榆林学院：《数字电子技术基础》课程授课教案（教学设计）逻辑函数的卡诺图化简法

逻辑函数的卡诺图化简法教学设计课程名称：数字电子技术基础高燕主讲老师：，学校：榆林学院

逻辑函数的 卡诺图化简法 教学设计 课程名称： 数字电子技术基础 主讲老师： 高燕 学 校： 榆林学院

课程基本信息课程名称数字电子技术基础授课章节2.5.2逻辑函数的卡诺图化简法教学对象物联网工程、计算机科学与技术本科二年级学生学时学分44学时（其中实验8学时），2.5学分先修课程电路基础、模拟电子技术基础高燕主讲教师联系电话18909125518参赛学校榆林学院二、学情分析①基本逻辑门电路学生已知②逻辑函数的表示方法③逻辑代数的基本公式和定理学生未知①逻辑函数化简思想②卡诺图法①卡诺圈怎么画学生想知②如何用卡诺图法化简逻辑函数①思维活跃学生特点②不喜欢“满堂灌”课堂③自主学习能力不强④学习能力差异大三、教学目标设计知识目标①描述逻辑函数化简的目的②列出逻辑函数化简的两种基本方法及其优缺点③描述卡诺图法化简原理能力目标①会正确画卡诺图圈②会利用卡诺图法对逻辑函数进行化简素质目标①在师生互动中及时给学生以表扬和激励，让学生体会学习的快乐，树立学生学好数字电子技术的自信心，进一步培养学生的学习兴趣。②依托课上安排的小组讨论，培养学生思考总结，团队合作的意识与能力。③通过对不同化简方案的比较培养学生工程思维和严谨作风。④通过引入其它化简逻辑函数的方法，培养学生进行科学探索的精神

1 一、 课程基本信息 课程名称 数字电子技术基础 授课章节 2.5.2 逻辑函数的卡诺图化简法 教学对象 物联网工程、计算机科学与技术本科二年级学生 学时学分 44 学时（其中实验 8 学时），2.5 学分 先修课程 电路基础、模拟电子技术基础 主讲教师 高燕 联系电话 18909125518 参赛学校 榆林学院 二、 学情分析 学生已知 ① 基本逻辑门电路 ② 逻辑函数的表示方法 ③ 逻辑代数的基本公式和定理 学生未知 ①逻辑函数化简思想 ②卡诺图法 学生想知 ① 卡诺圈怎么画 ② 如何用卡诺图法化简逻辑函数 学生特点 ① 思维活跃 ② 不喜欢“满堂灌”课堂 ③ 自主学习能力不强 ④ 学习能力差异大 三、 教学目标设计 知识目标 ① 描述逻辑函数化简的目的 ②列出逻辑函数化简的两种基本方法及其优缺点 ③描述卡诺图法化简原理 能力目标 ① 会正确画卡诺图圈 ②会利用卡诺图法对逻辑函数进行化简 素质目标 ①在师生互动中及时给学生以表扬和激励，让学生体会学习的快乐， 树立学生学好数字电子技术的自信心，进一步培养学生的学习兴趣。 ②依托课上安排的小组讨论，培养学生思考总结，团队合作的意识与 能力。 ③通过对不同化简方案的比较培养学生工程思维和严谨作风。 ④通过引入其它化简逻辑函数的方法，培养学生进行科学探索的精神

四、教学重难点及处理重点①卡诺图化简逻辑函数的原理②卡诺图法应用实例难点①卡诺圈怎么画②卡诺图法应用实例重点①处举一个具体的利用卡诺图化简的例子，并和公式法化简法相互验证，理方法让学生明白是怎么通过画卡诺圈就能达到化简函数的目的。难点①卡通过SPOC学习，由学生自己总结画卡诺圈的五大原则；诺圈怎么画卡诺圈相关随堂练习；画进行卡诺图法化简小游戏；通过利用卡诺图法把一个较为复杂的电路简化为一个较为简单的电重点②难点②处理路，让学生掌握利用卡诺图法进行化简逻辑函数的方法，了解简化电路的过程。五、教学媒体与资源选择知识点学习目标媒体资源使用方式掌握卡诺图法卡诺图特点动画展示；演示-举例-对比-拓展卡诺圈画法动画演示；卡诺圈的错误画法纠正演示；通过例题，体会公式法和卡诺图法的优缺点；引入其它化简方法相关科研论文卡诺图法理解通过例题，和公式法进行对比，举例-讲解一思考原理领会卡诺图化简思想，以及与公式法的异同；理解化简逻辑通过表格对不同化简方案进行对思考-总结函数目的比，并找出最优方案，让学生深入理解进行逻辑函数化简的目的

2 四、 教学重难点及处理 重点 ①卡诺图化简逻辑函数的原理 ②卡诺图法应用实例 难点 ①卡诺圈怎么画 ②卡诺图法应用实例 重点①处 理方法 举一个具体的利用卡诺图化简的例子，并和公式法化简法相互验证， 让学生明白是怎么通过画卡诺圈就能达到化简函数的目的。 难点①卡 诺圈怎么 画 通过 SPOC 学习，由学生自己总结画卡诺圈的五大原则； 画卡诺圈相关随堂练习； 进行卡诺图法化简小游戏； 重点②难 点②处理 通过利用卡诺图法把一个较为复杂的电路简化为一个较为简单的电 路，让学生掌握利用卡诺图法进行化简逻辑函数的方法，了解简化电 路的过程。 五、教学媒体与资源选择 知识点 学习目标 媒体资源 使用方式 卡诺图法 掌握 卡诺图特点动画展示； 卡诺圈画法动画演示； 卡诺圈的错误画法纠正演示； 通过例题，体会公式法和卡诺图 法的优缺点； 引入其它化简方法相关科研论文 演示-举例-对比-拓 展 卡诺图法 原理 理解 通过例题，和公式法进行对比， 领会卡诺图化简思想，以及与公 式法的异同； 举例-讲解- 思考 化简逻辑 函数目的 理解 通过表格对不同化简方案进行对 比，并找出最优方案，让学生深 入理解进行逻辑函数化简的目的 思考-总结

六、创新点(一)混形成线上、线下、实践教学三位一体的教学模式，如图1所示。三者合式教学互为反馈，互为有益补充。实践动手能力三位一体线上线下综合能力基础知识图1教学模式利用SPOC模式，要求学生在课前完成相关知识点视频和资料的线上环1.学习，进行充分的课前预习，也解决了学生学习差异化问题。同时，节视频中还会嵌入测试题，便于教师掌握学生的预习情况。卡诺图法榆林学院化简逻辑函数的目的化简逻辑函数的方法应用实例卡诺图法三步走写出表达式画好卡诺圈填充卡诺图主讲人：高燕图2SPOC视频截图

3 六、创新点 （一）混 合式教学 形成线上、线下、实践教学三位一体的教学模式，如图 1 所示。三者 互为反馈，互为有益补充。 图 1 教学模式 利用 SPOC 模式，要求学生在课前完成相关知识点视频和资料的 学习，进行充分的课前预习，也解决了学生学习差异化问题。同时， 视频中还会嵌入测试题，便于教师掌握学生的预习情况。 图 2 SPOC 视频截图 1．线上环 节

任务点2.5.2逻辑阅数的卡诺图化简法ck.mp4单选题在下面的卡诺图中最少需要个卡诺OAiOB、4C5图3SPOC视频中嵌入的测试题图中最少需要个卡诺圈。A.3B.4学生姓名2学号工号答错次数31912230110李彦龙31912230139王升明2251912230116张尧61912230141程佳莹271912230111左安琪1181912230142何敖91912230146万琪1101912230148李嘉宁1111912230117郭佳欣11121912230134邱吉吉1131912230114杜晨图4SPOC视频中嵌入测试题答题情况教师可以实时在学习通平台后台看到学生的视频学习情况，包括反比等信息。路#MR看R欢联+质比RARaRRS2aBPIH101$ox+-图5SPOC视频观看情况

4 图 3 SPOC 视频中嵌入的测试题 图 4 SPOC 视频中嵌入测试题答题情况 教师可以实时在学习通平台后台看到学生的视频学习情况，包括 反刍比等信息。 图 5 SPOC 视频观看情况

同时，教师会发布学习难点调查问卷，了解学生觉得学习有困难的地方，在线下的授课环节会进行重点讲授。6.8C1143变控系送图6学习难点问卷调查课中教师依据学习难点调查问卷中收集到的学习难点和教学重点2.线下环节进行针对性讲授，大部分的时间利用学习通平台提供的多种互动手段展开关于重难点随堂练习，分组讨论，小游戏，创意视频展示，抢答等等互动。通过反复练习以及对易错题的改正掌握重难点，同时提升课堂参与度和趣味性。图7线下授课环节

5 2.线下环 节 同时，教师会发布学习难点调查问卷，了解学生觉得学习有困难 的地方，在线下的授课环节会进行重点讲授。 图 6 学习难点问卷调查 课中教师依据学习难点调查问卷中收集到的学习难点和教学重点 进行针对性讲授，大部分的时间利用学习通平台提供的多种互动手段 展开关于重难点随堂练习，分组讨论，小游戏，创意视频展示，抢答 等等互动。通过反复练习以及对易错题的改正掌握重难点，同时提升 课堂参与度和趣味性。 图 7 线下授课环节

OSHOTONMINOTE图8分组讨论情景1SHOTONMINOTE图9分组讨论情景2F=4CD+BC+ED+AB+4C-3C R的4力CR: 4雅药n+528.B-C+DC8C+4D+C+aD36人81.8%MAK图10随堂练习题回答情况课后教师把作业和章节小测试发布在平台上，让学生限时完成。依据作业的完成情况，了解学生的知识点掌握情况，便于对后续教学进行调整和改进

6 图 8 分组讨论情景 1 图 9 分组讨论情景 2 图 10 随堂练习题回答情况 课后教师把作业和章节小测试发布在平台上，让学生限时完成。 依据作业的完成情况，了解学生的知识点掌握情况，便于对后续教学 进行调整和改进

第八章小测式第七章小测试第六章小测试考间：2020-00-2610-07号划间：2020-05-0916:45至2020-05-19.14:44-30 11:06零码:2020-06-02 17:12至2020-06-06 23:10考试任销面分比：0%考试任务点百分化：0%老试性费点直经比：09微交载：5/42提交数：42/42提交载：42/42优寿：进行中状态：老过期找荐：已过期0un第五章小测试（1)第三章小测试第二章小测试（2)考时间：2020-04-14 2031至2020-04-18 23:30考销：2020-04-0115:14室2020-04-0423:13考间; 2020-03-17 20:10至2020-03-2121:10考试任务点分比0%考试任费点百分比：0%专证任务点百分比：0%授交费：42/42提变数：.42/42情变数：42/42#态：过期态：B过期找态: B期福祥图11作业完成情况教师依据学生在课程中的表现在学习通平台上进行积分奖励。学生可以实时的在学习通上看到自己在班级中的综合成绩排名情况，发现自己的不足之处，督促他们在后续的学习过程好好努力，赶上班级的整体进度。作业签到设空互动课程视频讨论考试、序号?T综合成线+学生姓名学号/号←t(25%)(10%)(15%)(20%)(20%)(10%)1215.020.0207.171.2191223014025.020.0202摄婷191223010725.00.915.06.269.13马文烤25.01.214.2520.02.05.968.3519122301504祝明0.715.020.0205.668.3191223010325.0205.1杜佳茶191223013125.01.014.9320.068.03宇15.020.02.04.967.96191223012625.01.0李海宁14.6220.02.06.567.37191223014823.081.18吉吉191223013421.151:315.020.02.06265.65图12综合成绩排名情况3.实践教采用项目驱动的方式在实验室展开，利用Proteus仿真软件，数学字电子技术试验箱、各类集成芯片、万用表等等仪器和器件，把课本中的理论知识和实际需求相结合，变成一个个能够看得见，摸得着的实物电路。既提高了学生的动手能力，又培养了学习成就感。同时，教师可以依据学生仿真电路和搭建实物电路情况，了解学生掌握程度，并进行教学反思，调整后续课程讲授重点。例如，学生在利用优先编码器741s148制作医院紧急呼叫系统的时候，因为忘记连接使能输入端，导致结果不正确。在接下来的线下课程里，就可以针对这一点强调使能端的重要性和用途。在有了失败7

7 3．实践教 学 图 11 作业完成情况 教师依据学生在课程中的表现在学习通平台上进行积分奖励。学 生可以实时的在学习通上看到自己在班级中的综合成绩排名情况，发 现自己的不足之处，督促他们在后续的学习过程好好努力，赶上班级 的整体进度。 图 12 综合成绩排名情况 采用项目驱动的方式在实验室展开，利用 Proteus 仿真软件，数 字电子技术试验箱、各类集成芯片、万用表等等仪器和器件，把课本 中的理论知识和实际需求相结合，变成一个个能够看得见，摸得着的 实物电路。既提高了学生的动手能力，又培养了学习成就感。 同时，教师可以依据学生仿真电路和搭建实物电路情况，了解学 生掌握程度，并进行教学反思，调整后续课程讲授重点。 例如，学生在利用优先编码器 74ls148 制作医院紧急呼叫系统的 时候，因为忘记连接使能输入端，导致结果不正确。在接下来的线下 课程里，就可以针对这一点强调使能端的重要性和用途。在有了失败

经验的基础上，学生知识能够很好的完成内化，对于知识点的记忆更为深刻。图13实验课进行中8图14仿真电路图15实物电路(二) 以教学方法方面，采用翻转课堂模式，把学生作为课堂主体，教师学生为中从旁引导，启发，掌控课堂节奏和教学进度。心教学内容方面重构课程内容，遵循学生进行知识学习的过程。例如在逻辑函数的卡诺图化简法课程讲授中，课本中原有的学习内容顺

8 经验的基础上，学生知识能够很好的完成内化，对于知识点的记忆更 为深刻。 图 13 实验课进行中 图 14 仿真电路 图 15 实物电路 （二）以 学生为中 心 教学方法方面，采用翻转课堂模式，把学生作为课堂主体，教师 从旁引导，启发，掌控课堂节奏和教学进度。 教学内容方面重构课程内容，遵循学生进行知识学习的过程。例 如在逻辑函数的卡诺图化简法课程讲授中，课本中原有的学习内容顺

序如图16所示。逻辑函数两种逻辑函数化卡诺图化简法化简目的简方法及优缺点原理及应用图16原有学习内容顺序重构内容之后的学习内容顺序如图17所示。引入公式法化简发现公式法缺点卡诺图化简法原理逻辑函数例子引入卡诺图法卡诺图化简得出逻辑发现卡诺图引出更优的函数化简法应用及方法局限性化简方法目的案比较图17重构后授课内容顺序内容重构之后，由浅入深，逐层推进，更符合学生认知过程。通过把两种化简方法应用于同一个实例让学生自己发现两种方法的优缺点：通过卡诺图法不同化简方案比较让学生领会逻辑函数化简的目的是什么；通过发现卡诺图法的不足之处，顺利引入更优的化简逻辑函数的方法。课堂变得更有启发性，更有深度和挑战度。(三) 课从工业设计以及工程实践的角度，对比分析组合逻辑电路设计的程思政不同方案，在各种设计方案中找到最优方案，培养学生初步的工程思维。引导学生发现卡诺图法的不足之处，引入逻辑函数化简的科研成果Q-M法，培养学生不畏困难，科学探索的精神。（四）思在每个知识点、每个知识单元结束后，让学生自己绘制知识点思维导图维导图，通过思维导图能够把枯燥的信息图形化，有助于学生梳理知识点的前后关系，构建知识框架，提升学习效率和思维能力。学生自已绘制的思维导图如图18、19、20所示

9 序如图 16 所示。 图 16 原有学习内容顺序 重构内容之后的学习内容顺序如图 17 所示。 图 17 重构后授课内容顺序 内容重构之后，由浅入深，逐层推进，更符合学生认知过程。 通过把两种化简方法应用于同一个实例让学生自己发现两种方法 的优缺点；通过卡诺图法不同化简方案比较让学生领会逻辑函数化简 的目的是什么；通过发现卡诺图法的不足之处，顺利引入更优的化简 逻辑函数的方法。课堂变得更有启发性，更有深度和挑战度。 （三）课 程思政 从工业设计以及工程实践的角度，对比分析组合逻辑电路设计的 不同方案，在各种设计方案中找到最优方案，培养学生初步的工程思 维。 引导学生发现卡诺图法的不足之处，引入逻辑函数化简的科研成 果 Q-M 法，培养学生不畏困难，科学探索的精神。 （四）思 维导图 在每个知识点、每个知识单元结束后，让学生自己绘制知识点思 维导图，通过思维导图能够把枯燥的信息图形化，有助于学生梳理知 识点的前后关系，构建知识框架，提升学习效率和思维能力。学生自 己绘制的思维导图如图 18、19、20 所示。 引入公式法化简 逻辑函数例子 发现公式法缺点 引入卡诺图法 卡诺图化简法 原理 发现卡诺图 法局限性 得出逻辑 函数化简 目的 卡诺图化简 法应用及方 案比较 引出更优的 化简方法 逻辑函数 化简目的 两种逻辑函数化 简方法及优缺点 卡诺图化简法 原理及应用