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
|
1. Организационный
этап………………………………………………….
|
7
|
2. Постановка
цели, задач урока через актуализацию знаний…………...
|
10
|
3. Первичное
усвоение новых знаний……………………………………...
|
12
|
4. Контроль
усвоения, обсуждение допущенных ошибок и их коррек-ция…………………………………………………………………………
|
14
|
5. Информация
о домашнем задании и инструктаж по его выполнению.
|
14
|
6. Подведение
итогов занятия……………………………………………...
|
14
|
7. Приложение
А……………………………………………………………
|
16
|
8. Приложение
Б……………………………………………………………
|
18
|
9. 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:
ü уточнение
темы непосредственно учащимися;
ü 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:
¾ поиск
соответствующей схемы логического пробника;
¾ теоретический
анализ схемы;
¾ моделирование
схем диагностики в среде САПР IsisProteus;
¾ исследование
применения схемы логического пробника на реальных микросхемах стандартной
логики на беспаечной макетной плате;
¾ 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;
¾ обеспечить
закрепление изученного материала;
¾ продолжить
работу по овладению методами исследования доказательной базы;
¾ продемонстрировать
возможности применения информационных технологий на уроках проектирования
цифровых устройств;
¾ 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)
|
|
1.
|
Организационный
этап
|
5
|
Первый
час учебной пары
|
2.
|
Постановка
цели и задач урока
|
15
|
3.
|
Актуализация
знаний
|
10
|
4.
|
Первичное
усвоение новых знаний
|
15
|
5.
|
Первичная
проверка понимания
|
15
|
Второй
час
учебной пары
|
6.
|
Контроль
усвоения, обсуждение допущенных ошибок и их коррекция
|
15
|
7.
|
Информация
о домашнем задании и инструктаж по его выполнению
|
5
|
8.
|
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:
1. Организационный
этап
Деятельность преподавателя
|
Деятельность
студентов
|
Примечания
автора
|
1. Приветствие,
вступительное слово;
2. 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 (http://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)
ß
Решение
|
2. Постановка
цели, задач урока через актуализацию знаний
Деятельность преподавателя
|
Деятельность
студентов
|
Примечания
автора
|
«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)
|
3. 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
|
1. Первичная
проверка понимания
Деятельность преподавателя
|
Деятельность
студентов
|
Примечания
автора
|
«Итак, следуя нашим поставленным задачам, нам
необходимо приступить к этапу исследования:
ü
Моделирование схемы логического пробника
в среде САПР IsisProteus
и диагностирование вентилей, предло-женных мною каждой группе;
ü
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)
|
4. 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
|
|
5. Информация
о домашнем задании и инструктаж по его выполнению
Ø В
рабочей тетради представить конспект по подключению нагрузки к
микроконтроллеру, используя:
·
биполярный транзистор;
·
полевой транзистор;
·
другие способы подключения
Ø 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
6. 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:
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
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.