《電路原理》教學(xué)大綱

《電路原理》教學(xué)大綱課程編號(hào)：13230406英文名稱：FundamentalofElectricCircuit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(duì)象：機(jī)器人工程專業(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》是機(jī)器人工程專業(yè)的電類基礎(chǔ)課程，課程系統(tǒng)學(xué)習(xí)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(jìn)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(duì)象學(xué)習(xí)電路分析的三大類方法，然后進(jìn)一步將電路分析的三大類方法應(yīng)用到動(dòng)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(guò)本課程的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用電路基本理論分析與計(jì)算實(shí)際電路的能力、電路實(shí)驗(yàn)和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力，使學(xué)生能夠正確理解誠(chéng)實(shí)公正、誠(chéng)信守則的工程職業(yè)道德和規(guī)范，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和機(jī)器人工程相關(guān)領(lǐng)域的工程實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)的電路分析基礎(chǔ)。本課程支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.2、2.1和8.2，擬達(dá)到的課程目標(biāo)：課程目標(biāo)1：能運(yùn)用時(shí)頻域分析和相關(guān)方法，對(duì)動(dòng)態(tài)電路、互感電路進(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)2：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(shí)別和判斷直流電路、正弦穩(wěn)態(tài)電路、三相電路等復(fù)雜工程問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)并提出解決方案；課程目標(biāo)3：理解誠(chéng)實(shí)公正、誠(chéng)信守則的工程職業(yè)道德和相關(guān)電路規(guī)范，并能夠在機(jī)器人工程相關(guān)領(lǐng)域的工程實(shí)踐中自覺(jué)遵守。二、課程目標(biāo)對(duì)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1-2.能針對(duì)具體的對(duì)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)1H2-1.能運(yùn)用電路、控制等相關(guān)科學(xué)原理，識(shí)別和判斷復(fù)雜工程問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；課程目標(biāo)2H8-2.理解誠(chéng)實(shí)公正、誠(chéng)信守則的工程職業(yè)道德和規(guī)范，并能夠在機(jī)器人工程相關(guān)領(lǐng)域的工程實(shí)踐中自覺(jué)遵守。課程目標(biāo)3M（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(duì)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(hào)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(duì)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(jiàn)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(cè)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(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：化繁為簡(jiǎn)4線上學(xué)習(xí)課堂講授課后作業(yè)在線測(cè)試2,33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(jiàn)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(cè)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(yùn)用以上定理，計(jì)算開(kāi)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(kāi)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8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(cè)試2,35儲(chǔ)能元件和時(shí)域分析電容和電感元件，動(dòng)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(cè)試1,36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(jiǎn)4線上學(xué)習(xí)課堂講授課后作業(yè)在線測(cè)試2,37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(wú)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)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(guò)無(wú)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(jiǎn)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(cè)試2,38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(cè)試1,39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(cè)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(guān)系，對(duì)稱三相電路的計(jì)算，不對(duì)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(wú)功功率等分析與計(jì)算，辨別不對(duì)稱三相電路。重點(diǎn)難點(diǎn)：對(duì)稱三相電路的分析方法以及功率的計(jì)算，不對(duì)稱三相電路的分析。德育要求：制度自信、社會(huì)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(cè)試2,311綜合練習(xí)綜合練習(xí)德育要求：誠(chéng)實(shí)守信4線上學(xué)習(xí)課堂講授課后作業(yè)1,2,3合計(jì)64（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求學(xué)時(shí)類型對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1電路元件的伏安特性能根據(jù)要求測(cè)定電阻元件、理想直流電源和實(shí)際直流電源的伏安特性。實(shí)驗(yàn)要求：必修。2驗(yàn)證2，32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(cè)試受控源的轉(zhuǎn)移特性和負(fù)載特性。實(shí)驗(yàn)要求：必修。4綜合2，33RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試能根據(jù)要求測(cè)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)。實(shí)驗(yàn)要求：必修。2驗(yàn)證1，34交流電路參數(shù)的測(cè)量能根據(jù)要求用三電表法測(cè)量未知阻抗元件參數(shù)的辦法，能使用功率表使用方法測(cè)量日光燈的I、U和P，計(jì)算R、X和L等。實(shí)驗(yàn)要求：必修。4設(shè)計(jì)1，35三相電路的研究（強(qiáng)電）能根據(jù)要求測(cè)量星型連接各電壓和電流的值，測(cè)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(shí)驗(yàn)要求：必修。4驗(yàn)證2，3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)基于超星在線開(kāi)放課程的共享平臺(tái)，采用線上線下混合式教學(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，通過(guò)師生互動(dòng)、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(guò)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(duì)所學(xué)知識(shí)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：觀看在線開(kāi)放課程網(wǎng)站上的課程微視頻，學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并完成相關(guān)的作業(yè)和討論題。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(shí)模塊，通過(guò)案例以演示和歸納主要知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用，通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和討論，不斷強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)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(duì)電路的分析與計(jì)算的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握。②課內(nèi)討論：圍繞預(yù)習(xí)內(nèi)容和課堂講授案例，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行對(duì)知識(shí)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(guò)集中實(shí)驗(yàn)，理解有關(guān)知識(shí)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)完成課后作業(yè)、在線練習(xí)與測(cè)試，完成討論項(xiàng)目。③課外討論：要求學(xué)生完成課程網(wǎng)站的相關(guān)項(xiàng)目討論。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(guò)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(píng)價(jià)和課程考核《電路原理》課程學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)采取線上線下學(xué)習(xí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末考試等多元評(píng)價(jià)方式。（一）考核方式及具體要求1.課程成績(jī)構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，考核內(nèi)容由視頻學(xué)習(xí)、平時(shí)作業(yè)、章節(jié)測(cè)試、課內(nèi)外討論、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末考核組成，均按百分制計(jì)分，其中期末考核成績(jī)占40%、平時(shí)作業(yè)成績(jī)占15%、章節(jié)測(cè)試成績(jī)占10%、課內(nèi)外項(xiàng)目討論占5%、實(shí)驗(yàn)成績(jī)占15%、線上學(xué)習(xí)成績(jī)占15%。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評(píng)價(jià)序號(hào)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）合計(jì)1平時(shí)作業(yè)555152章節(jié)測(cè)試550103課內(nèi)外討論05054視頻學(xué)習(xí)5100155實(shí)驗(yàn)成績(jī)555156期末考試1228040課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)分值325810100（二）考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.平時(shí)成績(jī)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(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分（百分制）。2.章節(jié)測(cè)試安排3~5次章節(jié)測(cè)試，根據(jù)測(cè)試題目的參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分（百分制）。3.課程實(shí)驗(yàn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分評(píng)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(guò)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(wú)設(shè)計(jì)方案及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。4.課內(nèi)外討論分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分評(píng)分依據(jù)能根據(jù)課堂討論和項(xiàng)目討論要求，及時(shí)參與討論，討論結(jié)果分析有理有據(jù)，獲得正確結(jié)論。能根據(jù)課堂討論和項(xiàng)目討論要求，參與討論，有較科學(xué)合理的分析方法，結(jié)果分析比較正確。能根據(jù)課堂討論和項(xiàng)目討論要求，參與討論，結(jié)果分析不夠正確。不參與課堂和團(tuán)隊(duì)討論，或結(jié)果分析不夠正確。5.線上學(xué)習(xí)設(shè)置學(xué)習(xí)任務(wù)點(diǎn)，按任務(wù)點(diǎn)要求觀看課程網(wǎng)站上的教學(xué)視頻，全部完成任務(wù)點(diǎn)規(guī)定的課程視頻得滿分,單個(gè)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(gè)課程目標(biāo)設(shè)計(jì)分析計(jì)算題、工程應(yīng)用題等考核試題，綜合檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)直流電路、動(dòng)態(tài)電路、正弦交流電路等相關(guān)知識(shí)的