План урока по теме "Логические элементы компьютера"
план-конспект урока по информатике и икт (9 класс) по теме

Класс: 9 

Раздел: Математические основы информатики

Тема: Логические элементы

Планируемые результаты:

личностные:

формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию;

формирование осознанного, уважительного и доброжелательного отношения к другому человеку; готовности и способности вести диалог с другими людьми и достигать в нём взаимопонимания;

освоение социальных норм, правил поведения, ролей и форм социальной жизни в группах и сообществах;

формирование коммуникативной компетентности в общении и  сотрудничестве со сверстниками и взрослыми;

метапредметные:

умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в учёбе и познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности;

умение соотносить свои действия с планируемыми результатами, осуществлять контроль своей деятельности в процессе достижения результата, определять способы  действий в рамках предложенных условий и требований, корректировать свои действия в соответствии с изменяющейся ситуацией;

умение оценивать правильность выполнения учебной задачи,  собственные возможности её решения;

владение основами самоконтроля, самооценки, принятия решений и осуществления осознанного выбора в учебной и познавательной деятельности;

умение  определять понятия, устанавливать причинно-следственные связи, строить  логическое рассуждение, умозаключение  и делать выводы;

умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач;

формирование и развитие компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий;

предметные:

понимание назначения и принципов действия основных логических элементов и простейших логических схем компьютера.

Тип урока: Изучение нового материала

Оборудование: ПК учителя, ПК учеников, проектор

Программное обеспечение: MS Excel и модель «Логические элементы», выполненная в MS Excel

Список литературы и Интернет-ресурсов

1. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования.
2. Фундаментальное ядро содержания общего образования / Рос. акад. наук, Рос. акад. образования; под ред. В. В. Козлова, А. М. Кондакова. — 4-е изд., дораб. — М. : Просвещение, 2011. — 79 с.
3. Босова Л.Л. Информатика и ИКТ: учебник для 9 класса / Л.Л.Босова. – 2-е изд., испр.– М.: Бином. Лаборатория знаний, 2013 г.

Урок 1

Ход урока:

1. Организационный момент.

Цель: создание рабочей обстановки на уроке.

УУД:

регулятивные:

волевая саморегуляция;

коммуникативные:

умение интегрироваться в группу сверстников и строить продуктивное взаимодействие и сотрудничество со сверстниками и взрослыми.

2. Актуализация знаний.

Цель: подготовка учащихся к восприятию нового материала.

УУД:

познавательные:

умение структурировать знания; умение осознанно и произвольно строить речевое высказывание в устной и письменной форме; определение основной и второстепенной информации;

анализ объектов; построение логической цепи рассуждений, доказательство;

коммуникативные:

умение слушать и вступать в диалог, участвовать в коллективном обсуждении проблем, интегрироваться в группу сверстников и строить продуктивное взаимодействие и сотрудничество со сверстниками и взрослыми; умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами и условиями коммуникации.

Для достижения поставленной цели учитель может задать следующие вопросы:

Какое устройство является основным в компьютере?

Какие функции выполняет процессор?

Что входит в состав процессора?

и должен добиться следующих ответов:

Основным устройством в компьютере является процессор, который выполняет обработку данных и управление работой других устройств.

В состав процессора входят арифметико-логическое устройство и устройство управления.

3. Изучение нового материала.

Цель: формирование представления о назначении и принципах действия основных логических элементов.

УУД:

регулятивные:

целеполагание; планирование; прогнозирование; коррекция; оценка; волевая саморегуляция;

познавательные:

самостоятельное выделение и формулирование познавательной цели; поиск и выделение необходимой информации; знаково-символические действия; умение структурировать знания; умение осознанно и произвольно строить речевое высказывание в устной и письменной форме; выбор наиболее эффективных способов решения задач в зависимости от конкретных условий; рефлексия способов и условий действия, контроль и оценка процесса и результатов деятельности; анализ объектов; синтез как составление целого из частей, установление причинно-следственных связей, построение логической цепи рассуждений, доказательство; выдвижение гипотез и их обоснование.

коммуникативные:

планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками; постановка вопросов; разрешение конфликтов; управление поведением партнера; умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами и условиями коммуникации.

На этом этапе урока можно выделить несколько ключевых моментов: постановка учебной задачи, сообщение темы урока и собственно изучение нового материала.

1. Постановка учебной задачи. Учитель ставит вопросы:

Почему главное устройство компьютера называется арифметико-логическим?

Каково его назначение? Как оно устроено?

Почему на уроках информатики мы изучаем вопросы алгебры логики?

Ученики пытаются дать ответы на поставленные вопросы.

2. Сообщение темы урока. Поправляя и обобщая рассуждения учащихся, учитель говорит о том, что процессы, происходящие в арифметико-логическом устройстве, подчиняются законам алгебры логики и сообщает тему урока: «Логические элементы».
3. Изучение нового материала.

Что же представляют собой логические элементы? Чтобы понять это, вспомним логические операции, которые мы изучили.

Рисунок 1. Заготовки для составления таблиц истинности логических операций ИЛИ, И, НЕ

Учитель выводит на экран таблицы.

Ученики дают определения и заполняют таблицы истинности для дизъюнкции, конъюнкции и отрицания, отображенные на экране.

Далее учитель дает определение логическим элементам И, ИЛИ, НЕ и демонстрирует и их работу с помощью модели, выполненной в MS Excel. При этом он ведет диалог с учащимися, которые прогнозируют результат на выходе элемента в зависимости от значений входных сигналов. Следует отметить, что логические элементы рассматриваются как «черные ящики».

Рисунок 2.  Модели логических элементов

4. Применение полученных знаний.

Цель: научить применять теоретические знания для решения практических задач.

УУД:

регулятивные:

целеполагание; составление плана и последовательности действий; прогнозирование; контроль; коррекция; оценка;  волевая саморегуляция.

познавательные:

самостоятельное выделение и формулирование познавательной цели; поиск и выделение необходимой информации; знаково-символические действия; умение структурировать знания; умение осознанно и произвольно строить речевое высказывание в устной и письменной форме; выбор наиболее эффективных способов решения задач в зависимости от конкретных условий; рефлексия способов и условий действия, контроль и оценка процесса и результатов деятельности; извлечение необходимой информации; определение основной и второстепенной информации; анализ объектов; синтез; построение логической цепи рассуждений, доказательство; выдвижение гипотез и их обоснование.

коммуникативные:

планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками; сотрудничество в поиске и сборе информации; разрешение конфликтов — выявление, идентификация проблемы, поиск и оценка альтернативных способов разрешения конфликта, принятие решения и его реализация; управление поведением; умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами и условиями коммуникации.

Учитель объясняет, что из логических элементов собираются логические схемы, выполняющие логические и арифметические операции, а также обеспечивающие хранение информации.

Как это происходит?

Рассмотрим операцию сложения однозначных двоичных чисел.

Для объяснения материала используется заготовка «Логические элементы», выполненная в MS Excel.

Вначале рассматривается операция сложения однозначных двоичных чисел и акцентируется внимание учащихся на том, что результат сложения может быть двузначным числом, т.е. возникает перенос в старший разряд. Для наглядности используем фрагмент заготовки

Рисунок 3. Таблица сложения однозначных двоичных чисел

Наша задача состоит в том, чтобы построить логическую схему, выполняющую данную операцию. Какой должна быть эта схема?

В результате поиска ответа на поставленный вопрос приходим к выводу, что искомая схема должна состоять из двух частей: одна из них служит для получения результата в младшем разряде суммы, другая – для переноса.

Как вы думаете, какая из этих составляющих будет более простой?

В процессе обсуждения приходим к выводу, что перенос может быть реализован с помощью логического элемента И. Иллюстрируем получение переноса с помощью заготовки.

Рисунок 4. Фрагмент заготовки «Логические элементы», иллюстрирующий получение переноса

Учитель резюмирует: часть схемы, выполняющую перенос, мы имеем. Построение схемы для получения значения младшего разряда суммы является более сложной задачей, которую мы будем решать на следующем уроке.

5. Закрепление полученных знаний.

Цель: проверка понимания, а также качества и уровня первичного усвоения материала; коррекция полученных знаний.

УУД:

регулятивные: контроль; коррекция; оценка — выделение и осознание учащимся того, что уже усвоено и что еще подлежит усвоению, осознание качества и уровня усвоения.

познавательные: формулирование проблемы и самостоятельное создание способов ее решения;

выбор наиболее эффективных способов решения задач в зависимости от конкретных условий; рефлексия способов и условий действия, контроль и оценка процесса и результатов деятельности;

анализ и синтез; выдвижение гипотез и их обоснование; построение логической цепи рассуждений, доказательство;

коммуникативные:

планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками; инициативное сотрудничество в поиске и сборе информации; разрешение конфликтов; принятие решения и его реализация; управление поведением партнера.

Для закрепления полученных знаний учащимся предлагается видоизмененное задание №16 на стр. 41 учебника:

Постройте логическую схему для выражения F=˥A&˥B.

Работа выполняется в парах, один ученик решает задачу у доски с целью проверки, объяснения и корректировки решения в случае необходимости.

6. Задание на дом: п. 1.3.6 учебника и записи в тетради; Рабочая тетрадь, № 66.
7. Оценка работы учащихся на уроке, выставление оценок.

Урок 2

Примечание. Тема урока и планируемые результаты те же, что и на Уроке 1. 

Ход урока:

1. Организационный момент.

Цель: создание рабочей обстановки на уроке.

УУД:

регулятивные:

волевая саморегуляция;

коммуникативные:

умение интегрироваться в группу сверстников и строить продуктивное взаимодействие и сотрудничество со сверстниками и взрослыми.

2. Актуализация знаний.

Цель: подготовка учащихся к восприятию нового материала

УУД:

познавательные:

умение структурировать знания; умение осознанно и произвольно строить речевое высказывание в устной и письменной форме; определение основной и второстепенной информации;

анализ объектов; построение логической цепи рассуждений, доказательство;

коммуникативные:

умение слушать и вступать в диалог, участвовать в коллективном обсуждении проблем, интегрироваться в группу сверстников и строить продуктивное взаимодействие и сотрудничество со сверстниками и взрослыми; умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами и условиями коммуникации.

Достижение поставленной цели может быть организовано следующим образом:

Вопрос: Какое назначение имеют логические элементы?

Задание: На экран выводятся условные обозначения логических элементов. Учащиеся должны и назвать их объяснить, как они работают.

Самостоятельная работа по вариантам:

Составьте таблицу истинности для логического выражения и сравните ее с таблицей сложения однозначных двоичных чисел, рассмотренной на предыдущем уроке.

Вариант 1: F=B&(˥A∨˥B)

Вариант 2: F=A&(B∨˥B)

Вариант 3: F=A&(A∨B∨C)

Вариант 4: F= A&˥B∨ ˥A&B

Вопрос: Сравните значения логической функции, полученные вами, со значениями младшего разряда суммы двоичных чисел, которые мы рассматривали на предыдущем уроке. В каком варианте значения логической функции совпадают со значениями младшего разряда суммы двоичных чисел?

Ответ: В варианте №4.

Учитель демонстрирует  на экране (или записывает на доске) выражение

F= A&˥B∨ ˥A&B и таблицу истинности для этого выражения:

Рисунок 5. Таблица истинности для выражения F= A&˥B∨ ˥A&B

3. Изучение нового материала.

Цель: формирование представления о принципе действия полусумматора.

УУД:

регулятивные:

целеполагание; планирование; прогнозирование; коррекция; оценка; волевая саморегуляция;

познавательные:

самостоятельное выделение и формулирование познавательной цели; поиск и выделение необходимой информации; знаково-символические действия; умение структурировать знания; умение осознанно и произвольно строить речевое высказывание в устной и письменной форме; выбор наиболее эффективных способов решения задач в зависимости от конкретных условий; рефлексия способов и условий действия, контроль и оценка процесса и результатов деятельности; анализ объектов; синтез как составление целого из частей, установление причинно-следственных связей, построение логической цепи рассуждений, доказательство; выдвижение гипотез и их обоснование.

коммуникативные:

планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками; постановка вопросов; разрешение конфликтов; управление поведением партнера; умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами и условиями коммуникации.

1. Постановка учебной задачи.

Продолжим построение логической схемы, реализующей операцию сложения однозначных двоичных чисел, начатой нами на предыдущем уроке.

Вопрос: Какую часть схемы мы уже построили?

Ответ: Для выполнения переноса.

Вопрос: Какую часть схемы нам предстоит построить?

Ответ: Для получения младшего разряда суммы.

Вопрос: Какая логическая функция соответствует этой арифметической операции?

Ответ: F= A&˥B∨ ˥A&B

Вопрос: К чему же сводится решение нашей задачи?

Ответ: К построению логической схемы, реализующей данную функцию.

2. Решение поставленной задачи.

Вопрос: Какие логические элементы будут входить в состав этой схемы?

Обсуждая ответы, приходим к выводу: потребуются инверторы, конъюнкторы и дизъюнктор.

Вопрос: Как они должны быть соединены?

Учитель показывает, с чего надо начинать построение схемы: Есть два входных сигнала А и В. Сигнал В поступает на инвертор.

Ученики должны продолжить построение схемы. Учитель следит за работой учащихся.

Рисунок 6. Начало искомой логической схемы

Выбрав наиболее близкий к искомой схеме вариант, учитель предлагает ученику, разработавшему эту схему, нарисовать ее на доске. Схема уточняется и зарисовывается в тетрадях.

Затем демонстрируется модель полусумматора. На входы А и В подаются сигналы и отслеживаются выходные сигналы на каждом из логических элементов и на выходе схемы.

Рисунок 7. Модель полусумматора

Итак, мы разработали составные части логической схемы для выполнения операции сложения однозначных двоичных чисел. Соединив их, мы получим схему двоичного сумматора.

Рисунок 8. Двоичный сумматор

4. Закрепление полученных знаний.

Цель: проверка понимания, а также качества и уровня первичного усвоения материала; коррекция полученных знаний.

УУД:

регулятивные: контроль; коррекция; оценка — выделение и осознание учащимся того, что уже усвоено и что еще подлежит усвоению, осознание качества и уровня усвоения.

познавательные:

рефлексия способов и условий действия, контроль и оценка процесса и результатов деятельности;

построение логической цепи рассуждений, доказательство;

коммуникативные:

планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками; инициативное сотрудничество в поиске и сборе информации; разрешение конфликтов; принятие решения и его реализация; управление поведением партнера.

Для закрепления полученных знаний используется модель двоичного сумматора. Учащиеся должны проследить изменение входных сигналов по схеме и предсказать значение выходного сигнала. Предсказанные значения проверяем на модели.

5. Задание на дом: п. 1.3.6 учебника и записи в тетради.
6. Оценка работы учащихся на уроке, выставление оценок.