- Преподавателю
- Технология
- Методическая разработка открытого урока Диагностика комбинационных схем с помощью логического пробника
Методическая разработка открытого урока Диагностика комбинационных схем с помощью логического пробника
Раздел | Технология |
Класс | - |
Тип | Другие методич. материалы |
Автор | Петрова А.Н. |
Дата | 17.01.2016 |
Формат | docx |
Изображения | Есть |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ
ГБПОУ «РЖЕВСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
открытого интегрированного урока
«ДИАГНОСТИКА КОМБИНАЦИОННЫХ СХЕМ
С ПОМОЩЬЮ ПРОСТОГО ЛОГИЧЕСКОГО ПРОБНИКА»
по дисциплине МДК 01.02. «Проектирование цифровых устройств»
Автор:
Петрова А.Н., преподаватель
специальных дисциплин,
ГБПОУ «Ржевский колледж»
Ржев-2014 г.
Одобрена Предметной (цикловой) комиссией специальных дисциплин
|
|
Председатель:
| Преподаватель ГБПОУ «Ржевский колледж»: Лякина И.И.
|
Составитель:
| Преподаватель ГБПОУ «Ржевский колледж»: Петрова А. Н.
|
Рецензенты:
| Преподаватель РМТ Лякина И. И.
|
Аннотация
В данной методической разработке рассматриваются ключевые моменты проведения урока с использованием современных технологий деятельностного типа, в основе которых лежит технология проблемного обучения, способствующего активизации имеющегося у студентов опыта и знаний, стимулированию мыслительной деятельности, развитию творческого типа мышления. Урок рассчитан на студентов четвертого курса специальности 09.02.01 «Компьютерные системы и комплексы». Данная методическая разработка предназначена для преподавателей смежных дисциплин данной специальности в качестве обмена опытом.
Содержание:
Стр.
Пояснительная записка
4
Тема, цель, задачи урока…………………………………………………….
5
План урока……………………………………………………………………
6
Ход урока…………………………………………………………………….
7
-
Организационный этап………………………………………………….
7
-
Постановка цели, задач урока через актуализацию знаний…………...
10
-
Первичное усвоение новых знаний……………………………………...
12
-
Контроль усвоения, обсуждение допущенных ошибок и их коррек-ция…………………………………………………………………………
14
-
Информация о домашнем задании и инструктаж по его выполнению.
14
-
Подведение итогов занятия……………………………………………...
14
-
Приложение А……………………………………………………………
16
-
Приложение Б……………………………………………………………
18
-
Приложение В……………………………………………………………
19
Поясительная записка
Целью написания данной методической разработки является описание методики использования современных технических и информационных средств обучения; осуществление связи теории с практикой на занятиях; использования современных педагогических технологий или их элементов на лабораторно-практических занятиях. Педагогическими задачами урока являются:
обучающие - приобретение навыков диагностирования комбинационных схем по логическим уровням сигналов; приобретение навыков работы с реальными микросхемами стандартной логики; закрепление навыков моделирования в среде САПР; закрепление навыков работы с беспаечной макетной платой.
развивающие - продолжить развитие логического мышления; продолжить развитие приобретения навыков самостоятельной работы и самостоятельного приобретения знаний; приобретения навыков профессиональных компетенций.
воспитательные - продолжить развитие навыков:
-
коллективной работы;
-
самооценки и самоанализа;
-
навыков приобретения общих компетенций
Сценарий урока обеспечивает:
-
применение технологии объяснительно-иллюстратиного и репродуктивного метода;
-
применение проблемно и частично-поискового метода (создание затруднительных ситуаций);
-
применение исследовательского метода с решением творческих задач.
К особенностям урока, предусмотренных сценарием относятся:
-
уточнение темы непосредственно учащимися;
-
формирование цели урока и задач для достижения цели самими учащимися.
Тип урока - «урок комплексногоприменения "Знаний-Умений-Навыков";
Форма урока - лабораторно-практическое занятие
Методическая разработка
урока по дисциплине «Проектирование цифровых устройств»
Тема урока: (первоначальная) «Диагностика комбинационных схем с помощью простого логического пробника»
(уточненная) «Диагностика комбинационных схем с помощью простого логического пробника на биполярных транзисторах»
Тип урока: интегрированный урок, систематизации знаний с элементами
исследования для изучения нового материала
Цель урока: получить навыки диагностирования комбинационных схем с
помощью простого логического пробника на биполярных транзисторах на примере диагностики логических уровней логических вентилей.
Задачи урока:
-
поиск соответствующей схемы логического пробника;
-
теоретический анализ схемы;
-
моделирование схем диагностики в среде САПР IsisProteus;
-
исследование применения схемы логического пробника на реальных микросхемах стандартной логики на беспаечной макетной плате;
-
продолжить формирование знаний логических основ ЭВМ, необходимых, в дальнейшем, для освоения материала по функциональным схемам таких устройств ЭВМ как: полусумматор, сумматор, шифратор, дешифратор и других, не менее важных устройств ЭВМ;
-
обеспечить закрепление изученного материала;
-
продолжить работу по овладению методами исследования доказательной базы;
-
продемонстрировать возможности применения информационных технологий на уроках проектирования цифровых устройств;
-
продолжить развитие функции общения на уроке, как условия обеспечения взаимопонимания, побуждения к действию, ощущения эмоционального удовлетворения
План урока (90 мин):
№
п.п
Наименование
Время
(мин)
Организационный этап
5
Первый час учебной пары
Постановка цели и задач урока
15
Актуализация знаний
10
Первичное усвоение новых знаний
15
Первичная проверка понимания
15
Второй час
учебной пары
Контроль усвоения, обсуждение допущенных ошибок и их коррекция
15
Информация о домашнем задании и инструктаж по его выполнению
5
Подведение итогов занятия и выставление оценок
10
Итого:
90
Наглядные пособия и оснащение урока
-
мультимедийные компьютерные средства(ноутбук, проектор, интерактивная доска):
-
раздаточный материал: справочный материал - УГО логических элементов;
-
беспаечные макетные платы;
-
электронные составляющие: транзисторы КТ315;
-
резисторы необходимых номиналов;
-
светодиоды (красные и зеленые);
-
соединительные провода для беспаечных макетных плат;
-
логические элементы: 2 ИЛИ-НЕ мксх PART-CMOS-4011 (3 шт); 2И-НЕ мксх 133ЛА3 (87-97г) (3 шт); 2ИЛИ мксх КР1533ЛЛ1(3 шт); Исключающее ИЛИ мксх КР1533ЛП5 (кол-во 2шт);
-
USB-источники питания;
-
мультиметры
Ход урока:
-
Организационный этап
Деятельность преподавателя
Деятельность
студентов
Примечания
автора
-
Приветствие, вступительное слово;
-
Проверка отсутствующих по классному журналу
Преподаватель дисциплины:
«Сегодня мы проводим интегрированный урок. Это означает, что нам понадобятся знания смежных, пройденных вами таких дисциплин как "Промышленная электроника", "Схемотехника" и "Электротехника". На доске, как вы видите, обозначена только тема урока. Цель урока и задачи урока мы попробуем определить совместно. Для этого проведем небольшой экспресс-опрос:
-
Что такое комбинационная схема?
-
Что такое логический элемент или вентиль?
-
Как называются таблицы для каждого из вентилей?
-
Что такое логический уровень сигнала?
-
Как проверить работоспособность схемы?
-
Как называется устройство для проверки уровней сигнала?
«Правильный ответ - логический пробник. Разработаны различные схемы логических пробников - простые и сложные. Я продемонстрирую достаточно простую схему одного такого логического пробника» На доске появляется изображение логического пробника (radiosite.ucoz.com/publ/skhemy/pribory_i_izmerenija/prostoj_universalnyj_logicheskij_probnik/5-1-0-15):
«Правда, при проверке в среде САПР ISISProteus, пришлось несколько подкор-ректировать номиналы сопротивлений:»
«Предлагаемый вниманию прибор предназначен для контроля логических уровней в узлах цифровой техники. Пробник пригоден для контроля КМОП-, ТТЛ- и ТТЛШ-логики и работает в диапазоне 3-15В.
КТ3102 можно заменить на КТ315, КТ503 или другие маломощные транзисторы n-p-n. КТ3107 можно заменить на КТ361, КТ502 или другие маломощные транзисторы p-n-p. В качестве барьерных диодов можно использовать так же КД521 или другие импульсные диоды. Номиналы резисторов варьируются в пределах +/-20%. Свечение красного светодиода указывает на присутствие логической "1", зеленого на "0", свечение двух светодиодов на присутствие импульсного тока» (На интерактивной доске демонстрируется анимация модели пробника в среде САПР IsisProteus)
«Разумеется, мы вполне могли бы использовать данную схему в качестве логического пробника, но есть одно но: у нас есть биполярные транзисторы, в частности КТ315, и нет полярных транзисторов. Как выйти из этого положения? Думаем…»
Слушают
Слушают, отвечают на вопросы
Среди различных ответов студентов - «Необходима схема логического проб-ника на биполярных транзисторах»
Мотивация к обучению - побуждение учащихся к формированию цели и задач урока
Объясни-тельно-иллюстра-тивный и репродук-тивный метод
Создание 1-ой проблем-ной ситуа-ции
(проблемно-поисковый метод)
Решение
-
Постановка цели, задач урока через актуализацию знаний
Деятельность преподавателя
Деятельность
студентов
Примечания
автора
Уточнение темы:
«Диагностика комбинационных схем с помощью простого логического пробника на биполярных транзисторах»«Ну, что ж… Соглашаемся с ответом, уточняем тему урока, формулируем задачи и цель урока»
«Такой схемы у нас нет, поэтому приступаем к Интернет-поиску. Но прежде, предлагаю разделиться на группы по три-четыре человека. Найденные схемы обсудить в своей группе, затем представить на общее обсуждение»
(Неоднократное использование интернет-поиска на уроках и направляющие указания преподавателя способствовало быстрому нахождению схемы)
Представленная схема:
Реализация интернет-поиска
Создание 2-ой проблем-ной ситуа-ции
(проблемно-поисковый метод)
Решение
Актуализация знаний
Деятельность преподавателя
Деятельность
студентов
Примечания
автора
«Могу только предположить, что при наличии 1 будет гореть красный светодиод, а при нуле - зеленый. Если я права, то почему? Попробуйте применить знания, полученные на уроках других дисциплин. Итак, ваши ответы?»
«Из ваших ответов попробуем сформулировать некоторые краткие выводы по схеме:
-
При наличии единицы на входе схемы, открывается транзистор VT1 и ток течет через резистор R4 в направлении анода красного светодиода через коллектор-эмитер транзистора VT1 (горит красный светодиод);
-
При наличии нуля транзистор VT1 закрыт (т.к. база транзистора N-P-N для его открытия должна быть подключена к положительному потенциалу напряжения), открыва-ется транзистор VT2 и ток через сопротивление R1(значение R1 < значения R2) проходит по цепи коллектор-эмитер транзистора VT2 через анод зеленого светодиода (горит зеленый светодиод)
«Остается проверить наши выводы в среде САПР IsisProteus, и, конечно же применить наши знания, хотя бы к реальным логическим элементам (вентилям). Для этого необходимо смоделировать логический пробник в среде САПР IsisProteus, реализовать с его помощью диагностику вентилей и исследовать его применение на реальных микросхемах стандартной логики»
«Итак, кто поможет мне сформулировать цель нашего урока и основные задачи для достижения цели»
После обсуждения:
«Таким образом, Вы сформулировали следую-щее:
Цель: получить навыки диагностирования комбинационных схем с помощью простого логического пробника на биполярных транзисторах на примере диагностики логических уровней логических вентилей.
Задачи: поиск соответствующей схемы;
теоретический анализ схемы; моделирование схем диагностики в среде САПР IsisProteus;
исследование применения схемы логического пробника на реальных микросхемах стан-дартной логики на беспаечной макетной плате»
Обсуждение схемы с точки зрения подключения тран-зисторов N-P-N к источнику напряже-ния
Думают, дискути-руют, отвечают
Думают, анализируют, дискутируют
(Мозговой штурм)
Результат
(Мозговой штурм)
-
Первичное усвоение новых знаний
Деятельность преподавателя
Деятельность
студентов
Примечания
автора
«Вопрос: какая проблема может возникнуть при диагностике схемы логического пробника применительно к микросхемам стандартной логики на беспаечной макетной плате? Подсказка: термины - база, эмитер, коллектор»
(Фронтальная беседа с поощрительными оценками правильных ответов)
«Правильный ответ - определение цоколевки транзистора. Тогда следующий вопрос: какие вы знаете способы определения цоколевки транзистора?»
(Фронтальный опрос с поощрительными оценками правильных ответов)
«Итак, установили: цоколевку транзистора можно определить из даташит транзистора, поискав его в интернете или с помощью мультиметра в случае отсутствия даташит или отсутствия интернета. Кстати, на одном из лабораторно-практическом занятии данный материал излагался и закреплялся, поэтому предлагаю несколько освежить его в памяти»
(Выборочный опрос с поощрительными оценками правильных ответов)
Думают, отвечают (не всегда правиль-но)
Думают, отвечают (в большинстве случа-ев
Думают, отвечают правильно
Создание ситуации затруднения
-
Первичная проверка понимания
Деятельность преподавателя
Деятельность
студентов
Примечания
автора
«Итак, следуя нашим поставленным задачам, нам необходимо приступить к этапу исследования:
-
Моделирование схемы логического пробника в среде САПР IsisProteus и диагностирование вентилей, предло-женных мною каждой группе;
-
Сборка схемы на беспаечной макетной плате.
Для этого вся группа разбивается на подгруппы (4-5 чел). Каждая подгруппа, в свою очередь делится на 2 части:
- одни моделируют схему пробника и диагностируют соответствующий вентиль в среде САПР IsisProteus;
- другие осуществляют сборку схемы на беспаечной макетной плате и реализацию диагностики выданной им микросхемой стандартной логики. Работа оценивается целиком по группе в зависимости от правильности результата»
Делятся на подгруп-пы и выполняют творческие задания
Исследова-тельский метод
(Соревнова-ние, группо-вое созна-ние)
-
Контроль усвоения, обсуждение допущенных ошибок и их коррекция
Деятельность преподавателя
Деятельность
студентов
Примечания
автора«Каждая группа, защищая свою работу, должна представить устный краткий отчет с обсуждением своих допущенных ошибок, их коррекцией и самооценкой полученного результата. И, наконец, последний этап проверки ваших знаний и умений: небольшое тестирование, при этом каждый получит индивидуальную оценку. Таким образом, каждый из вас получит 2 оценки за урок: оценку по результатам работы группы в целом и индивидуальную оценку по результатам тестирования»
Отвечают на вопросы теста
-
Информация о домашнем задании и инструктаж по его выполнению
-
В рабочей тетради представить конспект по подключению нагрузки к микроконтроллеру, используя:
-
биполярный транзистор;
-
полевой транзистор;
-
другие способы подключения
-
В среде САПР IsisProteus реализовать диагностику схему одноразрядного двухуровневого сумматора.
Указания к решению:
схема сумматора описывается системой двух логических функций:
,
где Xi, Yi - значения i-тых разрядов слагаемых;
Si - значение суммы i-го разряда; Сi - значение
переноса в i-тый разряд
-
Подведение итогов занятия:
-
краткий анализ результатов урока по приобретению новых знаний и закрепления прежних;
-
выставление оценок.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(РАЗДАТОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ - 30 шт)
ЗАДАНИЕ 1
Проанализировать схему на рисунке 1 и ответить на следующие вопросы:
Элемент 3
Элемент 2
Элемент 1
Рисунок 1
А) Как называется:
-
элемент 1;
-
элемент 2;
-
элемент 3;
Б) Какие сигналы поступают на (логический уровень):
-
на элемент 1;
-
элемент 2;
-
элемент 3;
В) Какой сигнал будет на выходе схемы (логический уровень);
Г) Записать логическое уравнение схемы;
В) В среде САПР IsisProteus реализовать проверку сигналов логическим пробником, сверить с ответами, самостоятельно проанализировать ошибки при их наличии
ЗАДАНИЕ 2
Определить тип транзистора и объяснить отсутствие тока в ветке первого транзистора:
ЗАДАНИЕ 3
Назовите тип транзистора, который:
-
имеет вытекающий из базы ток;
-
имеет втекающий в базу ток
ЗАДАНИЕ 4
Для транзистора какого типа имеет место следующая схема подключения:
-
источник напряжения между базой и эмиттером (VBE) подключается отрицательным полюсом к базе и положительным к эмиттеру;
-
источник напряжения между базой и эмиттером (VBE) подключается положительным отрицательным полюсом к базе и положительным отрицательным к эмиттеру;
ЗАДАНИЕ 5
Вернитесь к заданию 2, проанализируйте схему. Назовите способы, позволяющие реализовать наличие тока в ветке первого транзистора
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(РАЗДАТОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ - 30 шт)
Справочные данные
УГО логических элементов, ГОСТ 2.743 - 91
Приложение В
(РАЗДАТОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ)
Творческие задания для групп (Примеры)
Образец технологической карты диагностики представлен на рисунках:
(на интерактивной доске)
Задание 3
-
В среде САПР ISISProteus cмоделировать схему простого логического пробника на биполярных транзисторах N-P-N и провести диагностику вентиля 2ИЛИ, записав предварительно в рабочей тетради таблицу истинности для вентиля. По результатам диагностики заполнить столбец соответствия (по каждой ветке при необходимости).
-
На беспаечной макетной плате собрать схему пробника и реализовать диагностику микросхемы КР1533ЛЛ1 (2ИЛИ)
Задание 2
-
В среде САПР ISISProteus cмоделировать схему простого логического пробника на биполярных транзисторах N-P-N и провести диагностику вентиля XOR, записав предварительно в рабочей тетради таблицу истинности для вентиля. По результатам диагностики заполнить столбец соответствия (по каждой ветке при необходимости).
-
На беспаечной макетной плате собрать схему пробника и реализовать диагностику микросхемы КР1533ЛП5 (XOR - Исключающее ИЛИ)
Задание 1
-
В среде САПР ISISProteus cмоделировать схему простого логического пробника на биполярных транзисторах N-P-N и провести диагностику вентиля ИЛИ-НЕ, записав предварительно в рабочей тетради таблицу истинности для вентиля. По результатам диагностики заполнить столбец соответствия (по каждой ветке при необходимости).
-
На беспаечной макетной плате собрать схему пробника и реализовать диагностику микросхемы PART-CMOS-4011 (2 ИЛИ-НЕ)
-
Задание 4
-
В среде САПР ISISProteus cмоделировать схему простого логического пробника на биполярных транзисторах N-P-N и провести диагностику вентиля 2И-НЕ, записав предварительно в рабочей тетради таблицу истинности для вентиля. По результатам диагностики заполнить столбец соответствия (по каждой ветке при необходимости).
-
На беспаечной макетной плате собрать схему пробника и реализовать диагностику микросхемы 133ЛА3 (87-97г) (2И-НЕ)
-
(повторить по количеству групп)
22