-電路分析基礎(chǔ)-微電子電科課程教學(xué)大綱

《電路分析基礎(chǔ)》本科課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱電路分析基礎(chǔ)FundamentalsofElectricCircuitAnalysis課程代碼2080022課程學(xué)分3課程學(xué)時(shí)48理論學(xué)時(shí)36實(shí)踐學(xué)時(shí)12開課學(xué)院機(jī)電學(xué)院適用專業(yè)與年級(jí)電子類大一本科課程類別與性質(zhì)專業(yè)基礎(chǔ)選修課考核方式考查選用教材電路分析基礎(chǔ)（第四版）、付玉明、ISBN978-7-5170-4914-2、中國(guó)水利水電出版社、2017第四版是否為馬工程教材先修課程高等數(shù)學(xué)（上）2100013（6）、大學(xué)物理（1）2100001（3）課程簡(jiǎn)介電是人類文明的動(dòng)力與源泉，隨著科技的進(jìn)步，電的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。電路分析基礎(chǔ)課程是電子類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，它理論嚴(yán)密，邏輯性強(qiáng)，是電子類專業(yè)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，學(xué)習(xí)本課程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，樹立理論聯(lián)系實(shí)際的工程觀點(diǎn)，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力以及在人才培養(yǎng)中都起著非常重要作用。本課程是電子類專業(yè)開設(shè)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，它所涉及的內(nèi)容包括電阻電路基礎(chǔ)、正弦穩(wěn)態(tài)電路的向量分析以及動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域分析等是電路理論與電子技術(shù)工程實(shí)踐基礎(chǔ)，沒(méi)有它后續(xù)課程無(wú)法開設(shè)。本課程將基于傳統(tǒng)教學(xué)方法與現(xiàn)代教育教學(xué)技術(shù)相結(jié)合、線上線下混合式教學(xué)模式，采用課堂講授與翻轉(zhuǎn)式課堂、課堂練習(xí)與習(xí)題課、線上視頻以及課后作業(yè)和測(cè)驗(yàn)與考試評(píng)價(jià)，貫徹OBE理念，使學(xué)生掌握集總參數(shù)電路的基本概念和基本分析方法，具備工程思維能力、分析計(jì)算能力、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰瓦壿嫐w納能力。選課建議與學(xué)習(xí)要求本大綱面向電子工程系各專業(yè)具有高等數(shù)學(xué)和大學(xué)物理基礎(chǔ)的應(yīng)用型大學(xué)本科學(xué)生，建議在大學(xué)一年級(jí)下學(xué)期開設(shè)。二、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求（一）課程目標(biāo)類型序號(hào)內(nèi)容知識(shí)目標(biāo)1牢固掌握集總參數(shù)元器件模型的交直流I-V特性，深刻理解集總參數(shù)電路的電流定律（KCL）和電壓定律（KVL）。（支撐點(diǎn)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.2M）2建立扎實(shí)的集總參數(shù)電路模型、數(shù)學(xué)模型和電路分析方法，扎實(shí)掌握各種分析電路的方法，求解電壓、電流和功率等電學(xué)參數(shù)。（支撐點(diǎn)3.1M）技能目標(biāo)3熟練使用實(shí)驗(yàn)儀器儀表，分析研究電路特點(diǎn)，設(shè)計(jì)搭建實(shí)驗(yàn)電路，掌握基本實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行電路測(cè)試與驗(yàn)證。（支撐點(diǎn)4.2H）素養(yǎng)目標(biāo)(含課程思政目標(biāo))4通過(guò)傾聽、清晰表達(dá)、尊重他人觀點(diǎn)、利用非語(yǔ)言溝通和善用技術(shù)工具，促進(jìn)學(xué)術(shù)交流與合作，提升專業(yè)能力。（支撐點(diǎn)9.1H）（二）課程支撐的畢業(yè)要求畢業(yè)要求1：工程知識(shí)：具備運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)解決工程領(lǐng)域復(fù)雜問(wèn)題的能力。②能對(duì)具體設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行抽象建模和分析，提供理論支持。畢業(yè)要求3：設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案：具備解決工程領(lǐng)域復(fù)雜問(wèn)題的能力，并在設(shè)計(jì)過(guò)程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)考慮創(chuàng)新和社會(huì)、環(huán)境、健康、安全、法律、文化等因素。①能夠針對(duì)特定需求對(duì)工程領(lǐng)域問(wèn)題進(jìn)行深入分析和提煉，并合理確定解決方案。畢業(yè)要求4：研究：具備基于科學(xué)原理，采用科學(xué)方法研究工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程技術(shù)問(wèn)題的能力，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)并得出有效結(jié)論。②能夠根據(jù)具體對(duì)象選擇合適的研究路線，并設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案。畢業(yè)要求9：個(gè)人和團(tuán)隊(duì)：具備在多學(xué)科團(tuán)隊(duì)中承擔(dān)個(gè)體、團(tuán)隊(duì)成員和負(fù)責(zé)人角色的能力。①能夠與其他學(xué)科成員有效溝通，尊重他人觀點(diǎn)。（三）畢業(yè)要求與課程目標(biāo)的關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)支撐度課程目標(biāo)對(duì)指標(biāo)點(diǎn)的貢獻(xiàn)度畢業(yè)要求1②M1.牢固掌握集總參數(shù)元器件模型的交直流I-V特性，深刻理解集總參數(shù)電路的電流定律（KCL）和電壓定律（KVL）。（支撐點(diǎn)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.2）100%畢業(yè)要求3①M(fèi)2.建立扎實(shí)的集總參數(shù)電路模型、數(shù)學(xué)模型和電路分析方法，扎實(shí)掌握各種分析電路的方法，求解電壓、電流和功率等電學(xué)參數(shù)。（支撐點(diǎn)3.1）100%畢業(yè)要求4②H3.熟練使用實(shí)驗(yàn)儀器儀表，分析研究電路特點(diǎn)，設(shè)計(jì)搭建實(shí)驗(yàn)電路，掌握基本實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行電路測(cè)試與驗(yàn)證。（支撐點(diǎn)4.2）100%畢業(yè)要求9①H4.通過(guò)傾聽、清晰表達(dá)、尊重他人觀點(diǎn)、利用非語(yǔ)言溝通和善用技術(shù)工具，促進(jìn)學(xué)術(shù)交流與合作，提升專業(yè)能力。（支撐點(diǎn)9.1）100%三、課程內(nèi)容與教學(xué)設(shè)計(jì)（一）各教學(xué)單元預(yù)期學(xué)習(xí)成果與教學(xué)內(nèi)容單元1電路的基本概念和定律（14學(xué)時(shí)）知識(shí)點(diǎn)：知道基于關(guān)聯(lián)參考方向或非關(guān)聯(lián)參考方向電流/電壓參考方向的設(shè)定及其公式調(diào)用、電位、電路的單端/雙端繪制以及單口電路等效概念，理解集總參數(shù)電路中電阻、電源、受控電源等元件電壓、電流的約束關(guān)系及其功率計(jì)算；理解基爾霍夫電壓、電流定律及其拓展式，分析電路模塊等效變換和平衡電橋。能力要求：能夠基于集總參數(shù)電路元件VCR和基爾霍夫定律分析計(jì)算電阻電路的電壓、電流和功率；能夠搭建實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行驗(yàn)證。教學(xué)難點(diǎn)：含受控源的電路分析與計(jì)算。單元2電阻性網(wǎng)絡(luò)分析的一般方法（8學(xué)時(shí)）知識(shí)點(diǎn)：理解支路電流法、網(wǎng)孔電流法、回路電流法、節(jié)點(diǎn)電壓法求解電路的一般方法和計(jì)算模型，理解疊加原理、替代定理、戴維南定理和諾頓定理等電路等效化簡(jiǎn)的基本方法，并求解電路。能力要求：能夠基于電路計(jì)算模型、等效化簡(jiǎn)等電阻性電路分析基礎(chǔ)，分析并計(jì)算電路。教學(xué)難點(diǎn)：含受控電源電路的分析與計(jì)算。單元3正弦交流電路分析（14學(xué)時(shí)）知識(shí)點(diǎn)：知道正弦交流信號(hào)的三要素、超前/滯后關(guān)系、向量法及物理意義、諧振電路、三相電源及電路等概念；理解電阻、電容和電感元件的相量形式和伏安特性以及基爾霍夫的向量式，元件/模塊的阻抗和導(dǎo)納；分析正弦穩(wěn)態(tài)電路，計(jì)算功率因素λ及其有功功率P、無(wú)功功率Q、視在功率S；分析RLC串聯(lián)諧振的頻率特性；分析三相四線制/三相三線制電路。能力要求：能夠基于向量法、阻抗和導(dǎo)納的定義分析正弦交流電路并進(jìn)行計(jì)算，包括三相電路分析與計(jì)算、RLC諧振電路的分析與計(jì)算；能夠搭建實(shí)驗(yàn)電路對(duì)三相電路、RLC串聯(lián)諧振電路進(jìn)行綜合驗(yàn)證。教學(xué)難點(diǎn)：RLC諧振電路的向量分析。單元4耦合電感元件和理想變壓器（2學(xué)時(shí)）知識(shí)點(diǎn)：知道耦合電感元件、同名端的概念；理解耦合電感的去耦等效、變壓器的分類以及分析方法。能力要求：結(jié)合自主學(xué)習(xí)能夠基于耦合電感特性和同名端分析耦合電感的去耦等效。教學(xué)難點(diǎn)：分析耦合電感的去耦等效。單元5一階動(dòng)態(tài)電路分析（8學(xué)時(shí)）知識(shí)點(diǎn)：知道電容、電感元件的動(dòng)態(tài)特性、換路定理、三要素法、微分電路和積分電路；理解一階動(dòng)態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng)、零輸入響應(yīng)和全響應(yīng)；分析一階動(dòng)態(tài)電路換路后初始狀態(tài)、暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)；知道二階電路及其分析方法。能力要求：能夠基于換路定理、三要素法分析并計(jì)算一階動(dòng)態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng)、零輸入響應(yīng)和全響應(yīng)；建立動(dòng)態(tài)電路的分析基礎(chǔ)；能夠搭建實(shí)驗(yàn)電路對(duì)微分電路和積分電路進(jìn)行驗(yàn)證。教學(xué)難點(diǎn)：動(dòng)態(tài)電路的暫態(tài)分析與計(jì)算。單元6二端口網(wǎng)絡(luò)（2學(xué)時(shí)）知識(shí)點(diǎn)：知道二端口電路的定義；理解二端口網(wǎng)絡(luò)的方程與參數(shù)、電路連接與等效。能力要求：能夠通過(guò)自主學(xué)習(xí)并基于二端口電路的方程和參數(shù)掌握電路連接與等效。教學(xué)難點(diǎn)：二端口電路連接與等效。（二）教學(xué)單元對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系課程目標(biāo)教學(xué)單元1234單元1電路的基本概念和定律√√√單元2電阻性網(wǎng)絡(luò)分析的一般方法√√單元3正弦交流電路分析√√√√單元4耦合電感元件和理想變壓器√單元5一階動(dòng)態(tài)電路分析√√√√單元6二端口網(wǎng)絡(luò)√（三）課程教學(xué)方法與學(xué)時(shí)分配教學(xué)單元教與學(xué)方式考核方式學(xué)時(shí)分配理論實(shí)踐小計(jì)單元1電路的基本概念和定律線下線上混合式、講授法、課堂練習(xí)、實(shí)驗(yàn)法作業(yè)、測(cè)驗(yàn)與考試評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收與報(bào)告8614單元2電阻性網(wǎng)絡(luò)分析的一般方法講授法、習(xí)題課作業(yè)、測(cè)驗(yàn)與考試評(píng)價(jià)88單元3正弦交流電路分析課堂講授、翻轉(zhuǎn)式課堂、實(shí)驗(yàn)法PPT展示、測(cè)驗(yàn)與考試評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收與報(bào)告10414單元4耦合電感元件和理想變壓器講授法、自主學(xué)習(xí)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法線上視頻22單元5一階動(dòng)態(tài)電路分析講授法、實(shí)驗(yàn)法、案例分析作業(yè)、測(cè)驗(yàn)與考試評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收與報(bào)告628單元6二端口網(wǎng)絡(luò)講授法、自主學(xué)習(xí)線上視頻22合計(jì)361248（四）課內(nèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與基本要求序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱目標(biāo)要求與主要內(nèi)容實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)實(shí)驗(yàn)類型1實(shí)驗(yàn)1疊加原理實(shí)驗(yàn)1．驗(yàn)證疊加原理及其適用范圍。2．驗(yàn)證基爾霍夫定律（KCL、KVL）。3．加深對(duì)參考方向的理解。4．進(jìn)一步掌握電壓表、電流表、歐姆表和穩(wěn)壓電源的使用方法。通過(guò)“疊加原理和戴維南定理”模塊驗(yàn)證完成疊加定理的電壓、電流的疊加驗(yàn)證及測(cè)試誤差分析。2驗(yàn)證型2實(shí)驗(yàn)2戴維南定理實(shí)驗(yàn)1．用實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證戴維南定理。2．掌握有源二端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓和端口等效電阻的測(cè)定方法。通過(guò)“疊加原理和戴維南定理”模塊驗(yàn)證完成戴維南定理驗(yàn)證及生成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖表分析。2驗(yàn)證型3實(shí)驗(yàn)3常用電子儀器的使用1．熟悉示波器、信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表的性能及正確使用。2．掌握用示波器、信號(hào)發(fā)生器、毫伏表對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試。學(xué)習(xí)示波器、交流毫伏表、信號(hào)發(fā)生器的操作與使用，并完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量。2驗(yàn)證型4實(shí)驗(yàn)4RC網(wǎng)絡(luò)對(duì)矩形脈沖的響應(yīng)1．觀察RC電路的充放電過(guò)程及其與時(shí)間常數(shù)的關(guān)系。2．在微分電路和積分電路中，時(shí)間常數(shù)和工作脈沖寬度對(duì)輸出波形的影響。3．學(xué)習(xí)低頻信號(hào)發(fā)生器及示波器的使用。通過(guò)“RC、RLC脈沖響應(yīng)模塊”搭建微分電路和積分電路，并觀測(cè)電路時(shí)間常數(shù)和工作脈沖寬度對(duì)輸出波形的影響。2驗(yàn)證型5實(shí)驗(yàn)5R、L、C串聯(lián)諧振1．理解R、L、C元件在正弦交流電路中的阻抗特性。2．了解RLC串聯(lián)電路諧振時(shí)的特點(diǎn)。3．了解函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表和示波器的使用。通過(guò)“RC、RLC脈沖響應(yīng)模塊”搭建TLC串聯(lián)電路，并通過(guò)調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的頻率觀察RLC串聯(lián)電路諧振時(shí)的特性，并測(cè)量電路電流（電阻電壓）的幅頻數(shù)據(jù)，測(cè)量諧振、上限、下限頻率下電感電壓和電抗電壓的有效值和相位查數(shù)據(jù)，完成通用諧振曲線。2綜合型6實(shí)驗(yàn)6三相交流電路1.掌握三相負(fù)載和電源的正確聯(lián)接方法。2.進(jìn)一步了解三相電路中電壓、電流的線值和相值的關(guān)系。3.了解三相四線制中線的作用。根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路和要求，對(duì)對(duì)稱負(fù)載、非對(duì)稱負(fù)載的三相四線和三相三線電路進(jìn)行電壓、電流測(cè)試，并進(jìn)行結(jié)論驗(yàn)證。2驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)類型：①演示型②驗(yàn)證型③設(shè)計(jì)型④綜合型四、課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)1.課程內(nèi)容設(shè)計(jì)《電路分析基礎(chǔ)》所及內(nèi)容理論嚴(yán)密，邏輯性強(qiáng)，同時(shí)又是解決工程技術(shù)領(lǐng)域問(wèn)題的重要基礎(chǔ)，因此，課程思政場(chǎng)景設(shè)置在分組實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)同組交流、師生交流表達(dá)協(xié)同完成，另一場(chǎng)景是開展“用電安全”主題活動(dòng)融入與其它學(xué)科人員的交流表達(dá)，并提供專業(yè)建議，通過(guò)傾聽、清晰表達(dá)、尊重他人觀點(diǎn)、利用非語(yǔ)言溝通和善用技術(shù)工具，促進(jìn)學(xué)術(shù)交流與合作，提升專業(yè)能力。2.教學(xué)方法設(shè)計(jì)采用互動(dòng)式教學(xué)方法，例如討論、小組活動(dòng)、實(shí)驗(yàn)等，引導(dǎo)學(xué)生先學(xué)會(huì)傾聽他人觀點(diǎn)、能夠提出問(wèn)題、辯證思考、積極爭(zhēng)辯和清晰表達(dá)，肢體語(yǔ)言、面部表情和眼神交流等非語(yǔ)言溝通技巧，可以善用各種工具來(lái)增強(qiáng)專業(yè)交流的效果，例如在線會(huì)議、電子郵件社交媒體等幫助學(xué)生更迅速、更便捷地與他人分享觀點(diǎn)，促進(jìn)專業(yè)交流，提高學(xué)術(shù)素養(yǎng)。3.教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是非常好的實(shí)施交流溝通場(chǎng)景，組織實(shí)驗(yàn)分組，協(xié)同交流共同完成；設(shè)置主題活動(dòng)，如安全用電調(diào)研活動(dòng)，增加學(xué)生與其他學(xué)科成員的專業(yè)交流機(jī)會(huì)，能夠通過(guò)專業(yè)知識(shí)為用戶提供合理化建議；組織主題講座、座談會(huì)等活動(dòng)，邀請(qǐng)行業(yè)內(nèi)的專家、企業(yè)家等分享經(jīng)驗(yàn)和觀點(diǎn)，拓寬學(xué)生的視野。4.教學(xué)效果評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)多元化的