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和孩子一起动手画逻辑电路:亲子互动的趣味科学课

晚饭后,儿子拿着科学作业跑过来:‘爸爸,老师让画一个逻辑电路图,我不会。’我放下手机,凑过去一看,题目是设计一个简单的门禁控制电路,用与门、或门来表示开门条件。这不正是个和孩子一起学习的好机会吗?

从生活场景讲起,孩子更容易理解

我问他:‘如果咱们家的门要自动开,需要什么条件?’他想了想说:‘要刷门卡,还要输入密码。’我说对了!这两个条件必须同时满足,这就是‘与’的关系。就像吃饭要先洗手、再坐到餐桌前,两件事都得做才行。

我把这个关系画在纸上,用一个扁平的D形代表‘与门’,两边连上线,标注‘门卡’和‘密码’,输出线连到‘开门’。他眼睛亮了:‘原来这么简单!’

认识基本的逻辑门符号

逻辑电路,得先认得几个常见的门符号。我们拿出草稿纸,一起画了一遍:

  • 与门(AND):像半圆的一边是直的,一边是弧形
  • 或门(OR):两边都是弧形,像橄榄球
  • 非门(NOT):一个小圆圈,通常接在其他门的输出端

这些图形不复杂,孩子照着描几次就会了。关键是让他知道每个门的作用。比如‘或门’就像你妈说:‘写完作业或者打扫完房间,就能玩一会儿手机。’只要满足一个就行。

试着画一个简单电路

我们决定画一个楼道灯的控制电路:白天不亮,晚上有人经过才亮。这需要用到‘非门’和‘与门’。

第一步:光敏传感器检测是否天黑,天黑输出1,否则0;第二步:红外传感器检测是否有人,有人输出1;第三步:只有‘天黑’且‘有人’时灯才亮。

<-- 光敏传感器 --> [ AND ] --> 灯
^
|
[ NOT ] --> (白天信号取反)
^
|
白天信号(亮为1)

虽然这不是标准电路图软件的画法,但用这种方式在纸上表达清楚逻辑关系,孩子一下子就能看懂。

用积木或卡片做实物演示

为了加深理解,我们用乐高小块代表不同的元件。蓝色积木是导线,黄色是与门,红色是非门。把它们摆在地上,用箭头纸条连接。孩子一边移动‘信号小人’(一枚硬币),一边判断灯会不会亮。玩了半小时,他居然自己设计出了一个‘妈妈回家就响铃’的电路。

第二天他回学校交作业,老师夸他图画得清晰,逻辑也对。其实哪有什么难的,不过是把抽象的东西变得看得见、摸得着罢了。

现在每周六晚上成了我们的‘电路时间’,有时画防盗系统,有时模拟红绿灯。孩子不再觉得科学遥远,而我也重新发现了陪伴的乐趣。