电气工程及其自动化专业《电路原理》教学大纲

电气工程及其自动化专业《电路原理》教学大纲课程编号：13180304英文名称：CircuitTheory学分：4.5学时：总学时80学时，其中理论64学时，实践16学时先修课程：高等数学、大学物理课程类别：专业基础课程授课对象：电气工程及其自动化专业学生教学单位：机械与电气工程学院修读学期：第2学期一、课程描述和目标《电路原理》是电气工程及其自动化专业第一门电类基础课程，以电路基础理论和计算机辅助分析为学习与研究对象，从实际电路的工程应用角度出发，系统讲授直流电路、动态电路、正弦交流电路、非正弦周期性电流电路、二端口网络等内容，培养学生应用电路理论知识解决电路建模、电路分析计算、电路设计与软件仿真等自动化领域内的实际工程问题能力。通过本课程的学习，培养学生具备应用电路基本理论分析与计算实际电路的能力、操作电路实验并分析实验结果的能力和应用电子电路软件绘制电路并仿真的能力，为后续《模拟电子技术》等专业基础课程和《自动控制原理》等专业主干课程提供必要的电路理论方面知识与技能。本课程支撑毕业要求指标点1.1、1.2、2.1和8.2，拟达到的课程目标：课程目标1：能将微积分、矩阵、复变函数与积分变换、大学物理等数学与自然科学知识用于电路理论相关工程问题表述；课程目标2：能针对动态电路进行时域分析，针对正弦交流电路进行时域分析和频域分析，建立电路的时域或频域数学模型并求解；课程目标3：能运用基尔霍夫定律、戴维宁定理、叠加定理等重要的电路原理，识别和判断直流电路、正弦稳态电路、三相电路、二端口网络等复杂工程问题的关键环节并提出解决方案；课程目标4：理解诚实公正、诚信守则的工程职业道德和规范，并能够在信号放大与控制等自动化相关领域的工程电路实践中自觉遵守。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重1.1能将数学、自然科学、工程科学的语言工具和专业知识用于工程问题的表述。课程目标1H1.2能针对具体的对象，运用时频域分析和相关方法，建立数学模型并求解。课程目标2M2.1能运用电路、电气、电力等相关科学原理，识别和判断复杂工程问题的关键环节。课程目标3H8.2理解诚实公正、诚信守则的工程职业道德和规范，并能够在电气工程相关领域的工程实践中自觉遵守。课程目标4M（注：要求课程目标与毕业要求指标点应是一一对应支撑）三、教学内容、基本要求与学时分配（一）理论教学序号教学内容基本要求及重、难点（含德育要求）学时教学方式对应课程目标1电路模型和电路定律电路模型，电流/电压参考方向，电路元件与电阻元件，独立电源与受控源，基尔霍夫定律基本要求：运用电路模型、欧姆定律与基尔霍夫定律，解释独立电源及受控源特性与分类、电路模型、集总参数等概念重点难点：运用基尔霍夫定律分析与计算常见的基本电路及含受控源电路德育要求：严谨态度、制度自信4线上学习课堂讲授课后作业在线测试1,22电阻电路的等效变换电阻串并联，Y形和Δ形联结等效变换,电压源和电流源两种模型及等效变换；输入电阻基本要求：解释电路等效变换概念，运用电阻Y形和Δ形联结的等效变换，计算电阻串并联，运用两种电源模型间等效变换重点难点：计算含受控源电路输入电阻德育要求：实质等效4线上学习课堂讲授课后作业在线测试13电阻电路的一般分析电路图论,KCL和KVL独立方程；网孔电流法/回路电流法，结点电压法基本要求：运用支路电流法、网孔/回路电流法和结点电压法分析常见的电阻电路并比较上述方法的优缺点，熟练运用结点电压方程法和网孔电流法列出标准方程重点难点：运用结点电压法分析电路，分析与计算含受控源电路德育要求：团队探究、集体智慧6线上学习课堂讲授团队探讨课后作业在线测试1,24电路定理叠加定理，齐性定理，替代定理，戴维南定理和诺顿定理，最大功率传输定理基本要求：解释叠加定理、戴维南/诺顿定理、替代定理和最大功率传输定理的概念并运用以上定理，计算开路电压、短路电流和等效电阻等电路参数重点难点：戴维宁/诺顿定理的开路电压、短路电流等参数计算，含受控源电路的等效电阻计算德育要求：分工合作、追求极致6线上学习课堂讲授翻转课堂团队探讨文献阅读课后作业在线测试35储能元件和时域分析电容和电感元件，动态电路方程，一阶电路零输入/零状态/全响应，阶跃/冲激响应，二阶电路基本要求：能计算电路初始值、稳态值和时间常数等参数，分析一阶零输入、零状态和全响应电路并计算结果，比较阶跃响应与冲激响应之间关系并分析，解释二阶电路的概念与分类重点难点：运用三要素法分析一阶电路德育要求：量变到质变8线上学习课堂讲授团队探讨文献阅读课后作业在线测试1,26相量法复数，正弦量，正弦量转化为相量，电路定律相量形式基本要求：正弦交流电路中电阻、电感与电容的相量形式，推导并解释三种元件电压与电流之间的相位差关系重点难点：运用相量法分析正弦交流电路德育要求：化繁为简4线上学习课堂讲授课后作业在线测试1,27正弦稳态电路的分析阻抗和导纳,相量图,正弦稳态电路的分析,正弦稳态电路的功率计算，复功率及最大功率的传输基本要求：阻抗与导纳之间的关系及转换，运用相量法分析正弦稳态电路并计算有功功率、无功功率和视在功率，解释并运用复功率和最大功率传输重点重点难点：运用相量图分析正弦交流电路并计算功率，通过无功补偿提高正弦稳态电路有功功率的方法与途径德育要求：化繁为简8线上学习课堂讲授翻转课堂团队探讨课后作业在线测试1,38含有耦合电感的电路互感,含有耦合电感电路的计算,耦合电感的功率,变压器原理与理想变压器基本要求：解释耦合电感电路中互感现象、同名端的概念和变压器的工作原理，运用去耦的方法分析与计算含有耦合电感电路，计算变压器一次侧和二次侧回路重点难点：耦合电感电路的去耦及计算德育要求：集体力量、工匠精神6线上学习课堂讲授课后作业在线测试1,2,39电路的频率响应网络函数，RLC串联电路和并联电路的谐振，RLC串联电路的频率响应，波特图，滤波器基本要求：解释RLC串联电路和并联电路发生谐振的工作原理并计算谐振频率、品质因素等参数，探究串联谐振与并联谐振的应用领域，运用波特图分析频率响应重点难点：发生串联谐振和并联谐振电路的分析与计算德育要求：精益求精4线上学习课堂讲授团队探讨课后作业在线测试1,3,410三相电路三相电路的概念，线电压/电流和相电压/电流的关系，对称三相电路的计算，不对称三相电路的概念，三相电路的功率基本要求：分析三相电路线电压/相电压、线电流/相电流之间的大小关系及相位差，三相电路有功功率和无功功率等分析与计算，辨别不对称三相电路重点难点：对称三相电路的分析方法以及功率的计算，不对称三相电路的分析德育要求：制度自信、社会责任8线上学习课堂讲授团队探讨课后作业在线测试1,3,411非正弦周期电流电路非正弦周期信号及函数分析，有效值、平均值和平均功率基本要求：描述非正弦周期函数分解为傅里叶级数，非正弦周期信号有效值、平均值和平均功率的计算重点难点：运用谐波分析法分析非周期德育要求：规范意识3线上学习课堂讲授课后作业1,412二端口网路二端口的方程和参数，二端口的等效电路和转移函数基本要求：解释二端口的Y、Z、T、H等参数矩阵及之间相互关系并计算重点难点：二端口方程的参数计算德育要求：诚实守信3线上学习课堂讲授课后作业1,3,4合计64（二）实验教学序号实验项目实验内容与要求学时类型对应课程目标1电路元件的伏安特性能根据要求测定电阻元件、理想直流电源和实际直流电源的伏安特性2验证22受控源的实验研究能根据四种类型受控源的工作原理，测试受控源的转移特性和负载特性4综合33RC一阶电路的响应测试能根据要求测定RC一阶电路的零输入响应、零状态响应及全响应2验证14交流电路参数的测量能根据要求用三电表法测量未知阻抗元件参数的办法，能使用功率表使用方法测量日光灯的I、U和P，计算R、X和L等4设计35三相电路的研究（强电）能根据要求测量星型连接各电压和电流的值，测量三角形连接各电压和电流的值；具备判断和查找故障的能力。4验证3,4合计16注：实验要求包括必修、选修；实验类型包括演示、验证、综合、设计等。四、课程教学方法1.总体设计基于精品在线开放课程的共享平台，采用“分级分层、线上线下混合、软硬结合、团队学习”的课程教学模式，把传统的理论教学与实际工程电路应用相结合，将电路的分析、计算与仿真贯穿于整个教学过程中，通过师生互动、团队学习完成教学任务。采用探究式的教学模式，分析学生设计过程产生的错误，激发学生的学习兴趣，增强对所学知识的理解和掌握。①课堂教学方法：讲授、讨论、翻转课堂、线上线下混合。②实验教学方法：自主集中、指导练习、个别答疑、。③课外学习方法：观看精品在线开放课程网站上的课程微视频，学生自主学习和团队合作学习相结合，课外完成团队研究项目。2.课堂教学①课堂讲授：在课前在线预习的基础上，按知识模块，通过案例以演示和归纳主要知识点的应用，通过问题引导学生学习和讨论，不断强化学生对知识的理解。在讲授、讨论中，基于案例分析、工程应用等教学方式，引导学生掌握电路理论的基本分析方法，使学生在体验对电路的分析与计算的过程中，实现对知识点的掌握。②课内讨论：围绕预习内容、讲授案例、课后作业、阶段测试、研究项目汇报，引导学生进行对知识点的学习、巩固和掌握。3.实验教学在课外学习和作业实施的基础上，通过集中实验，理解有关知识点，掌握直流电路、交流电路等常用的分析与设计方法。4.课外学习①课前预习：要求学生在课前按预习计划完成自主学习内容，即自学教材相关章节，观看课程网站上教学视频。②课后作业：要求学生按时完成课后纸质作业，慕课平台上的在线练习与测试，完成团队研究项目，准备阶段测试内容。③研究项目：要求学生按2（必选）+1（任选）个团队研究项目，提交团队研究报告，个别小组安排现场演示和口头汇报。5.课外学习与实践①预习与自学：课前预习和自学微视频、教材和辅学资料，初步知晓教学内容。②复习与练习：课后复习课堂教学内容、教材习题的练习和课后作业。在完成练习和作业过程中，进一步加深教材和微视频中相关内容理解与掌握，并能学以致用。五、学业评价和课程考核《电路原理》课程学业评价采取线下平时成绩、线上学习成绩、实验成绩和期末考试等多元评价方式。根据学生不同学习基础与学习目标开展三阶分层式教学，突出“学生中心”；通过基于大数据的学习任务点与学习轨迹的采集与分析，开展“诊断反馈”；通过实验环节与团队研究项目，实现“产出导向”。（一）考核方式及具体要求1.课程成绩构成与要求课程考核注重形成性和终结性评价相结合，考核内容由平时作业、章节测试、团队项目、实验成绩、线上学习和期末考核组成，均按百分制计分，其中期末考核成绩占40%、平时作业成绩占10%、章节测试成绩占10%、团队项目占10%、实验成绩占15%、线上学习成绩占15%。2.课程目标达成考核与评价序号教学环节课程目标1（分值）课程目标2（分值）课程目标3（分值）课程目标4（分值）合计1平时作业6220102章节测试4420103团队项目0055104线上学习10500155实验成绩00510156期末考试121216040课程目标对应分值32233015100（二）考核与评价标准1.平时成绩考核与评价标准安排六次作业课后作业，A4纸打印，每次作业安排6~10道计算与分析题，根据课后作业参考答案与评分标准进行打分（百分制）。2.章节测试与评价标准安排2~3次章节测试，根据测试题目的参考答案及评分标准进行打分（百分制）。3.课程实验分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分评分依据能根据实验要求和指标自主设计实验方案，搭建实验电路，操作规范并注重安全，有可行的设计思路。实验报告完整、内容详实，实验结果分析有理有据，获得结论正确符合科学规律能根据实验要求和指标设计实验方案，搭建实验电路，操作较规范并注重安全，有较可行的设计思路。实验报告完整、内容较详实，实验结果分析较好，获得结论比较正确能根据实验要求和指标搭建实验电路，能基本完成实验操作，有一定的设计思路。实验报告基本完整、内容较详实，实验结果分析不够正确不参与实验或实验过程存在安全隐患，实验报告未及时上交或内容不完整，无设计方案及实验结果分析4.团队项目分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分评分依据能根据研究项目要求和指标设计可行的实施方案，有科学合理的分析方法。研究报告完整、内容详实，结果分析有理有据，获得结论正确符合科学规律能根据研究项目要求和指标设计较为可行的实施方案，有较科学合理的分析方法。研究报告比较完整、内容较详实，结果分析比较正确能根据研究项目要求和指标提出施方案，采用一定的分析方法。研究报告基本完整，结果分析不够正确不参与团队研究项目，研究报告未及时上交或内容不完整，无设计方案及结果分析5.期末试卷考核与评价标准根据4个课程目标及12个章节教学内容，设计基础计算题、综合分析与计算题和工程应用题等三大期末考核试题，