简单门电路教学演示版、学生实验板的制作及应用

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　摘要：“与门”、“或门”实验板利用真实的集成电路制成。由两个轻触式微型开关控制输入（也可以用信号源作为输入信号），发光二极管指示输出。设置了接线柱，可以只利用指示灯来研究输入与输出间的逻辑关系，或用DIS来研究门电路的输入输出电信号关系。该电路与以往简单门电路实验板不同的是，利用与门和或门集成块的引脚特点，可以用同一个外围电路，只需在原集成电路插座上更换“与门”和“或门”集成块就可以完成两种门的功能。文中作者详细介绍了制作这些实验板的材料、制作方法、使用方法以及其优点。

  　　关键词：门电路、实验板、制作、应用   　　一、简单门电路教学演示版、学生实验板的制作背景   　　沪版高中物理课本第二册中，“简单逻辑电路”一节教学重点是逻辑关系和门电路及功能。教材用逻辑功能电路说明什么是“与”门、“或”门和“非”门以及它们所具有的逻辑关系。对于这节课的教学，由于教学目标和时间所限，在条件较好的学校，教师利用已有的资源“模块式逻辑电路实验器”，学生通过组合不同的开关、电源、指示灯、“门”模块来领会逻辑门的功能，或用“朗威EXB^?系列电学实验板-09”，在DIS实验中体会逻辑电路及其功能；在条件较弱或课时紧张时，往往就用“阅读加练习”进行“理论教学”。虽然经过反复练习，能达到教学要求，但往往降低了效率。而且这样会给学生带来认识上的误区：所谓门即开关，门电路就这样。从而误认为逻辑功能电路就是门电路，如图1。     　　“模块式逻辑电路实验器”如同积木，用开关控制输入、用发光二极管指示输出。学生看不到里边具体的结构和工作时的输入输出波形关系。或者学生会纠结于“门”到底是什么样、模块式实验器里边是什么从而使思维陷于停滞。而朗威EXB^?系列电学实验板-09电路本身、外围线路连接很复杂，并且需要外接电源，电路开关特性还不好，给学生建立新概念又不利。而接下来的“学习包”则直接过渡到实际元器件的使用。这就使从知识、概念的建立到实际应用的联系跨度很大，从而使得理论与实践脱节，给学生的学习带来困难。   　　教材在“拓展联想”栏中已给出了集成电路照片及其内部部分电路结构。这就给了教师对教材进行再开发的空间。教师可用相关元器件和一些材料，制作真实的门电路演示、实验板。既解决了“模块式逻辑电路实验器”不能演示开关电路的电信号关系问题，又避开了复杂的“朗威EXB^?系列电学实验板-09”电路，从而使学生对逻辑关系理解的干扰因素降低。而且使概念、原理和实际器件有机联系起来，并对教材进行了再开发，引导学生进入下一节“学习包”内容。   　　依据《中学物理课程标准》对教师的要求，教师有对教材和课程资源进行自主开发的权利和义务。而且利用现代信息技术进行教学，以培养适应社会发展的人才是我们教学目标的一个重要方面。   　　二、简单门电路教学演示版、学生实验板的制作及应用方法   　　针对教学目标及要求、学生的学习重点难点、教材的内容，笔者实际制作了以下几个实验板，具体所用材料、制作方法、使用方法如下。   　　（一）“与”门和“或”门集成电路学生实验板的制作及应用   　　1．装置图：电路图如图2，实物照片如图3所示。     　　2．特点及用途：   　　“与”门和“或”门实验板利用真实的集成电路制成，具有直观、真实的特点。由两个轻触式微型开关控制输入（也可以用信号源作为输入信号），发光二极管指示输出。并设置了接线柱，可以用DIS直接显示输入与输出间电信号的关系。因此既可以在实验室中用DIS来进行实验研究门电路的电信号关系，也可以在教室中只利用指示灯来研究输入与输出间的逻辑关系。该电路与以往简单门电路实验板不同的是，利用与门和或门集成块的引脚特点，可以用同一个电路，只需在原集成电路插座上更换“与”门和“或”门集成块就可以完成两种门的功能。   　　3．制作材料、制作方法：   　　制作材料：20×10cm

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