Цели урока:
1. Образовательные:
- отработать навыки построения функциональных схем, записи логических функций
- сформировать навыки построения однотактных автоматов,
- научиться синтезировать логические схемы
2. Воспитательные:
- воспитание познавательного интереса учащихся, умения слушать, аккуратности в работе, трудолюбия, умения работать в группах.
- формирование интеллектуальной и эмоциональной активности учащихся.
3. Развивающие:
- становление и развитие логического мышления:
- развитие познавательного интереса:
- формирование информационной культуры и потребности приобретения знаний.
- развитие конструкторских умений,
- формирование элементов графической культуры;
- восприятие компьютера, как инструмента, работающего по законам логики
Ход урока
Поминутный план урока: см. Приложение 1 (“План урока.doc”)
Ход всего урока сопровождается показом презентации “Логические основы компьютера.ppt” (см. Приложение 2)
Перед началом урока на компьютерах учащихся должен быть размещен необходимый материал для работы: папки “Задание для работы в группах ,,Алмазы,, и “Дополнительное задание для самостоятельной работы”; файл “Задания для самостоятельной работы.doc” (см. Приложение 3).
I. Организационный момент. Постановка целей урока
– На предыдущем уроке мы с вами познакомились с основами базовых логических элементов, с построением логических схем и даже пытались решать простейшие задания, основанные на построении логических схем по заданной формуле.
Цели нашего сегодняшнего урока:
- закрепить навыки построения функциональных схем и записи логических функций;
- а так же научиться синтезировать логические схемы, т.е. попытаемся научиться применять полученные знания для построения более сложных схем и решения практических задач.
– Но, прежде, чем мы приступим к основной работе, давайте повторим основный теоретические момент, изученные на предыдущем уроке.
II. Проверка домашнего задания
– При ответе на вопросы вам надо будет либо записать на листке пропущенное слово (или несколько слов), либо указать через запятую номера правильных, как вы считаете, ответов. В некоторых вопросах правильный ответ – единственно верный, а в некоторых – их несколько. Время на выполнение ограничено. Подпишите, пожалуйста, листочки … и приступим….
Задания теста на слайдах презентации к уроку. По окончании тестирования, собрать листочки.
III. Разделение на группы и объяснение задачи.
– Вы прекрасно понимаете, что строя электрические цепи можно обмотать весь дом проводами и не добиться нужного эффекта, а можно, используя минимальное число элементов и соединений добиться задуманного. Стоит только задуматься и выбрать правильное решение.
“Всё наше достоинство заключено в мысли
Не пространство, не время, которые мы не можем заполнить,
возвышает нас, а именно она, наша мысль.
Будем же учиться хорошо мыслить.”
Французский математик и философ XVII века Б.Паскаль
Правила игры.
Задача заключается в том, чтобы последовательно передавать алмаз с верхней площадки на нижнюю. Подавая ток на вход механизмов в правой части схемы, можно выдвигать площадки на пути алмаза. Если на входе механизма нет тока, площадка убирается.
- Для управления механизмами используют выключатели в левой части поля. Их состояние изменяется щелчком мыши. Если выключатель включен, по цепи идет ток и поступает на логические схемы, включенные в эту цепь (средняя часть поля). Логические схемы различны: инвертор, конъюнктор и т.д.
Алмаз нельзя передавать сразу через несколько "пролетов" – в этом случае он разбивается и приходится начинать уровень заново. Кроме того, у вас есть только 5 алмазов на всю игру, если вы разобьете их все, задание считается невыполненным. Придется начинать с самого начала – с первого уровня.
Игра состоит из 10 уровней. На все отводится 4 минуты. Ваша задача – пройти на более высокий уровень. Я призываю вас не жать на выключатели бездумно, а, действительно, пытаться “хорошо мыслить”. Начинаем.
IV. Работа в группах (алмаз).
Задание: см. Приложение 4 (папка “Задание для работы в группах ,,Алмазы,,).
Выполнение задания на компьютерах (работа в парах). На работу 4 минуты.
– Поднимите руки те команды, которые смогли подняться выше 6-го уровня. (Выставление оценок.)
V. Работа в группах (задания по схемам).
Задание: см. Приложение 5 (“Задания для команд.doc”).
Класс разбивается на группы по 4 человека для работы в группах по схемам.
Цель работы: при выполнении заданий продумать и сформулировать алгоритм для решения задач подобного типа.
– По окончании работы представитель группы будет защищать решение перед классом. На всю работу 6 минут.
Через 5 минут после начала работы зазвучит музыка. Предупредить учащихся, что время для выполнения работы подходит к концу и пора заканчивать. Через 1,5 минуты все учащиеся рассаживаются на места.
VI. Физкультминутка (1 минута (до окончания музыки)).
VII. “Выступление” представителей групп.
Решение заданий для групп: см. Приложение 6 (“Решение заданий для групп.doc”).
1-я группа: объясняет решение задания № 1.
2-я группа: объясняет алгоритм решения задач, подобных заданию № 1.
3-я группа: объясняет решение задания № 2.
4-я группа: объясняет алгоритм решения задач, подобных заданию № 2.
На защиту решений каждой группе дается 1, 5 минуты.
VIII. Решение задачи “Синтез автоматов”.
Объяснение нового материала учителем: совместная работа учащихся и учителя.
Синтез однотактных автоматов.
Конструирование (синтез) автоматов – одна из основных задач кибернетики.
(Кибернетика – наука о процессах управления в сложных динамических системах, основывающаяся на теоретическом фундаменте математики и логики, а также применении ВТ.)
Автомат – агрегат, представляющий собой систему механизмов и устройств, в которой полностью механизированы, т.е. выполняются без непосредственного участия человека, процессы получения, преобразования, передачи и использования энергии, вещества или информации.
Алгоритм синтеза автоматов
Рис. 1
Задача 1. Для оповещения зрителей, наблюдающих за ходом состязаний по тяжелой атлетике, изготовлен светящийся транспарант: “Вес взят правильно”. Подсвечивание транспаранта осуществляется по команде, выдаваемой автоматом. Этот автомат обрабатывает сигналы, поступающие от трех судей А, В, С. Судья А – старший. Сигнал на подсвечивание транспаранта автомат выдаст тогда, когда нажмут кнопки все трое судей или двое, один из которых – старший. Сконструировать автомат.
Решение.
1-й шаг. Описание задачи, которую должен решать автомат принято называть словесной формой задания автомата. Автомат предстает при этом как некий “черный ящик”: еще неизвестно как будет устроен внутри, но уже ясно, что ему предстоит делать, известно как он связан с внешней средой. В данном случае будущий автомат имеет три входа – это линии, по которым поступают сигналы от судей А, В и С и один выход Х (сигнал для подсвечивания транспаранта “вес взят правильно”).
2-й шаг.
Рис. 2
3-й шаг. Теперь можно составить таблицу работы автомата.
Рис. 3
4-й шаг.
Рис.4
5-й шаг.
Рис. 5
IX. Разбор домашнего задания (на следующий урок):
Уровень знания:
Выучить новые понятия конспекту урока в тетради
№ 1. Постройте схему для логической функции F (a, b, c) = (￢a & ￢b) & (c v ￢a) & c.
№ 2. Дана логическая схема:
Рис. 6
Составьте логическую функцию, которая ей соответствует. Найдите значения выходного сигнала.
Уровень понимания:
+ Сформулировать алгоритм построения структурных формул и функциональных схем при решении задач о синтезе однотактных автоматов.
Уровень применения:
+ № 3. Три цеха – А, В и С – обеспечивает электроэнергией небольшая электростанция, на которой установлены два генератора – Х и Y. Если в энергии нуждается один из трех цехов, то достаточно включить генератор Y. Если же в энергии нуждаются два цеха одновременно – достаточно генератора Х. Снабжение всех трех цехов одновременно обеспечивается совместной работой генераторов X и Y. Необходимо построить такой автомат, который получая заявки от цехов А, В и С на снабжение энергией, может разумно перераспределять нагрузку между генераторами.
X. Самостоятельная работа: решение в тетрадях задачи № 1 и № 2. На решение отводится 7 минут.
Прежде чем решать задачу, подумай, что делать с ее решением!
Д.Пойа
№ 1. Постройте логическую схему выражения f = не (а или b) и (с или b).
Определите значение логического выражения, если а = истина, b = ложь, с = истина.
№ 2. Сконструировать автомат для подсчета голосов при тайном голосовании. Голосуют три человека. Автомат выдаст сигнал “избран”, если число голосов “за” не менее двух.
Дополнительное задание: № 3.
Рис. 7
Дополнительное задание: № 4 (см. Приложение 7 (“Дополнительное задание для самостоятельной работы”)).
XI. Подведение итогов урока:
– Выставление оценок, выборочный сбор тетрадей (“у менее активных учеников”; цель: выяснить, как и они, в том числе, усвоили материал урока.).
1. Оценить работу класса и назовите учащихся, отличившихся на уроке.
2. Выборочный сбор тетрадей (“у менее активных учеников”; цель: выяснить, как и они, в том числе, усвоили материал урока.).
– Нами были рассмотрены различные задачи, основанные на построении логических схем. Приемы для их решения различны. Мы, конечно, рассмотрели далеко не все возможные способы решения подобных задач. Возможно, вы найдете более простой и более интересный по сравнению с рассмотренными. Из этого можно сделать вывод, что, решая, какую-либо задачу не надо останавливаться на каком-то одном приеме, ведь вероятнее всего эту же задачу можно решить и другим методом, который будет и легче и проще для данной задачи. Я еще раз призываю вас “учиться думать красиво”.
– Работая в группах, вы выделили в каждой группе одного самого активного. Я согласна с вашей оценкой их работы и тоже оцениваю их работу сегодня, на "отлично". Но мне хотелось бы убедиться, что и все остальные поняли эту тему не хуже. Поэтому по окончании урока попрошу некоторых из вас сдать тетрадь с самостоятельной работой на проверку.
– Надеюсь, что все, что мы сегодня с вами делали на уроке, было и понятно, и интересно. По крайней мере, мне с вами работать было приятно. Спасибо всем за урок!