電氣工程及其自動化專業(yè)《電路原理》教學(xué)大綱

電氣工程及其自動化專業(yè)《電路原理》教學(xué)大綱課程編號：13180304英文名稱：CircuitTheory學(xué)分：4.5學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)80學(xué)時(shí)，其中理論64學(xué)時(shí)，實(shí)踐16學(xué)時(shí)先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)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(xué)生教學(xué)單位：機(jī)械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第2學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)《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(jì)算機(jī)輔助分析為學(xué)習(xí)與研究對象，從實(shí)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(xué)生應(yīng)用電路理論知識解決電路建模、電路分析計(jì)算、電路設(shè)計(jì)與軟件仿真等自動化領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際工程問題能力。通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生具備應(yīng)用電路基本理論分析與計(jì)算實(shí)際電路的能力、操作電路實(shí)驗(yàn)并分析實(shí)驗(yàn)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(biāo)點(diǎn)1.1、1.2、2.1和8.2，擬達(dá)到的課程目標(biāo)：課程目標(biāo)1：能將微積分、矩陣、復(fù)變函數(shù)與積分變換、大學(xué)物理等數(shù)學(xué)與自然科學(xué)知識用于電路理論相關(guān)工程問題表述；課程目標(biāo)2：能針對動態(tài)電路進(jìn)行時(shí)域分析，針對正弦交流電路進(jìn)行時(shí)域分析和頻域分析，建立電路的時(shí)域或頻域數(shù)學(xué)模型并求解；課程目標(biāo)3：能運(yùn)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(biāo)4：理解誠實(shí)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(shí)踐中自覺遵守。二、課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重1.1能將數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程科學(xué)的語言工具和專業(yè)知識用于工程問題的表述。課程目標(biāo)1H1.2能針對具體的對象，運(yùn)用時(shí)頻域分析和相關(guān)方法，建立數(shù)學(xué)模型并求解。課程目標(biāo)2M2.1能運(yùn)用電路、電氣、電力等相關(guān)科學(xué)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(biāo)3H8.2理解誠實(shí)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(shí)踐中自覺遵守。課程目標(biāo)4M（注：要求課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)應(yīng)是一一對應(yīng)支撐）三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配（一）理論教學(xué)序號教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點(diǎn)（含德育要求）學(xué)時(shí)教學(xué)方式對應(yīng)課程目標(biāo)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(dú)立電源與受控源，基爾霍夫定律基本要求：運(yùn)用電路模型、歐姆定律與基爾霍夫定律，解釋獨(dú)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(diǎn)難點(diǎn)：運(yùn)用基爾霍夫定律分析與計(jì)算常見的基本電路及含受控源電路德育要求：嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度、制度自信4線上學(xué)習(xí)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(yùn)用電阻Y形和Δ形聯(lián)結(jié)的等效變換，計(jì)算電阻串并聯(lián)，運(yùn)用兩種電源模型間等效變換重點(diǎn)難點(diǎn)：計(jì)算含受控源電路輸入電阻德育要求：實(shí)質(zhì)等效4線上學(xué)習(xí)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(dú)立方程；網(wǎng)孔電流法/回路電流法，結(jié)點(diǎn)電壓法基本要求：運(yùn)用支路電流法、網(wǎng)孔/回路電流法和結(jié)點(diǎn)電壓法分析常見的電阻電路并比較上述方法的優(yōu)缺點(diǎn)，熟練運(yùn)用結(jié)點(diǎn)電壓方程法和網(wǎng)孔電流法列出標(biāo)準(zhǔn)方程重點(diǎn)難點(diǎn)：運(yùn)用結(jié)點(diǎn)電壓法分析電路，分析與計(jì)算含受控源電路德育要求：團(tuán)隊(duì)探究、集體智慧6線上學(xué)習(xí)課堂講授團(tuán)隊(duì)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(yùn)用以上定理，計(jì)算開路電壓、短路電流和等效電阻等電路參數(shù)重點(diǎn)難點(diǎn)：戴維寧/諾頓定理的開路電壓、短路電流等參數(shù)計(jì)算，含受控源電路的等效電阻計(jì)算德育要求：分工合作、追求極致6線上學(xué)習(xí)課堂講授翻轉(zhuǎn)課堂團(tuán)隊(duì)探討文獻(xiàn)閱讀課后作業(yè)在線測試35儲能元件和時(shí)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(jì)算電路初始值、穩(wěn)態(tài)值和時(shí)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(jì)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(diǎn)難點(diǎn)：運(yùn)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(xué)習(xí)課堂講授團(tuán)隊(duì)探討文獻(xiàn)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(diǎn)難點(diǎn)：運(yùn)用相量法分析正弦交流電路德育要求：化繁為簡4線上學(xué)習(xí)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(jì)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(yùn)用相量法分析正弦穩(wěn)態(tài)電路并計(jì)算有功功率、無功功率和視在功率，解釋并運(yùn)用復(fù)功率和最大功率傳輸重點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)：運(yùn)用相量圖分析正弦交流電路并計(jì)算功率，通過無功補(bǔ)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(xué)習(xí)課堂講授翻轉(zhuǎn)課堂團(tuán)隊(duì)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(jì)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(yùn)用去耦的方法分析與計(jì)算含有耦合電感電路，計(jì)算變壓器一次側(cè)和二次側(cè)回路重點(diǎn)難點(diǎn)：耦合電感電路的去耦及計(jì)算德育要求：集體力量、工匠精神6線上學(xué)習(xí)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(jì)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(yùn)用波特圖分析頻率響應(yīng)重點(diǎn)難點(diǎn)：發(fā)生串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振電路的分析與計(jì)算德育要求：精益求精4線上學(xué)習(xí)課堂講授團(tuán)隊(duì)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(jì)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(jì)算，辨別不對稱三相電路重點(diǎn)難點(diǎn)：對稱三相電路的分析方法以及功率的計(jì)算，不對稱三相電路的分析德育要求：制度自信、社會責(zé)任8線上學(xué)習(xí)課堂講授團(tuán)隊(duì)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(jì)算重點(diǎn)難點(diǎn)：運(yùn)用諧波分析法分析非周期德育要求：規(guī)范意識3線上學(xué)習(xí)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(jì)算重點(diǎn)難點(diǎn)：二端口方程的參數(shù)計(jì)算德育要求：誠實(shí)守信3線上學(xué)習(xí)課堂講授課后作業(yè)1,3,4合計(jì)64（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求學(xué)時(shí)類型對應(yīng)課程目標(biāo)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(shí)際直流電源的伏安特性2驗(yàn)證22受控源的實(shí)驗(yàn)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(fù)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(yàn)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(jì)算R、X和L等4設(shè)計(jì)35三相電路的研究（強(qiáng)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(yàn)證3,4合計(jì)16注：實(shí)驗(yàn)要求包括必修、選修；實(shí)驗(yàn)類型包括演示、驗(yàn)證、綜合、設(shè)計(jì)等。四、課程教學(xué)方法1.總體設(shè)計(jì)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(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)”的課程教學(xué)模式，把傳統(tǒng)的理論教學(xué)與實(shí)際工程電路應(yīng)用相結(jié)合，將電路的分析、計(jì)算與仿真貫穿于整個(gè)教學(xué)過程中，通過師生互動、團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)完成教學(xué)任務(wù)。采用探究式的教學(xué)模式，分析學(xué)生設(shè)計(jì)過程產(chǎn)生的錯(cuò)誤，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)對所學(xué)知識的理解和掌握。①課堂教學(xué)方法：講授、討論、翻轉(zhuǎn)課堂、線上線下混合。②實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法：自主集中、指導(dǎo)練習(xí)、個(gè)別答疑、。③課外學(xué)習(xí)方法：觀看精品在線開放課程網(wǎng)站上的課程微視頻，學(xué)生自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)合作學(xué)習(xí)相結(jié)合，課外完成團(tuán)隊(duì)研究項(xiàng)目。2.課堂教學(xué)①課堂講授：在課前在線預(yù)習(xí)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(diǎn)的應(yīng)用，通過問題引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和討論，不斷強(qiáng)化學(xué)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(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生掌握電路理論的基本分析方法，使學(xué)生在體驗(yàn)對電路的分析與計(jì)算的過程中，實(shí)現(xiàn)對知識點(diǎn)的掌握。②課內(nèi)討論：圍繞預(yù)習(xí)內(nèi)容、講授案例、課后作業(yè)、階段測試、研究項(xiàng)目匯報(bào)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行對知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)、鞏固和掌握。3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)在課外學(xué)習(xí)和作業(yè)實(shí)施的基礎(chǔ)上，通過集中實(shí)驗(yàn)，理解有關(guān)知識點(diǎn)，掌握直流電路、交流電路等常用的分析與設(shè)計(jì)方法。4.課外學(xué)習(xí)①課前預(yù)習(xí)：要求學(xué)生在課前按預(yù)習(xí)計(jì)劃完成自主學(xué)習(xí)內(nèi)容，即自學(xué)教材相關(guān)章節(jié)，觀看課程網(wǎng)站上教學(xué)視頻。②課后作業(yè)：要求學(xué)生按時(shí)完成課后紙質(zhì)作業(yè)，慕課平臺上的在線練習(xí)與測試，完成團(tuán)隊(duì)研究項(xiàng)目，準(zhǔn)備階段測試內(nèi)容。③研究項(xiàng)目：要求學(xué)生按2（必選）+1（任選）個(gè)團(tuán)隊(duì)研究項(xiàng)目，提交團(tuán)隊(duì)研究報(bào)告，個(gè)別小組安排現(xiàn)場演示和口頭匯報(bào)。5.課外學(xué)習(xí)與實(shí)踐①預(yù)習(xí)與自學(xué)：課前預(yù)習(xí)和自學(xué)微視頻、教材和輔學(xué)資料，初步知曉教學(xué)內(nèi)容。②復(fù)習(xí)與練習(xí)：課后復(fù)習(xí)課堂教學(xué)內(nèi)容、教材習(xí)題的練習(xí)和課后作業(yè)。在完成練習(xí)和作業(yè)過程中，進(jìn)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(xué)以致用。五、學(xué)業(yè)評價(jià)和課程考核《電路原理》課程學(xué)業(yè)評價(jià)采取線下平時(shí)成績、線上學(xué)習(xí)成績、實(shí)驗(yàn)成績和期末考試等多元評價(jià)方式。根據(jù)學(xué)生不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)與學(xué)習(xí)目標(biāo)開展三階分層式教學(xué)，突出“學(xué)生中心”；通過基于大數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)任務(wù)點(diǎn)與學(xué)習(xí)軌跡的采集與分析，開展“診斷反饋”；通過實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)與團(tuán)隊(duì)研究項(xiàng)目，實(shí)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(jià)相結(jié)合，考核內(nèi)容由平時(shí)作業(yè)、章節(jié)測試、團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)成績、線上學(xué)習(xí)和期末考核組成，均按百分制計(jì)分，其中期末考核成績占40%、平時(shí)作業(yè)成績占10%、章節(jié)測試成績占10%、團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目占10%、實(shí)驗(yàn)成績占15%、線上學(xué)習(xí)成績占15%。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評價(jià)序號教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）課程目標(biāo)4（分值）合計(jì)1平時(shí)作業(yè)6220102章節(jié)測試4420103團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目0055104線上學(xué)習(xí)10500155實(shí)驗(yàn)成績00510156期末考試121216040課程目標(biāo)對應(yīng)分值32233015100（二）考核與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.平時(shí)成績考核與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算與分析題，根據(jù)課后作業(yè)參考答案與評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分（百分制）。2.章節(jié)測試與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分（百分制）。3.課程實(shí)驗(yàn)分值觀測點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分評分依據(jù)能根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和指標(biāo)自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，搭建實(shí)驗(yàn)電路，操作規(guī)范并注重安全，有可行的設(shè)計(jì)思路。實(shí)驗(yàn)報(bào)告完整、內(nèi)容詳實(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析有理有據(jù)，獲得結(jié)論正確符合科學(xué)規(guī)律能根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和指標(biāo)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，搭建實(shí)驗(yàn)電路，操作較規(guī)范并注重安全，有較可行的設(shè)計(jì)思路。實(shí)驗(yàn)報(bào)告完整、內(nèi)容較詳實(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析較好，獲得結(jié)論比較正確能根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和指標(biāo)搭建實(shí)驗(yàn)電路，能基本完成實(shí)驗(yàn)操作，有一定的設(shè)計(jì)思路。實(shí)驗(yàn)報(bào)告基本完整、內(nèi)容較詳實(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析不夠正確不參與實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)過程存在安全隱患，實(shí)驗(yàn)報(bào)告未及時(shí)上交或內(nèi)容不完整，無設(shè)計(jì)方案及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析4.團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目分值觀測點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分評分依據(jù)能根據(jù)研究項(xiàng)目要求和指標(biāo)設(shè)計(jì)可行的實(shí)施方案，有科學(xué)合理的分析方法。研究報(bào)告完整、內(nèi)容詳實(shí)，結(jié)果分析有理有據(jù)，獲得結(jié)論正確符合科學(xué)規(guī)律能根據(jù)研究項(xiàng)目要求和指標(biāo)設(shè)計(jì)較為可行的實(shí)施方案，有較科學(xué)合理的分析方法。研究報(bào)告比較完整、內(nèi)容較詳實(shí)，結(jié)果分析比較正確能根據(jù)研究項(xiàng)目要求和指標(biāo)提出施方案，采用一定的分析方法。研究報(bào)告基本完整，結(jié)果分析不夠正確不參與團(tuán)隊(duì)研究項(xiàng)目，研究報(bào)告未及時(shí)上交或內(nèi)容不完整，無設(shè)計(jì)方案及結(jié)果分析5.期末試卷考核與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)4個(gè)課程目標(biāo)及12個(gè)章節(jié)教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)計(jì)算題、綜合分析與計(jì)算題和工程應(yīng)用題等三大期末考核試題，