Тема урока: Базовые логические элементы

Тема: Основы логики и логические основы компьютера. Логические
основы устройства компьютера.
Тема урока: Базовые логические элементы
Цели урока:



Образовательная:
o познакомить учащихся с понятиями: базовые логические элементы;
o показать практическое применение теоретического материала;
Развивающая:
o развивать алгоритмическое мышление учащихся, развивать
мировоззрение, то есть способствовать формированию взглядов на
окружающий мир, на вклад человека в структурирование
информации;
o развивать вкус к исследованию и поиску зависимостей;
o продолжить развитие таких познавательных процессов, как
восприятие, внимание, память.
Воспитательная:
o воспитывать устойчивый познавательный интерес к предмету
информатика через показ практического применения темы;
o воспитывать такие качества личности, как активность,
самостоятельность и аккуратность в работе;
o воспитывать у учащихся стремление к реализации себя в обществе.
Тип урока: урок изучения нового материала.
Вид урока: комбинированный.
Межпредметные связи: с физикой, математикой, историей.
Формы работы:


Объяснение нового материала – фронтальная работа.
Практическая работа.
Оборудование:






Презентация;
Папка с основными понятиями урока (по количеству человек);
Раздаточный материал: «Дизъюнкция», «Практическая работа» (по
количеству человек);
Карточки с вариантами ответов: «А», «Б», «В», «Г» (по количеству
человек);
Таблица со списком учащихся;
Программное обеспечение: Microsoft Excel, Microsoft PowerPoint
ПЛАН УРОКА
1. Организационный момент. Вступительное слово учителя, объявление темы
и целей урока.
2. Проверка домашнего задания.
3. Объяснение нового материала.
4. Практическая работа учащихся.
5. Постановка домашнего задания.
6. Подведение итогов урока.
7. Резерв.
ХОД УРОКА
I. Организационный момент
Приветствие учащихся, указание отсутствующих.
Вступительное слово учителя.
Сегодня мы продолжаем с вами продолжаем изучение темы Основы логики и
логические основы компьютера. Тема урока «Базовые логические элементы».
Мы узнаем, как алгебра логики может применяться в технике. Для этого нам,
конечно, придется обратиться к некоторым понятиям из физики.
II. Проверка домашнего задания
Но сначала мы проверим домашнее задание. Дома вам необходимо было
повторить основные понятия логики: определение, законы. Перед вами лежат
карточки с вариантами ответов: А,Б,В,Г. Каждый самостоятельно отвечает на
вопрос, поднимая нужную карточку. Я фиксирую ваши ответы, они повлияют на
оценку, полученную вами за урок. Самые активные учащиеся могут получить не
одну оценку.
Итак, начинаем отвечать (презентация с Тестом по теме «Основы логики»).
Учитель фиксирует ответы учащихся в таблице со списком. В итоге объявляет
результат ответов, количество ошибок. Учащимся, не допустивших ошибок (если
их несколько) выставляется «5».
III. Объяснение нового материала
Итак, мы переходим к новой теме «Базовые логические элементы». На столах у
вас папка с основными понятиями темы и лист с самостоятельной работой,
которую вы выполните в процессе моего объяснения. В нашем учебнике – это
глава 3, пункт 3.7.1, страница 140.
(Объяснение сопровождается презентацией).
Над возможностями применения логики в технике ученые и инженеры
задумывались уже давно. Например, голландский физик Пауль Эренфест (18801933), кстати несколько лет работавший в России, писал еще в 1910 году: «…
Пусть имеется проект схемы проводов автоматической телефонной станции. надо
определить: 1)будет ли она правильно функционировать при любой комбинации,
могущей встретиться в ходе деятельности станции; 2) не содержит ли она
излишних усложнений. Каждая такая комбинация является посылкой, каждый
маленький коммутатор есть логическое «или-или»… Правда ли, что несмотря на
существование алгебры логики, своего рода «алгебра распределительных схем»
должна считаться утопией?». Созданная позднее М.А.Гавриловым (1903 – 1979)
теория релейно-контактных схем показала, что это вовсе не утопия.
Базовые логические элементы реализуют рассмотренные нами основные
логические операции:



логический элемент «И» - логическое умножение;
логический элемент «ИЛИ» - логическое сложение;
логический элемент «НЕ» - инверсию.
Поскольку любая логическая операция может быть представлена в виде
комбинации трех основных, любые устройства компьютера, производящие
обработку или хранение информации, могут быть собраны из базовых логических
элементов, как из кирпичиков.
С точки зрения логики электрический ток либо течет, либо не течет, электрический
импульс есть или его нет; электрическое напряжение есть или его нет… В связи с
этим поговорим о различных вариантах управления включением и выключением
обыкновенной лампочки (лампочка также работает на электричестве). Для этого
рассмотрим электрические контактные схемы, реализующие логические операции.
На рисунках контакты обозначены латинскими буквами А и В. Введем
обозначения: 1- контакт замкнут, 0 – контакт разомкнут.
Конъюнкция
Конъюнктор
А
А(0,0,1,1)
В
А
0
0
1
В
0
1
0
В(0,1,0,1)
F
0
0
0
И
F(0,0,0,1
Дизъюнкция
А
Дизъюнктор
В
А(_____)
ИЛИ
В(_____)
А
0
0
1
1
В
0
1
0
1
F
1.
___________________
___________________
2.
___________________
___________________
3.
___________________
___________________
4.
___________________
___________________
Посмотрите, у вас в рабочих папках находится незаполненный лист для
Дизъюнкции. Вам необходимо заполнить его самостоятельно. Подпишите свои
фамилии и начинайте заполнение.
(Данный логический элемент учащиеся заполняют самостоятельно. Затем
производится проверка.)
Я проверю самостоятельную работу, пока вы будете делать практическое задание
на компьютере. А сейчас проверьте самостоятельно, посмотрев на следующий
слайд.
Дизъюнкция
Дизъюнктор
А
В
А(0,0,1,1)
F(0,1,1
ИЛИ
В(0,1,0,1)
А
0
0
1
1
В
0
1
0
1
F
0
1
1
1
1. Оба контакта в положении «вы
Тока нет. Лампочка не горит.
2. Первый контакт в положении
«выкл», второй – в положении «в
Ток идет, лампочка горит.
3. Обратная ситуация.
Лампочка горит.
4. Оба контакта в положении
«включено». Тогда ток через
лампочку идет и она горит.
И последняя логическая операция – ИНВЕРИСИЯ.
Инверсия
Инвертор
А(0,1)
А
А
0
1
F
1
0
НЕ
F(1,0)
В этом устройстве в
качестве
переключателя
используется
автоматический ключ.
Когда тока в нем нет,
пластинка замыкает
контакты и лампочка
горит. Если на ключ
подать напряжение,
то цепь размыкается.
Лампочка не горит.
Итак, мы рассмотрели базовые логические элементы.
Недостатками контактных схем являлись их низкая надежность и быстродействие,
большие размеры и потребление энергии. Поэтому попытка использовать такие
схемы в ЭВМ не оправдала себя. Появление вакуумных и полупроводниковых
приборов позволило создавать логические элементы с быстродействием от1
миллиона переключений в секунду. Именно такие электронные схемы нашли свое
применение в качестве элементной базы ЭВМ. Вся теория, изложенная для
контактных схем, была перенесена на электронные схемы. Элементы,
реализующие базовые логические операции, назвали базовыми элементами
или вентилями и характеризуются они не состоянием контактов, а наличием
сигналов на входе и выходе. Их названия и условные обозначения являются
стандартными и используются при составлении и описании логических схем
компьютера. А почему необходимо уметь строить логические схемы – это тема
нашего следующего урока.
IV. Практическая работа учащихся
А сейчас перейдем к практической части нашего урока. Каждый получает карточку
с заданием. Вам дано логическое выражение и составленная таблица истинности
для данного выражения с некоторыми ошибками, а также пустая, незаполненная
таблица. Вам необходимо в программе Microsoft Excel, используя логические
функции, проверить таблицу на правильность и заполнить на карточке.
Ученики выполняют практическое задание, учитель по мере выполнения
проверяет.
V. Постановка домашнего задания
Дома ученикам необходимо выучить гл.3, п.3.7.1., повторять п.3.1.и 3.2. –
подготовка к контрольной работе (записать задание в дневник).
VI. Подведение итогов урока
Сегодня мы с вами разобрали новую тему «Базовые логические элементы»,
выполнили практическое задание по таблицам истинности. (Объявление отметок
за урок и основных ошибок, на которые необходимо обратить внимание).
VII. Резерв
Резервное задание – карточки по теме «Измерение количества информации» (с
помощью Инженерного калькулятора).
7. Приложение: Презентация «Базовые логические элементы »