電氣工程及其自動化專業(yè)《電路原理》教學大綱

電氣工程及其自動化專業(yè)《電路原理》教學大綱課程編號：13180304英文名稱：CircuitTheory學分：4.5學時：總學時80學時，其中理論64學時，實踐16學時先修課程：高等數(shù)學、大學物理課程類別：專業(yè)基礎(chǔ)課程授課對象：電氣工程及其自動化專業(yè)學生教學單位：機械與電氣工程學院修讀學期：第2學期一、課程描述和目標《電路原理》是電氣工程及其自動化專業(yè)第一門電類基礎(chǔ)課程，以電路基礎(chǔ)理論和計算機輔助分析為學習與研究對象，從實際電路的工程應(yīng)用角度出發(fā)，系統(tǒng)講授直流電路、動態(tài)電路、正弦交流電路、非正弦周期性電流電路、二端口網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容，培養(yǎng)學生應(yīng)用電路理論知識解決電路建模、電路分析計算、電路設(shè)計與軟件仿真等自動化領(lǐng)域內(nèi)的實際工程問題能力。通過本課程的學習，培養(yǎng)學生具備應(yīng)用電路基本理論分析與計算實際電路的能力、操作電路實驗并分析實驗結(jié)果的能力和應(yīng)用電子電路軟件繪制電路并仿真的能力，為后續(xù)《模擬電子技術(shù)》等專業(yè)基礎(chǔ)課程和《自動控制原理》等專業(yè)主干課程提供必要的電路理論方面知識與技能。本課程支撐畢業(yè)要求指標點1.1、1.2、2.1和8.2，擬達到的課程目標：課程目標1：能將微積分、矩陣、復(fù)變函數(shù)與積分變換、大學物理等數(shù)學與自然科學知識用于電路理論相關(guān)工程問題表述；課程目標2：能針對動態(tài)電路進行時域分析，針對正弦交流電路進行時域分析和頻域分析，建立電路的時域或頻域數(shù)學模型并求解；課程目標3：能運用基爾霍夫定律、戴維寧定理、疊加定理等重要的電路原理，識別和判斷直流電路、正弦穩(wěn)態(tài)電路、三相電路、二端口網(wǎng)絡(luò)等復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)并提出解決方案；課程目標4：理解誠實公正、誠信守則的工程職業(yè)道德和規(guī)范，并能夠在信號放大與控制等自動化相關(guān)領(lǐng)域的工程電路實踐中自覺遵守。二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標權(quán)重1.1能將數(shù)學、自然科學、工程科學的語言工具和專業(yè)知識用于工程問題的表述。課程目標1H1.2能針對具體的對象，運用時頻域分析和相關(guān)方法，建立數(shù)學模型并求解。課程目標2M2.1能運用電路、電氣、電力等相關(guān)科學原理，識別和判斷復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。課程目標3H8.2理解誠實公正、誠信守則的工程職業(yè)道德和規(guī)范，并能夠在電氣工程相關(guān)領(lǐng)域的工程實踐中自覺遵守。課程目標4M（注：要求課程目標與畢業(yè)要求指標點應(yīng)是一一對應(yīng)支撐）三、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配（一）理論教學序號教學內(nèi)容基本要求及重、難點（含德育要求）學時教學方式對應(yīng)課程目標1電路模型和電路定律電路模型，電流/電壓參考方向，電路元件與電阻元件，獨立電源與受控源，基爾霍夫定律基本要求：運用電路模型、歐姆定律與基爾霍夫定律，解釋獨立電源及受控源特性與分類、電路模型、集總參數(shù)等概念重點難點：運用基爾霍夫定律分析與計算常見的基本電路及含受控源電路德育要求：嚴謹態(tài)度、制度自信4線上學習課堂講授課后作業(yè)在線測試1,22電阻電路的等效變換電阻串并聯(lián)，Y形和Δ形聯(lián)結(jié)等效變換,電壓源和電流源兩種模型及等效變換；輸入電阻基本要求：解釋電路等效變換概念，運用電阻Y形和Δ形聯(lián)結(jié)的等效變換，計算電阻串并聯(lián)，運用兩種電源模型間等效變換重點難點：計算含受控源電路輸入電阻德育要求：實質(zhì)等效4線上學習課堂講授課后作業(yè)在線測試13電阻電路的一般分析電路圖論,KCL和KVL獨立方程；網(wǎng)孔電流法/回路電流法，結(jié)點電壓法基本要求：運用支路電流法、網(wǎng)孔/回路電流法和結(jié)點電壓法分析常見的電阻電路并比較上述方法的優(yōu)缺點，熟練運用結(jié)點電壓方程法和網(wǎng)孔電流法列出標準方程重點難點：運用結(jié)點電壓法分析電路，分析與計算含受控源電路德育要求：團隊探究、集體智慧6線上學習課堂講授團隊探討課后作業(yè)在線測試1,24電路定理疊加定理，齊性定理，替代定理，戴維南定理和諾頓定理，最大功率傳輸定理基本要求：解釋疊加定理、戴維南/諾頓定理、替代定理和最大功率傳輸定理的概念并運用以上定理，計算開路電壓、短路電流和等效電阻等電路參數(shù)重點難點：戴維寧/諾頓定理的開路電壓、短路電流等參數(shù)計算，含受控源電路的等效電阻計算德育要求：分工合作、追求極致6線上學習課堂講授翻轉(zhuǎn)課堂團隊探討文獻閱讀課后作業(yè)在線測試35儲能元件和時域分析電容和電感元件，動態(tài)電路方程，一階電路零輸入/零狀態(tài)/全響應(yīng)，階躍/沖激響應(yīng)，二階電路基本要求：能計算電路初始值、穩(wěn)態(tài)值和時間常數(shù)等參數(shù)，分析一階零輸入、零狀態(tài)和全響應(yīng)電路并計算結(jié)果，比較階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)之間關(guān)系并分析，解釋二階電路的概念與分類重點難點：運用三要素法分析一階電路德育要求：量變到質(zhì)變8線上學習課堂講授團隊探討文獻閱讀課后作業(yè)在線測試1,26相量法復(fù)數(shù)，正弦量，正弦量轉(zhuǎn)化為相量，電路定律相量形式基本要求：正弦交流電路中電阻、電感與電容的相量形式，推導(dǎo)并解釋三種元件電壓與電流之間的相位差關(guān)系重點難點：運用相量法分析正弦交流電路德育要求：化繁為簡4線上學習課堂講授課后作業(yè)在線測試1,27正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析阻抗和導(dǎo)納,相量圖,正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析,正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率計算，復(fù)功率及最大功率的傳輸基本要求：阻抗與導(dǎo)納之間的關(guān)系及轉(zhuǎn)換，運用相量法分析正弦穩(wěn)態(tài)電路并計算有功功率、無功功率和視在功率，解釋并運用復(fù)功率和最大功率傳輸重點重點難點：運用相量圖分析正弦交流電路并計算功率，通過無功補償提高正弦穩(wěn)態(tài)電路有功功率的方法與途徑德育要求：化繁為簡8線上學習課堂講授翻轉(zhuǎn)課堂團隊探討課后作業(yè)在線測試1,38含有耦合電感的電路互感,含有耦合電感電路的計算,耦合電感的功率,變壓器原理與理想變壓器基本要求：解釋耦合電感電路中互感現(xiàn)象、同名端的概念和變壓器的工作原理，運用去耦的方法分析與計算含有耦合電感電路，計算變壓器一次側(cè)和二次側(cè)回路重點難點：耦合電感電路的去耦及計算德育要求：集體力量、工匠精神6線上學習課堂講授課后作業(yè)在線測試1,2,39電路的頻率響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)，RLC串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的諧振，RLC串聯(lián)電路的頻率響應(yīng)，波特圖，濾波器基本要求：解釋RLC串聯(lián)電路和并聯(lián)電路發(fā)生諧振的工作原理并計算諧振頻率、品質(zhì)因素等參數(shù)，探究串聯(lián)諧振與并聯(lián)諧振的應(yīng)用領(lǐng)域，運用波特圖分析頻率響應(yīng)重點難點：發(fā)生串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振電路的分析與計算德育要求：精益求精4線上學習課堂講授團隊探討課后作業(yè)在線測試1,3,410三相電路三相電路的概念，線電壓/電流和相電壓/電流的關(guān)系，對稱三相電路的計算，不對稱三相電路的概念，三相電路的功率基本要求：分析三相電路線電壓/相電壓、線電流/相電流之間的大小關(guān)系及相位差，三相電路有功功率和無功功率等分析與計算，辨別不對稱三相電路重點難點：對稱三相電路的分析方法以及功率的計算，不對稱三相電路的分析德育要求：制度自信、社會責任8線上學習課堂講授團隊探討課后作業(yè)在線測試1,3,411非正弦周期電流電路非正弦周期信號及函數(shù)分析，有效值、平均值和平均功率基本要求：描述非正弦周期函數(shù)分解為傅里葉級數(shù)，非正弦周期信號有效值、平均值和平均功率的計算重點難點：運用諧波分析法分析非周期德育要求：規(guī)范意識3線上學習課堂講授課后作業(yè)1,412二端口網(wǎng)路二端口的方程和參數(shù)，二端口的等效電路和轉(zhuǎn)移函數(shù)基本要求：解釋二端口的Y、Z、T、H等參數(shù)矩陣及之間相互關(guān)系并計算重點難點：二端口方程的參數(shù)計算德育要求：誠實守信3線上學習課堂講授課后作業(yè)1,3,4合計64（二）實驗教學序號實驗項目實驗內(nèi)容與要求學時類型對應(yīng)課程目標1電路元件的伏安特性能根據(jù)要求測定電阻元件、理想直流電源和實際直流電源的伏安特性2驗證22受控源的實驗研究能根據(jù)四種類型受控源的工作原理，測試受控源的轉(zhuǎn)移特性和負載特性4綜合33RC一階電路的響應(yīng)測試能根據(jù)要求測定RC一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)及全響應(yīng)2驗證14交流電路參數(shù)的測量能根據(jù)要求用三電表法測量未知阻抗元件參數(shù)的辦法，能使用功率表使用方法測量日光燈的I、U和P，計算R、X和L等4設(shè)計35三相電路的研究（強電）能根據(jù)要求測量星型連接各電壓和電流的值，測量三角形連接各電壓和電流的值；具備判斷和查找故障的能力。4驗證3,4合計16注：實驗要求包括必修、選修；實驗類型包括演示、驗證、綜合、設(shè)計等。四、課程教學方法1.總體設(shè)計基于精品在線開放課程的共享平臺，采用“分級分層、線上線下混合、軟硬結(jié)合、團隊學習”的課程教學模式，把傳統(tǒng)的理論教學與實際工程電路應(yīng)用相結(jié)合，將電路的分析、計算與仿真貫穿于整個教學過程中，通過師生互動、團隊學習完成教學任務(wù)。采用探究式的教學模式，分析學生設(shè)計過程產(chǎn)生的錯誤，激發(fā)學生的學習興趣，增強對所學知識的理解和掌握。①課堂教學方法：講授、討論、翻轉(zhuǎn)課堂、線上線下混合。②實驗教學方法：自主集中、指導(dǎo)練習、個別答疑、。③課外學習方法：觀看精品在線開放課程網(wǎng)站上的課程微視頻，學生自主學習和團隊合作學習相結(jié)合，課外完成團隊研究項目。2.課堂教學①課堂講授：在課前在線預(yù)習的基礎(chǔ)上，按知識模塊，通過案例以演示和歸納主要知識點的應(yīng)用，通過問題引導(dǎo)學生學習和討論，不斷強化學生對知識的理解。在講授、討論中，基于案例分析、工程應(yīng)用等教學方式，引導(dǎo)學生掌握電路理論的基本分析方法，使學生在體驗對電路的分析與計算的過程中，實現(xiàn)對知識點的掌握。②課內(nèi)討論：圍繞預(yù)習內(nèi)容、講授案例、課后作業(yè)、階段測試、研究項目匯報，引導(dǎo)學生進行對知識點的學習、鞏固和掌握。3.實驗教學在課外學習和作業(yè)實施的基礎(chǔ)上，通過集中實驗，理解有關(guān)知識點，掌握直流電路、交流電路等常用的分析與設(shè)計方法。4.課外學習①課前預(yù)習：要求學生在課前按預(yù)習計劃完成自主學習內(nèi)容，即自學教材相關(guān)章節(jié)，觀看課程網(wǎng)站上教學視頻。②課后作業(yè)：要求學生按時完成課后紙質(zhì)作業(yè)，慕課平臺上的在線練習與測試，完成團隊研究項目，準備階段測試內(nèi)容。③研究項目：要求學生按2（必選）+1（任選）個團隊研究項目，提交團隊研究報告，個別小組安排現(xiàn)場演示和口頭匯報。5.課外學習與實踐①預(yù)習與自學：課前預(yù)習和自學微視頻、教材和輔學資料，初步知曉教學內(nèi)容。②復(fù)習與練習：課后復(fù)習課堂教學內(nèi)容、教材習題的練習和課后作業(yè)。在完成練習和作業(yè)過程中，進一步加深教材和微視頻中相關(guān)內(nèi)容理解與掌握，并能學以致用。五、學業(yè)評價和課程考核《電路原理》課程學業(yè)評價采取線下平時成績、線上學習成績、實驗成績和期末考試等多元評價方式。根據(jù)學生不同學習基礎(chǔ)與學習目標開展三階分層式教學，突出“學生中心”；通過基于大數(shù)據(jù)的學習任務(wù)點與學習軌跡的采集與分析，開展“診斷反饋”；通過實驗環(huán)節(jié)與團隊研究項目，實現(xiàn)“產(chǎn)出導(dǎo)向”。（一）考核方式及具體要求1.課程成績構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評價相結(jié)合，考核內(nèi)容由平時作業(yè)、章節(jié)測試、團隊項目、實驗成績、線上學習和期末考核組成，均按百分制計分，其中期末考核成績占40%、平時作業(yè)成績占10%、章節(jié)測試成績占10%、團隊項目占10%、實驗成績占15%、線上學習成績占15%。2.課程目標達成考核與評價序號教學環(huán)節(jié)課程目標1（分值）課程目標2（分值）課程目標3（分值）課程目標4（分值）合計1平時作業(yè)6220102章節(jié)測試4420103團隊項目0055104線上學習10500155實驗成績00510156期末考試121216040課程目標對應(yīng)分值32233015100（二）考核與評價標準1.平時成績考核與評價標準安排六次作業(yè)課后作業(yè)，A4紙打印，每次作業(yè)安排6~10道計算與分析題，根據(jù)課后作業(yè)參考答案與評分標準進行打分（百分制）。2.章節(jié)測試與評價標準安排2~3次章節(jié)測試，根據(jù)測試題目的參考答案及評分標準進行打分（百分制）。3.課程實驗分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分評分依據(jù)能根據(jù)實驗要求和指標自主設(shè)計實驗方案，搭建實驗電路，操作規(guī)范并注重安全，有可行的設(shè)計思路。實驗報告完整、內(nèi)容詳實，實驗結(jié)果分析有理有據(jù)，獲得結(jié)論正確符合科學規(guī)律能根據(jù)實驗要求和指標設(shè)計實驗方案，搭建實驗電路，操作較規(guī)范并注重安全，有較可行的設(shè)計思路。實驗報告完整、內(nèi)容較詳實，實驗結(jié)果分析較好，獲得結(jié)論比較正確能根據(jù)實驗要求和指標搭建實驗電路，能基本完成實驗操作，有一定的設(shè)計思路。實驗報告基本完整、內(nèi)容較詳實，實驗結(jié)果分析不夠正確不參與實驗或?qū)嶒炦^程存在安全隱患，實驗報告未及時上交或內(nèi)容不完整，無設(shè)計方案及實驗結(jié)果分析4.團隊項目分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分評分依據(jù)能根據(jù)研究項目要求和指標設(shè)計可行的實施方案，有科學合理的分析方法。研究報告完整、內(nèi)容詳實，結(jié)果分析有理有據(jù)，獲得結(jié)論正確符合科學規(guī)律能根據(jù)研究項目要求和指標設(shè)計較為可行的實施方案，有較科學合理的分析方法。研究報告比較完整、內(nèi)容較詳實，結(jié)果分析比較正確能根據(jù)研究項目要求和指標提出施方案，采用一定的分析方法。研究報告基本完整，結(jié)果分析不夠正確不參與團隊研究項目，研究報告未及時上交或內(nèi)容不完整，無設(shè)計方案及結(jié)果分析5.期末試卷考核與評價標準根據(jù)4個課程目標及12個章節(jié)教學內(nèi)容，設(shè)計基礎(chǔ)計算題、綜合分析與計算題和工程應(yīng)用題等三大期末考核試題，