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2023-2024-2学期PBL公开课案例分享4(信息工程学院 林宁)

课程基本信息

学院

信息工程学院

教师姓名

林宁

课程名称

数字逻辑电路

授课时间

2024-4-26 8:20-9:50

课程类别

专业基础课

学分/学时

3/48

授课对象

22计算机科学与技术专业学生

授课学期

2023-2024-2

PBL教学

本次课主题

组合逻辑电路设计

学习目标

1.由实际逻辑问题设计出真值表;

2.由真值表写出逻辑表达式,进一步化简输出逻辑表达式;

3.由逻辑表达式在Multisim软件画出电路图;

4.主动学习、团队协作解决电路问题,提高自身创新意识。

教学设计

1.提出问题(5分钟)

在飞机的飞行控制系统中,安装了飞行控制计算机(FCC),单个FCC一旦出现故障或给出错误指令,这将对飞机飞行安全造成不可预估的后果,因此,在飞行控制系统中会安装多个FCC, 以避免单个FCC故障或错误指令导致灾难性的后果。

多个FCC协同控制时,每个FCC都会根据传感器的数据计算飞行指令,但不可能每个FCC总是给出一致的指令。

如何破解FCC指令不一致的问题,以提高飞机飞行的安全性?

2. 小组完成任务(40分钟)

组内开展问题分析,制定决策机制,列出逻辑函数式,求最简式,在Multisim上画电路图验证。

3. 小组分享成果(20分钟)

每个小组选取代表介绍问题分析,决策机制,真值表,最简式,演示电路设计成果。

4. 知识讲授、问题解决方法与总结(15分钟)

问题分析:

假设有4飞行控制计算机(FCC)分别表示为A,B,C,D,其中A为主FCC。决策机制为,4个FCC同意,或3个FCC同意,或2个FCC同意且其中一个为A,那么决策的结果为通过,否则不通过。

运用相关知识解决问题:

1)四个FCC的真值表。

A

B

C

D

F


A

B

C

D

F

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2)列出逻辑表达式

3)卡诺图化简,演示求最简式过程

4)求出最简式

与或式

5)在Multisim软件上展示电路

与或式电路:(略,通过Multisim软件演示设计的电路)

最简式的优势:

①节省元器件降低电路成本

② 提高电路可靠性

③ 减少连线制作方便

思政点创新意识:本次课的方法提高了系统的容错能力,从而增强了飞行的安全性。

在追求最简式的同时,要敢于突破传统思维,探索新的设计方法和理念,以提高电路的性能和降低成本这提高了系统的容错能力,从而增强了飞行的安全性。

举例:原式可以变换为,使用与非门可以提高电路运算速度。

课后要求:每个小组把解决问题的设计文档、实现的电路图等设计过程材料,提交到对分易每小组提交一份即可,文档中注明成员。

教学反思

1.本次PBL课程,严格按照教学设计时间安排完成了教学任务,时间比较紧凑。

2.老师提出问题后,10个小组都积极开展问题的分析,商讨对策,但也有少数小组成员没有积极参与到小组的学习过程中,后面还需进一步改进小组学习策略,积极发挥小组长的作用,明确每位小组成员的任务,促使所有成员积极参与到问题的解决过程中。

3.从小组解决问题的情况来看,有6个小组能按照组合逻辑电路设计流程完成了问题的解决,6个小组产生了3种不同的解决方法,其中1个小组突破传统求最简式的思维,全部使用与非门元件实现了问题解决,提高了电路的速度,这是意料之外的解决方法,说明学生具备敢于突破的创新思维。

4.对没有完成问题解决的4个小组,选取了2个小组进行了展示,从展示情况来看这些小组基本能完成问题分析、制定决策机制、画真值表,但有的小组在化简时出现了错误,也有的小组来不及在Multisim软件上实现电路。在以后得PBL课程中需多关注解决问题有困难的小组,通过引导的方式帮助他们完成问题的解决。


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