《電路原理》教學大綱

《電路原理》教學大綱課程編號：13230406英文名稱：FundamentalofElectricCircuit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)基礎課程授課對象：機器人工程專業(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》是機器人工程專業(yè)的電類基礎課程，課程系統(tǒng)學習集總參數(shù)電路的基本分析方法，包括電阻電路的等效變換方法、電路的一般分析方法和利用電路定理進行分析等三大類方法。課程以基爾霍夫定律為根本，首先以直流電阻電路為研究對象學習電路分析的三大類方法，然后進一步將電路分析的三大類方法應用到動態(tài)電路、正弦穩(wěn)態(tài)電路、互感電路和三相交流電路的分析中。通過本課程的學習與實踐，培養(yǎng)學生應用電路基本理論分析與計算實際電路的能力、電路實驗和分析實驗結果的能力，使學生能夠正確理解誠實公正、誠信守則的工程職業(yè)道德和規(guī)范，為后續(xù)課程的學習和機器人工程相關領域的工程實踐打下堅實的電路分析基礎。本課程支撐畢業(yè)要求指標點1.2、2.1和8.2，擬達到的課程目標：課程目標1：能運用時頻域分析和相關方法，對動態(tài)電路、互感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2：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、三相電路等復雜工程問題的關鍵環(huán)節(jié)并提出解決方案；課程目標3：理解誠實公正、誠信守則的工程職業(yè)道德和相關電路規(guī)范，并能夠在機器人工程相關領域的工程實踐中自覺遵守。二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求指標點課程目標權重1-2.能針對具體的對象，運用時頻域分析和相關方法，建立數(shù)學模型并求解；課程目標1H2-1.能運用電路、控制等相關科學原理，識別和判斷復雜工程問題的關鍵環(huán)節(jié)；課程目標2H8-2.理解誠實公正、誠信守則的工程職業(yè)道德和規(guī)范，并能夠在機器人工程相關領域的工程實踐中自覺遵守。課程目標3M（注：要求課程目標與畢業(yè)要求指標點應是一一對應支撐）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2，32電阻電路的等效變換電阻串并聯(lián)，Y形和Δ形聯(lián)結等效變換,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：化繁為簡4線上學習課堂講授課后作業(yè)在線測試2,33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2,34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8線上學習課堂講授翻轉課堂團隊探討文獻閱讀課后作業(yè)在線測試2,35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，階躍/沖激響應，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)和全響應電路并計算結果，比較階躍響應與沖激響應之間關系并分析，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1,36相量法復數(shù)，正弦量，正弦量轉化為相量，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，推導并解釋三種元件電壓與電流之間的相位差關系。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2,37正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析阻抗和導納,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，復功率及最大功率的傳輸基本要求：阻抗與導納之間的關系及轉換，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，解釋并運用復功率和最大功率傳輸。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課堂團隊探討課后作業(yè)在線測試2,38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，計算變壓器一次側和二次側回路。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1,39電路的頻率響應網(wǎng)絡函數(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，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)諧振的應用領域，運用波特圖分析頻率響應。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1,310三相電路三相電路的概念，線電壓/電流和相電壓/電流的關系，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2,311綜合練習綜合練習德育要求：誠實守信4線上學習課堂講授課后作業(yè)1,2,3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。實驗要求：必修。2驗證2，32受控源的實驗研究能根據(jù)四種類型受控源的工作原理，測試受控源的轉移特性和負載特性。實驗要求：必修。4綜合2，33RC一階電路的響應測試能根據(jù)要求測定RC一階電路的零輸入響應、零狀態(tài)響應及全響應。實驗要求：必修。2驗證1，34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。實驗要求：必修。4設計1，35三相電路的研究（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。實驗要求：必修。4驗證2，3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、設計等。四、課程教學方法1.總體設計基于超星在線開放課程的共享平臺，采用線上線下混合式教學模式，把傳統(tǒng)的理論教學與實際工程電路應用相結合，通過師生互動、團隊學習完成教學任務。采用探究式的教學模式，分析學生設計過程產(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、翻轉課堂、線上線下混合。②實驗教學方法：自主集中、指導練習、個別答疑。③課外學習方法：觀看在線開放課程網(wǎng)站上的課程微視頻，學生自主學習，并完成相關的作業(yè)和討論題。2.課堂教學①課堂講授：在課前在線預習的基礎上，按知識模塊，通過案例以演示和歸納主要知識點的應用，通過問題引導學生學習和討論，不斷強化學生對知識的理解。在講授、討論中，基于案例分析、工程應用等教學方式，引導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：圍繞預習內(nèi)容和課堂講授案例，引導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)實施的基礎上，通過集中實驗，理解有關知識點，掌握直流電路、交流電路等常用的分析與設計方法。4.課外學習①課前預習：要求學生在課前按預習計劃完成自主學習內(nèi)容，即自學教材相關章節(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作業(yè)、在線練習與測試，完成討論項目。③課外討論：要求學生完成課程網(wǎng)站的相關項目討論。5.課外學習與實踐①預習與自學：課前預習和自學微視頻、教材和輔學資料，初步知曉教學內(nèi)容。②復習與練習：課后復習課堂教學內(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)評價采取線上線下學習成績、實驗成績和期末考試等多元評價方式。（一）考核方式及具體要求1.課程成績構成與要求課程考核注重形成性和終結性評價相結合，考核內(nèi)容由視頻學習、平時作業(yè)、章節(jié)測試、課內(nèi)外討論、實驗成績和期末考核組成，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15%、章節(jié)測試成績占10%、課內(nèi)外項目討論占5%、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）合計1平時作業(yè)555152章節(jié)測試550103課內(nèi)外討論05054視頻學習5100155實驗成績555156期末考試1228040課程目標對應分值325810100（二）考核與評價標準1.平時成績安排6-10次作業(yè)課后作業(yè)，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)測試安排3~5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，有可行的設計思路。實驗報告完整、內(nèi)容詳實，實驗結果分析有理有據(jù)，獲得結論正確符合科學規(guī)律。能根據(jù)實驗要求和指標設計實驗方案，搭建實驗電路，操作較規(guī)范并注重安全，有較可行的設計思路。實驗報告完整、內(nèi)容較詳實，實驗結果分析較好，獲得結論比較正確。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，有一定的設計思路。實驗報告基本完整、內(nèi)容較詳實，實驗結果分析不夠正確。不參與實驗或實驗過程存在安全隱患，實驗報告未及時上交或內(nèi)容不完整，無設計方案及實驗結果分析。4.課內(nèi)外討論分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分評分依據(jù)能根據(jù)課堂討論和項目討論要求，及時參與討論，討論結果分析有理有據(jù)，獲得正確結論。能根據(jù)課堂討論和項目討論要求，參與討論，有較科學合理的分析方法，結果分析比較正確。能根據(jù)課堂討論和項目討論要求，參與討論，結果分析不夠正確。不參與課堂和團隊討論，或結果分析不夠正確。5.線上學習設置學習任務點，按任務點要求觀看課程網(wǎng)站上的教學視頻，全部完成任務點規(guī)定的課程視頻得滿分,單個視頻分值平均分配，滿分100分。6.期末考核閉卷考試，根據(jù)2個課程目標設計分析計算題、工程應用題等考核試題，綜合檢驗學生對直流電路、動態(tài)電路、正弦交流電路等相關知識的