《電工與電子技術(shù)A》教學大綱

《電工與電子技術(shù)A》教學大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05130171課程性質(zhì)：學科基礎(chǔ)必修課學分：4學分學時：64學時（理論56學時，實驗8學時）先修課程：高等數(shù)學、線性代數(shù)、大學物理等后續(xù)課程：機電傳動控制與PLC適用專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化本科專業(yè)開課單位：電氣工程與自動化學院一、課程說明本課本課程是機械設(shè)計制造及其自動化本科專業(yè)學生的學科基礎(chǔ)必修課。其任務(wù)主要是討論線性、集總參數(shù)、非時變電路、電子技術(shù)的基本理論與一般分析方法。通過本課程的學習，使學生掌握電路和電機的基本理論知識，了解電子技術(shù)的相關(guān)概念，具有一定的對電子電路分析、設(shè)計能力，并為后續(xù)有關(guān)專業(yè)課程的學習和科研打下必要的基礎(chǔ)。同時本課程在培養(yǎng)學生嚴肅認真的科學作風和抽象思維能力、分析計算能力、總結(jié)歸納能力等方面起重要作用。課程目標通過本課程的學習，使學生達到如下目標：課程目標1：掌握電路的基本概念、基本定律、基本原理和基本分析方法，熟悉三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動及繼電控制電路組成及工作原理，掌握模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的典型電路應(yīng)用及分析計算。課程目標2：培養(yǎng)學生對電工電子電路的分析、設(shè)計、總結(jié)歸納能力；具有正確的世界觀、人生觀、價值觀，具有創(chuàng)新能力和工匠精神，能夠根據(jù)電工與電子技術(shù)基本原理，識別和判斷相關(guān)復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。課程目標3：培養(yǎng)學生的實驗實踐應(yīng)用能力，能依據(jù)電工與電子的基本原理，根據(jù)具體的設(shè)計要求，結(jié)合現(xiàn)有的環(huán)境、業(yè)界標準和安全規(guī)范設(shè)計實驗方案，通過仿真驗證設(shè)計方案的可行性，并通過電工電路制作與實測證明方案的正確性；在實踐中有良好的勞動習慣，有較強社會責任感，具有創(chuàng)新能力和工匠精神。三、課程目標與畢業(yè)要求《電工與電子技術(shù)A》課程教學目標對機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學目標與畢業(yè)要求關(guān)系1.工程知識1.3掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識，能夠?qū)C械工程領(lǐng)域的相關(guān)知識和數(shù)學模型用于推演和分析，并將該能力用于解決機械工程中的復(fù)雜問題。課程目標1：掌握電路的基本概念、基本定律、基本原理和基本分析方法，熟悉三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動及繼電控制電路組成及工作原理，掌握模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的典型電路應(yīng)用及分析計算。M2.問題分析2.1能夠應(yīng)用工程科學的基本原理，識別和判斷復(fù)雜機械工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。課程目標2：培養(yǎng)學生對電工電子電路的分析、設(shè)計、總結(jié)歸納能力；具有正確的世界觀、人生觀、價值觀，具有創(chuàng)新能力和工匠精神，能夠根據(jù)電工與電子技術(shù)基本原理，識別和判斷相關(guān)復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。H4.研究4.2能夠基于科學原理并采用科學方法對具體機械工程中的復(fù)雜工程問題設(shè)計實驗，并對實驗數(shù)據(jù)進行采集、分析與處理。課程目標3：培養(yǎng)學生的實驗實踐應(yīng)用能力，能依據(jù)電工與電子的基本原理，根據(jù)具體的設(shè)計要求，結(jié)合現(xiàn)有的環(huán)境、業(yè)界標準和安全規(guī)范設(shè)計實驗方案，通過仿真驗證設(shè)計方案的可行性，并通過電工電路制作與實測證明方案的正確性；在實踐中有良好的勞動習慣，有較強社會責任感，具有創(chuàng)新能力和工匠精神。M注：表中“H（高）、M（中）、L（弱）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配1.理論部分理論部分的教學內(nèi)容、基本要求與學時分配見表2。表2教學內(nèi)容、基本要求與學時分配教學內(nèi)容教學要求，教學重點難點理論學時實驗學時對應(yīng)的課程目標1.電路及其分析方法1.1電路的作用與組成部分、電路模型、電壓和電流的參考方向；1.2電源的工作狀態(tài)、基爾霍夫定律、電阻的串聯(lián)與并聯(lián)；1.3支路電流法；1.4疊加定理、電源的兩種模型及其等效變換；1.5戴維寧定理、電路中電位的計算；1.6電路的暫態(tài)分析。教學要求：（1）理解電路模型、電壓和電流的參考方向；（2）掌握電壓和電流的參考方向，基爾霍夫定律；（3）理解電路的暫態(tài)過程和電源的兩種模型及其等效變換；（4）掌握戴維寧定理和用三要素法計算暫態(tài)過程。重點:電壓和電流的參考方向、基爾霍夫定律、疊加定理、戴維寧定理。難點:疊加定理、戴維寧定理、電路的暫態(tài)分析。1021、2、32.正弦交流電路2.1正弦電壓與電流、正弦量的相量表示法；2.2單一參數(shù)的交流電路，電阻、電感、電容元件串聯(lián)的交流電路；2.3阻抗的串聯(lián)與并聯(lián)；2.4電路中的諧振；2.5功率因數(shù)的提高；2.6三相電路。教學要求：（1）理解正弦量的相量表示法；（2）掌握阻抗的串聯(lián)與并聯(lián)及其計算；（3）了解諧振的概念，掌握功率因數(shù)提高的方法；（4）了解三相電源、三相電路的聯(lián)結(jié)方式、對稱三相電路概念；（5）掌握線電壓（電流）與相電壓（電流）的關(guān)系，對稱三相電路的功率的計算。重點:正弦量的相量表示法，電阻、電感、電容元件串聯(lián)的交流電路，阻抗的串聯(lián)與并聯(lián)，三相電路中功率的計算。難點:正弦量的相量表示法，電路中的諧振，三相電路功率的計算。1021、2、3磁路與變壓器3.1磁路及其分析方法，交流鐵心線圈電路；3.2變壓器，電磁鐵。教學要求：（1）了解磁路的概念，理解交流鐵心線圈；（2）掌握變壓器的工作原理。重點：變壓器；難點：磁路，變壓器的工作原理。21、2電動機4.1三相異步電動機的構(gòu)造、轉(zhuǎn)動原理、電路分析；4.2三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動；4.3三相異步電機的銘牌數(shù)據(jù)；4.4單相異步電機。教學要求：（1）了解三相異步電動機的構(gòu)造、轉(zhuǎn)動原理；（2）掌握三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動方法；（3）了解三相異步電機的銘牌數(shù)據(jù)，單相異步電動機。重點：三相異步電動機啟動、調(diào)速、制動。難點：三相異步電動機的構(gòu)造、轉(zhuǎn)動原理。21、25.繼電接觸器控制系統(tǒng)5.1常用控制電器；5.2鼠籠電動機直接啟動的控制線路；5.3鼠籠電動機正反轉(zhuǎn)的控制線路；5.4行程控制、時間控制。教學要求（1）了解常用的控制電器；（2）理解行程控制和時間控制；（3）掌握鼠籠電動機直接啟動和正反轉(zhuǎn)的控制線路。重點:控制電器，鼠籠電動機直接啟動和正反轉(zhuǎn)的控制線路。難點:鼠籠電動機直接啟動和正反轉(zhuǎn)的控制線路。21、26.半導體器件6.1半導體的導電特性。6.2二極管、穩(wěn)壓二極管、雙極型晶體管的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及主要特性曲線。教學要求（1）了解半導體的導電特性；（2）掌握二極管、穩(wěn)壓二極管、雙極型晶體管的符號；（3）理解PN結(jié)的單向?qū)щ娦?；?）了解二極管、穩(wěn)壓二極管、雙極型晶體管的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及主要特性曲線；（5）掌握晶體管的電流分配和放大作用。重點:二極管、穩(wěn)壓二極管、雙極型晶體管的基本結(jié)構(gòu)、工作原理。難點:晶體管的電流分配和放大作用。41、27.基本放大電路7.1共發(fā)射極放大電路的組成；7.2靜態(tài)工作點的估算和交流通路的微變等效電路法；7.3靜態(tài)工作點的穩(wěn)定；7.4射極輸出器；7.5差分放大電路和互補對稱功率放大電路。教學要求（1）理解共發(fā)射極放大電路的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；（2）掌握靜態(tài)工作點的估算和微變等效電路的分析方法，了解輸入、輸出電阻的概念，（3）掌握射極輸出器的基本特點；（4）了解多級放大路的概念，了解差分放大電路和互補對稱功率放大電路的工作原理。重點:靜態(tài)工作點的估算和微變等效法，靜態(tài)工作點的穩(wěn)定，射極輸出器。難點:微變等效電路法，差分放大電路，功率放大電路。821、2、38.集成運算放大器8.1放大電路中的負反饋；8.2比例、加法、減法、積分、微分等運算電路。教學要求（1）了解集成運算放大器的基本組成；（2）理解負反饋，理想運算放大器；（3）掌握用運算放大器組成的比例、加法、減法運算電路的工作原理。重點:理解理想運算放大器的基本分析方法，比例、加法、減法運算電路的工作原理。難點:比例、加法、減法運算電路。61、29.門電路和組合邏輯電路9.1與門、或門、非門、常見組合邏輯門；9.2邏輯代數(shù)的基本運算法則；9.3組合邏輯電路的分析和設(shè)計。教學要求（1）掌握與門、或門、非門、常見組合邏輯門的邏輯功能；（2）了解TTL集成與非門的電壓傳輸特性和主要參數(shù)；（3）掌握邏輯代數(shù)的基本運算法則，掌握分析、綜合（設(shè)計）簡單的組合邏輯電路基本方法。重點：邏輯代數(shù)的基本運算法則，簡單的組合邏輯電路分析與設(shè)計的基本方法。難點：TTL集成與非門。621、2、310.觸發(fā)器和時序邏輯電路10.1RS觸發(fā)器，JK觸發(fā)器，D觸發(fā)器等雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器；10.2集成555定時器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。教學要求（1）掌握RS觸發(fā)器，JK觸發(fā)器，D觸發(fā)器等雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的邏輯功能；（2）了解集成555定時器的工作原理，用集成555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器的工作原理。重點：RS觸發(fā)器，JK觸發(fā)器，D觸發(fā)器等雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的邏輯功能。難點：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。61、2合計5682.實驗部分實驗部分的教學內(nèi)容、基本要求與學時分配見表3。表3實驗項目、實驗內(nèi)容與學時實驗項目實驗內(nèi)容和要求實驗學時對應(yīng)的課程目標1.戴維寧定理實驗內(nèi)容：驗證戴維寧定理。實驗要求：初步了解和學習常用直流電工儀器儀表的使用方法；學習直流電壓、電流的測量方法；用實驗數(shù)據(jù)驗證戴維寧定理，加深對定理的理解。21、2、32.三相電路實驗內(nèi)容：（1）負載星形連接電路電壓、電流的測量（2）負載三角形連接電路電壓、電流的測量實驗要求：（1）驗證兩種接法中線、相電壓及線、相電流間的關(guān)系（2）理解三相四線制供電系統(tǒng)中中線的作用。21、2、33.晶體管放大電路實驗內(nèi)容：（1）共射極放大電路組成及連接；（2）共射極放大電路靜態(tài)工作點測試（3）動態(tài)參數(shù)測試與分析實驗要求：（1）對晶體管電大電路具備初步測量、分析和設(shè)計能力；（2）熟悉常用電工儀表的使用，具有分析檢查與排除故障、解決和處理實驗結(jié)果的能力21、2、34.基本門電路實驗內(nèi)容：基本門電路邏輯功能測試實驗要求：（1）掌握基本門電路的基本使用方法；（2）掌握用實驗的方法確定具體電路的真值表。21、2、3合計8五、教學方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、大學MOOC等優(yōu)質(zhì)視頻資源共享、實驗等教學手段完成課程教學任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學生比較全面地理解電工學基本概念、基本理論與基本分析方法，掌握電機及繼電控制、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)等典型電路的組成及工作原理，在此基礎(chǔ)上具有初步的電子、電氣系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)整和維護能力。實驗教學以學生操作為主，老師輔導為輔。老師著重講授如何用科學的手段來完成理論的驗證及綜合實驗內(nèi)容的思路和方案設(shè)計等；簡要介紹常用儀器設(shè)備的使用、維護方法以及安全操作規(guī)程，如何分析實驗現(xiàn)象和處理數(shù)據(jù)；在實驗前學生應(yīng)復(fù)習并掌握與本實驗相關(guān)的教學內(nèi)容，認真閱讀實驗指導書；在實驗中要嚴格遵守操作規(guī)程，認真觀察實驗現(xiàn)象并記錄實驗數(shù)據(jù)，實驗結(jié)束后，要認真完成實驗報告。六、課程資源1.推薦教材：（1）秦曾煌著.電工學簡明教程（第三版）[M].北京.高等教育出版社.2015.32.參考書：（1）申鳳琴.《電工電子技術(shù)基礎(chǔ)》(第3版)[M].北京.機械工業(yè)出版社.2019年12月（2）邱關(guān)源.《電路》（第五版）[M].北京.高等教育出版社.2006年5月（3）RobertBoylestad著(陳希有等譯).電路分析導論[M].北京.機械工業(yè)出版社.2014.103.期刊：（1）電工技術(shù)學報,中國電工技術(shù)學會主辦（2）電工電能新技術(shù),中國科學院電工研究所主辦（3）電測與儀表,中國儀器儀表學會電磁測量信息處理儀器分會主辦（4）IEEETransactionsonIndustrialElectronics,US（5）IEEETransactionsonPowerElectronics,US4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）愛課程網(wǎng)./home/（2）精品課網(wǎng)./七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標123過程性考核課堂表現(xiàn)8（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?22隨堂測試121）主要考核學生對各章節(jié)知識點的理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次隨堂測試單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以隨堂測試成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?42作業(yè)12（1）主要考核學生對各章節(jié)知識點的復(fù)習、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?42實驗8（1）根據(jù)每個實驗的實驗操作完成情況和實驗報告質(zhì)量單獨評分，滿分100分；（2）每次實驗單獨評分，取各次實驗成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?33期末考核60（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核電路的基本概念、基本定律、基本原理和基本分析方法；三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動及繼電控制電路組成及工作原理；模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的典型電路及應(yīng)用等內(nèi)容。（3）考試題型為：填空題、選擇題、分析題和計算題等?！獭獭?02010合計：100分483319八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、隨堂測試、作業(yè)、實驗、期末考試等方式對學生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┰嚲沓煽兒瓦^程性評價成績組成。其中：期末試卷成績?yōu)?00分（占60%），試題類型為填空題、選擇題、分析題和計算題等類型，試卷中基本知識、基本理論、基本技能的試題分值不超過50%，綜合應(yīng)用題、分析題不低于50%；作業(yè)評價、課堂表現(xiàn)、階段測驗等過程性評價成績?yōu)?00分（占40%）；過程性評價和考試試題分值分配應(yīng)與教學大綱各章節(jié)的學時基本成比例。2.過程性考核成績的標準過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標準、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)20積極參與教學活動，踴躍回