3.1 模拟信号与数字信号 教学设计-2023-2024学年高中通用技术粤科版（2019）选择性必修1 电子控制技术

普 通 高 中 教 科 书 《通用技术》选择性必修1 电子控制技术 第三章　模拟电路与数字电路 第 一 节 模拟信号与数字信号 教学设计 教学背景 党的二十大报告指出，“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略”。 通用技术是一门与科学技术息息相关的学科。回顾人类的发展历程，从石器时代、青铜时代、蒸汽机时代直到当今的信息时代，技术进步改变着人类的生活和生产方式。我们的生活、工作、生产处处都要用到技术，例如我们手中拿的圆珠笔和钢笔就是多次技术改造的结果，使我们足不出户就可以了解世界的电视机也是技术发明的成果。认识技术、善用技术，已成为现代人必须具备的素质。 教学目标： 知识与技能目标: 1.尝试测量电子控制装置中的信号。 2.了解模拟信号和数字信号的特性，知道数字信号中“1”和“0”的含义。 3.知道模拟信号和数字信号各自的优点和局限性。 4.了解模拟信号和数字信号相互转换的原理。 　　教学内容分析: 本章以电子控制系统的基本组成部分为主线，介绍常用电子元器件及晶体管、模拟电路和数字电路、传感器与继电器。 当你通过播放器欣赏优美的音乐时，当你通过计算机在网络世界畅游时，你是否意识到，你正在享受数字技术给我们带来的各种便利。如此神奇的数字技术，你想了解它吗？ 通过本章学习，你将学到有关数字技术的基本知识。 学情分析: 　　作为高中生，对生活中的技术产品，依据已有的知识和生活经验有了一定的评价意识和评价标准；在学习过程中，学生也已经理解了技术，只是对这些技术的理解和运用是感性的、不全面的。 教学重难点: 尝试测量电子控制装置中的信号。 了解模拟信号和数字信号的特性，知道数字信号中“1”和“0”的含义。 了解模拟信号和数字信号相互转换的原理。 教学策略: 本节课教学主要由教师通过实物和多媒体手段设置学习情境，并加以引导，让学生在过程中自主探究、自主建构设计原则知识并形成能力。以为主线案例，其他实物和图片为辅线案例，贯穿教学始终。 教学准备: 展示用的图片、其他技术产品、多媒体课件。 　　教学过程: 　　情景倒入: 老师：本节课我们学习《通用技术》选修1第三章模拟电路与数字电路第 一 节 模拟信号与数字信号。 一、模拟信号 案例 学校兴趣小组的同学为了解一天的温度变化对植物生长的影响，测试了8月份某天的温度变化，并描绘成如图 3-1所示的曲线。我们可以发现这条曲线在纵轴（温度）和横轴（时间）上都是连续变化的，即曲线没有断点。如果我们仔细观察，可以发现在自然界中还有很多类似的数据或信号。 在自然界中，一些事物的量值是连续变化的，如一天里空气的温度，在数值上表现为在最高气温和最低气温之间连续变化；有些事物的量值是非连续变化的（离散的），如教室中课桌的数量、书包中课本的数量等。我们通常将在时间上和取值（幅度）上均是连续的信号称为模拟信号。 立即行动 1．图3-2至图3-5（参见教材P30）中哪些量值是连续变化的，哪些是离散的？ 2．根据模拟信号的特点，判断表3-1（参见教材P29）中列出的信号，并填写你知道的其他模拟信号。 3-1 模拟信号的判断 信号（变量）名称 是否为模拟信号及原因 人说话时的声波 舰船之间的旗语信号 模拟信号的优点是直观且容易实现，但存在下面几个主要局限性。 （1）保密性差。运用模拟信号进行通信时，尤其是无线通信或有线通信的过程中，很容易被窃听。只要收到模拟信号，就容易得到通信内容。 （2）抗干扰能力弱。电信号在传输过程中会受到外界和通信系统内部的各种噪声干扰，噪声和信号混合后难以分开，从而使得通信质量下降。线路越长，噪声的积累也就越多。 （3）处理及存储不便。为完成一定的功能，我们经常要对信号进行各种处理（如放大、滤波、变换等），对模拟信号进行处理时，信号往往会失真，造成信号质量的下降。 另外，模拟信号也不易存储，早期的录音带、录像带都是用来存储模拟音频和视频信号的，不仅体积庞大，而且回放质量也不高。 二、数字信号 自然界中的信号基本上都属于模拟信号。为了得到数字信号，我们要对模拟信号进行数字化转换，即将模拟信号转换成数字信号（图3-6）（参见教材P30）。 思考 怎样将模拟信号转换成数字信号呢？ 图3-6是模拟信号数字化过程的示意图。 首先，对模拟信号在特定的时间上进行采样，得到采样信号。采样信号只反映在特定时刻模拟信号的取值，对非采样时刻没有定义，即采样信号在时间上是离散的。但采样信号反映了采用时刻模拟信号的幅度，由于模拟信号的幅度在定义域内的取值是连续的，要准确描述采样信号的幅度，其数字的位数将是无限的，数字电路无法处理无限位的数字，所以下一