怎么做”的问题。
主体人：
学生
学习方法：
探究讨论
小组竞赛
教学方法：
复习提问
板书设计
归纳总结
Ø第三个环节：
项目实施
一、复习D触发器的基本知识
1、D触发器的功能表（提出问题，学生回答）
输入
输出
说明
CP
D
上升沿
0
上升沿
1
2、D触发器的逻辑符号（提出问题，学生回答）
3、D触发器的工作特征（根据学生答案，教师归纳总结）
D触发器的输出总跟输入是一样的，所以D触发器的特征方程可写成
Qn+1=D；
D触发器亦是利用CP时钟脉冲的边沿触发的；
因为D触发器的输出总与输入相同，所以通常作为寄存器使用。
二、回顾集成D触发器CD40174的管脚功能和内部结构（知识点复习）
346111314数据输入端
257101215数据输入端
1消除端
9时钟输入端
16电源正
8接地
本节课重点：
学生小组讨论，探索研究，教师仿真验证的方法突出重点
三、分发电路套件，电路原理图，设计元件布局图
整个过程完全以学生为主体，以小组竞赛加分方式，吸引学生，人人参与其中
向每组学生分发电路套件和电路原理图，根据元器件和原理图，通过小组合作探讨的方式设计元件布局图，并派代表展示设计结果并进行讲解，其他同学参与评价，主要探讨布局图的可行性与实效性。
教师作为载体帮助同学发现问题，解决问题，最终制定一套科学严谨的电路布局图。
1、原理图：
2、元件布局图（装配图）
老师辅助验证电路可行性，并将元件布局图画在黑板上。
教学方法：
校企结合，巡视指导
学习方法：
分组合作，动手实践
四、焊接装配
1、介绍企业生产模式，5S管理要求
2、介绍焊接注意事项和焊接工艺要求：
1）、LED1---LED6一定要搞清楚正负极，不能装反。
2）、集成电路座安装时注意方向，待全部元件安装焊接完成才能装入IC1，不能装反。
3）、按钮的4个脚，只有对角线或距离短的对应两脚才是动合触点。
4）、Ф3电源座上三个脚位：
中间为电源负极、尾部为电源正极、边上的可以不接（如接，则是负极）。
5）、走线要求横平竖直，不允许悬空架线；转角处或引线较长时应加焊焊点。
6）、允许利用电阻自身引脚走线，其余元件不允许。
7）、LED1-LED6、V1、C1安装高度引脚部分应为0.5cm，其余元件为贴底板无间隙装配。
五、调试（分两种调试模式，方便相互验证）
1、第一到第五组同学采用软件仿真的方式验证结果。
为进一步帮助学生理解，提高分析解决问题的能力，特用Proteus仿真软件进行仿真演示验证设计的正确性，与另外五组同学通电调试的结果进行比照，大大调动学生学习的积极性，激发学生的学习兴趣。
2、第六到第十组同学采用通电调试，观察显示现象的方式进行电路调试。
以学生为主，教师为辅
最终，将两种调试结果对比联立，相互验证。
理论上两种调试结果应完全一致，如有不同，则应分别检查，进行故障排除。
并请各组派一名代表将故障查找和排除的思路及过程讲解给大家听，老师进行评价。
本节课难点：
学生通过数据测量，现象演示验证理论知识突破难点
六、归纳总结
通过调试，要求学生归纳总结D触发器的工作原理以及电路的工作过程（本节课的难点：
采用小组探讨，数据测验，归纳总结的方法突破难点）。
让学生通过仪器设备，测量记录数据，完成任务书上的问题，从而进行归纳总结：
【测一测】数据测量一
接通+6V直流电源，不按任何按键，完成下列测量。
（1）、IC1的8脚电位为V，16脚电位为V；
（2）、IC1的1脚电位为V，3脚电位为V，2脚电位为V；
（3）、V1的基极电位为V，集电极电位为V，此时V1处于（放大、饱和、截止）状态；
【测一测】数据测量二
IC1的第9脚接1kHz、100mV方波，按一下S1，完成下列观测。
（1）、按下S1后，发光二极管（填序号）亮，其余二极管（全亮、全灭）；
（2）、按下S1时，IC1的3脚电位为V，2脚电位为V；松开S1时，IC1的3脚电位为V，2脚电位为V。
（3）、V1的基极电位为V，集电极电位为V，此时V1处于（放大、饱和、截止）状态；
（4）、断开IC1第9脚的方波信号，按下S3后，发光二极管LED3（填亮或不亮），方波信号实为D触发器的。
（5）、按下S7是为了给D触发器提供一个信号，使得6个D触发器的状态均为。
（6）、用示波器实测IC1第9脚，其波形为（正弦波、矩形波、三角波），其周期为ms，占空比是，幅值为V。
通过小组讨论，每组选送一名学生代表，展示测量结果，并根据该结果总结归纳工作原理及过程。
教学难点：
以学生为主体，充分发挥小组合作的优势，探究讨论，分组竞赛，老师点评指导来突破难点
Ø
主导人：
学生
方法：
探究实践
自主合作
第四个环节：
总结评价（请同学总结本节课的收获，请同学分组代表发言，其它成员积极补充。
）
（一）学习总结（可以由学生自己得出）
1.小组讨论，请代表简要叙述本节课的重点内容（教师指导学生归纳总结知识点。
）
2.每小组的代表总结在制作过程中出现的故障及检查与排除这些故障的经验与方法，接着教师作总结。
3.将本次课程的疑难困惑写在问题记录表1（见附录1）里，以便教师在下次课程中与学生交流解答。
通过总结，培养学生分析能力、自我反思能力、语言表达能力，让每位学生看到自己与他人的优点与不足，在今后的制作过程中加以改进。
（二）任务评估
通过自评、互评、教师点评三方评价的方式，完成考核评价并填写理论学习考核评价表2见附录
（2）和实践考核评价表3（见附录3）
通过小组推荐，全班讨论，教师点评，评选班级优秀作品、优秀之星和优秀小组进行表扬。
主导人：
教师
教学方法：
引导探究法
对优秀作品进行展示，对本节课表现好和有进步的学生进行表扬，采用赏识教育，并给予一定的加分。
Ø第五个环节：
项目拓展实践探究
为了更好的实现工学结合，请同学们课下完成以下设计任务：
试用D出发器设计制作“手机一键式开关”电路。
其具体要求是：
利用一个按键来完成手机开机与关机的功能，即按一次按键，手机关机，再按一次该按键后，立即开机。
（希望同学们可以自行或相互讨论的方法，查阅资料的方式来完成电路原理图的设计，大胆尝试，勇于创新，对于电路的可行性可用本节课学过的仿真软件进行仿真。
我将在教师博客上放上电路原理图供大家参考）
引导学生自主学习，探究思考，培养学生查阅资料、利用资源的能力。
向学生推荐的网站：
（帮助学生进一步学习，更好的培养学生自学能力、开阔眼界）
1、http:
\电子电路图网
2、http:
\无线电制作网
【教学反思】
一、教学亮点
1.采用项目教学，引领学生解决实际问题，在“做中学，学中教”。
创造以学生为中心的自主协作学习环境
2.学生分组合作设计元件布局图，派代表展示讲解，学生自行验证可行性。
使学生的创新能力得以发展，突出学生的主体地位。
3.学生能够及时与教师沟通，学生在家也可以在信息化平台上自主学习，突破了时间空间的限制。
4.模拟公司生产过程教学，培养学生团队协作完成生产任务的能力。
【教学不足】
1、本次课理论知识抽象度较大，不好理解，应多加强学生对实际问题分析锻炼；
2、从课后反应和设计过程来看，部分学生的开拓创新、大胆想象的潜力未被充分体现，因此在今后的教学过程中，应注重加强该环节的教学手法设计。
注：
附录如下
附录1
问题记录表1
班级：
组别：
授课教师：
记录员：
课程名称
授课日期
周次
星期
节次
课题
小组成员
问题
1、
2、
3、
4、
5
6
过
程
记
录
1、发言人和发言内容。
2、交流、讨论过程3、评价：
表扬表现特别突出的同学
附录2
理论评价表2
班级：
姓名：
组别：
评价项目
（100）
评价内容
自评
互评
师评
学习态度（40）
学习任务书的完成情况（20）
解决问题的态度（20）
团队合作（10）
积极参加分组讨论、团结合作、配合默契、解决疑难问题。
学习
能力
（50）
自我学习能力（20）
能积极主动查阅相关资料；收集信息；获取相关学习内容。
创新能力
（20）
善于观察、分析、思考，能提出创新观点和独特见解，能大胆创新。
反思能力
（10）
能反思学习过程中的不足，总结是否达到学习目标。
评价
总评
附录3：
实践考核评价表2
项目
内容
评分
考核要求
评分标准
自评
组评
师评
实训
态度
1、实训的积极性；
2、安全操作规程的遵守情况；
3、纪律遵守情况。
10分
积极参加实训，遵守安全操作规程和劳动纪律，有良好的职业道德和敬业精神。
违反安全操作规程每次扣4分，最多扣30分，其余不达要求酌情扣分。
电路设计过程
1、元件位置摆放是否合理
2、实际布线是否妥当
3、元件标号是否正确
15分
能正确进行电路设计过程
错一处，扣1分
电路仿真验证
使用仿真软件验证设计电路。
10分
会使用仿真软件，能正确绘制设计电路。
不会使用仿真软件，每处扣1分；电路绘制错误每个扣1分。
电路
的制作
1、元器件识别；
2、元器件检测；
3、按装配图装接。
30分
元器件识别正确；装配图布局合理；电路装接符合工艺要求；走线美观。
不能正确元器件识别检测，每个扣一分；电路装接不规范，每处扣1分；电路接错，每处扣5分；
整机电路功能的实现
电路工作过程
20分
正确完成任务要求
六路抢答应都有显示，且均可复位，复位后正常工作。
错一处酌情扣分
工位
整理
整理、整顿、清扫、清洁、身美
15分
是否按照企业5S管理的要求
每项不达标扣3分。
合计
100分
注：
各项配分扣完为止。
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