人教版“简单逻辑电路”教学的几点思考，本文主要内容关键词为：人教版论文,电路论文,逻辑论文,几点思考论文,简单论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
当今以计算机、移动电话等数字信号为特征的现代信息技术正在迅猛发展，人教版教材适应时代发展的需要在选修3-1“恒定电流”一章第10节增加数字电路中最基本的逻辑电路——“简单的逻辑电路”作为高二学生的学习内容。笔者在几轮的高中物理教学中总结了学生在这部分知识学习中经常出现的一些问题，从出现问题中探寻其根源并寻求相应的对策。
一、不理解“0”和“1”的含义，真值表书写出现错误
书写真值表看似简单，但是往往会因为学生没能搞明白哪个是门的输入端，门的输入端“0”、“1”表示的是什么而导致错误。
例1 如图1是一个应用某逻辑电路制作的简单车门报警电路图。图中的两个按钮开关
分别装在汽车的两道门上。只要其中任何一个开关处于开路状态，发光二极管（报警灯）就发光。请你根据报警装置的要求，列出该门电路的真值表并指出是何种门电路。
常见问题：在这道题真值表书写上，不少学生以电键断开为“0”，闭合为“1”，以发光二极管不发光为“0”，发光为“1”，得到的真值表如表1所示，结果根据真值表得到的结论是“与非”门。
问题分析及对策：本题的正确答案是“或”门，为什么有这么多同学写出错误的真值表呢？笔者和学生交流后了解到，学生是模仿课本得到如上的真值表。课本以如图2所示的“与”逻辑电路中电键断开为“0”，闭合为“1”，得出了如下页图3所示的“与”门电路真值表。学生囫囵吞枣，依葫芦画瓢，出现错误也就不奇怪了。
如果只是普通意义的二值逻辑，可以对条件的有或无定义为“1”和“0”，也可以定义为“0”和“1”。而在逻辑电路中不能以开关的通断定义“1”和“0”，要以逻辑门的输入信号为条件，即：输入信号为高电平时定义为“1”，低电平时定义为“0”。同样的，逻辑门输出端信号为高电平时定义其输出为“1”，低电平时定义为“0”。
鉴于此，在课堂教学时教师必须向学生交代清楚以下几点：从逻辑关系看，门电路的输入端或输出端只有两种状态；无信号以“0”表示，有信号以“1”表示，也可以这样规定低电平为“0”，高电平为“1”。在数字电路中的5V（或5V左右）电源，通常用1来表示，也称为高电平，接地用0来表示，称为低电平。其实这并不一定是5V和0V，应当理解为接近5V为高电平，接近0V为低电平。
所以，本题两个门电路输入端以及其输出端都应以电势高低作为门电路的输入、输出，即低电平用“0”表示，高电平用“1”表示。这样只要某个电键断开，相应门电路输入端即为高电平“1”，输出端输出高电平“1”，发光二极管（报警灯）就会导通而发光。
得到的真值表如表4所示，它反映的是“或”门的特性。
另外还有一个细节问题，一些学生书写真值表时顺序混乱。这里需要指出的是真值表输入（即门电路的条件）的书写最好按照二进制从小到大书写，这样显得有条理。
二、电路结构看不明白，电阻的调节无从下手
本节是“恒定电流”一章的内容，学生在前面九节的学习中，对串并联电路的知识如数家珍，分析电路结构也得心应手。在本节学习中初学者很自然地进行知识的“迁移”，把门电路等同于电路中的一个纯电阻，导致电路结构分析错误。
（1）要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电铃响起。在图中虚线处应该接入怎样的元件？
（2）为什么温度高时电铃会被接通？
（3）为了提高电路的灵敏度，即将报警温度调得稍低些，R的值应该大一些还是小一些？
常见问题1：初学者会把门电路与电铃看成串联电路然后与热敏电阻并联，因此他们觉得只要门电路与电铃分得的电压足够大，电铃一定会响。
常见问题2：不能够准确判断出报警温度调得低些，R应该如何调节？
问题1分析及对策：导致这样的错误主要是学生对电路结构看不懂，对什么是门电路搞不清。与交直流电路中的电路图不同，在涉及门电路的电路图中，表示的是电路中的逻辑关系，通常不把电流的通路、门电路的内部器件完整地画出来。如下页图5所示为课本所呈现的门电路演示实验电路图，可以看到门电路内部有二极管、电阻等元件，而且门电路本身要能工作还必须依赖电源。当然目前广泛应用的是将元件集成在一块硅片上的集成电路，课本所呈现的如下页图6所示的电路中，14个引脚中第14号是公共电源线，第7号是公共地线。在分析含有门电路的电路时，应当注意区分控制电路与逻辑电路，切记不能把门电路看成是一个用电器。
建议教师在教学时认真做好演示实验，通过演示实验揭开“门”的神秘面纱，同时做好实验的分析。
问题2分析及对策：第三问电阻R的调节学生也容易犯晕，其实课本交代得非常清楚。在此教师需要强调的是，两次电铃报警时输入端的
，为低电平，“非”门的输出端为高电平，电铃报警，从而引导学生从串联电路的特点得出必须同步调大R的阻值。即本题的关键是抓住电路R、
阻值“同步变化”的特点。
三、基本门电路种类的判断问题，跟着感觉走导致失误
在习题中判断电路中是哪种门电路时，不少同学习惯从门电路的逻辑关系判断。这样的判断方法在解决一些问题时的确获得成功，学生尝到“甜头”，因此碰到类似问题便一概如此。其实这样的判断并不严谨甚至会导致错误。
（A）与门（B）或门
（C）或非门（D）与非门
常见问题：很多学生看到“当射向光敏电阻
和
的任何一束光线被遮挡时，都会引起警铃发声”就认定这是一个“或”逻辑，认为这一定是“或”门。
问题分析及对策：本题是高二某次考试的考题，考查学生对串并联电路和逻辑电路的理解。笔者统计发现，全年级选择正确答案A的仅22.5％，而选择B的学生占44.9％。
当光照射光敏电阻时，电阻减小，门电路的两个输入端为高电平1。如果有一个光敏电阻的光被挡住，则电阻变大，输入端变为低电平0，此时警铃发声，那么输出端变为0。写出真值表为：
因此是与门电路，正确答案为A。
问题就在于学生从条件上判断并不严谨，如果事件（警铃不发声）的条件是光敏电阻和都要有光射到，两个条件缺一不可，那么从这个角度就是与门电路。在平时教学中教师要做好表率，通过认真书写真值表来判断电路是哪一类门电路。这样严谨的做法保证了解题的正确性，同时也能发挥示范作用，帮助学生养成依据书写的真值表来判断门电路类型的良好习惯。