-电路分析基础-微电子电科课程教学大纲

《电路分析基础》本科课程教学大纲一、课程基本信息课程名称电路分析基础FundamentalsofElectricCircuitAnalysis课程代码2080022课程学分3课程学时48理论学时36实践学时12开课学院机电学院适用专业与年级电子类大一本科课程类别与性质专业基础选修课考核方式考查选用教材电路分析基础（第四版）、付玉明、ISBN978-7-5170-4914-2、中国水利水电出版社、2017第四版是否为马工程教材先修课程高等数学（上）2100013（6）、大学物理（1）2100001（3）课程简介电是人类文明的动力与源泉，随着科技的进步，电的应用范围越来越广泛。电路分析基础课程是电子类专业的基础课程，它理论严密，逻辑性强，是电子类专业学生知识结构的重要组成部分，学习本课程对培养学生的科学思维能力，树立理论联系实际的工程观点，提高学生分析问题、解决问题的能力以及在人才培养中都起着非常重要作用。本课程是电子类专业开设的第一门专业基础课程，它所涉及的内容包括电阻电路基础、正弦稳态电路的向量分析以及动态电路的时域分析等是电路理论与电子技术工程实践基础，没有它后续课程无法开设。本课程将基于传统教学方法与现代教育教学技术相结合、线上线下混合式教学模式，采用课堂讲授与翻转式课堂、课堂练习与习题课、线上视频以及课后作业和测验与考试评价，贯彻OBE理念，使学生掌握集总参数电路的基本概念和基本分析方法，具备工程思维能力、分析计算能力、基础实验能力和逻辑归纳能力。选课建议与学习要求本大纲面向电子工程系各专业具有高等数学和大学物理基础的应用型大学本科学生，建议在大学一年级下学期开设。二、课程目标与毕业要求（一）课程目标类型序号内容知识目标1牢固掌握集总参数元器件模型的交直流I-V特性，深刻理解集总参数电路的电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。（支撑点毕业要求指标点1.2M）2建立扎实的集总参数电路模型、数学模型和电路分析方法，扎实掌握各种分析电路的方法，求解电压、电流和功率等电学参数。（支撑点3.1M）技能目标3熟练使用实验仪器仪表，分析研究电路特点，设计搭建实验电路，掌握基本实验技能进行电路测试与验证。（支撑点4.2H）素养目标(含课程思政目标)4通过倾听、清晰表达、尊重他人观点、利用非语言沟通和善用技术工具，促进学术交流与合作，提升专业能力。（支撑点9.1H）（二）课程支撑的毕业要求毕业要求1：工程知识：具备运用数学、自然科学、工程基础和专业知识解决工程领域复杂问题的能力。②能对具体设计对象进行抽象建模和分析，提供理论支持。毕业要求3：设计/开发解决方案：具备解决工程领域复杂问题的能力，并在设计过程中体现创新意识考虑创新和社会、环境、健康、安全、法律、文化等因素。①能够针对特定需求对工程领域问题进行深入分析和提炼，并合理确定解决方案。毕业要求4：研究：具备基于科学原理，采用科学方法研究工程领域的复杂工程技术问题的能力，包括设计实验、分析数据并得出有效结论。②能够根据具体对象选择合适的研究路线，并设计可行的实验方案。毕业要求9：个人和团队：具备在多学科团队中承担个体、团队成员和负责人角色的能力。①能够与其他学科成员有效沟通，尊重他人观点。（三）毕业要求与课程目标的关系毕业要求指标点支撑度课程目标对指标点的贡献度毕业要求1②M1.牢固掌握集总参数元器件模型的交直流I-V特性，深刻理解集总参数电路的电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。（支撑点毕业要求指标点1.2）100%毕业要求3①M2.建立扎实的集总参数电路模型、数学模型和电路分析方法，扎实掌握各种分析电路的方法，求解电压、电流和功率等电学参数。（支撑点3.1）100%毕业要求4②H3.熟练使用实验仪器仪表，分析研究电路特点，设计搭建实验电路，掌握基本实验技能进行电路测试与验证。（支撑点4.2）100%毕业要求9①H4.通过倾听、清晰表达、尊重他人观点、利用非语言沟通和善用技术工具，促进学术交流与合作，提升专业能力。（支撑点9.1）100%三、课程内容与教学设计（一）各教学单元预期学习成果与教学内容单元1电路的基本概念和定律（14学时）知识点：知道基于关联参考方向或非关联参考方向电流/电压参考方向的设定及其公式调用、电位、电路的单端/双端绘制以及单口电路等效概念，理解集总参数电路中电阻、电源、受控电源等元件电压、电流的约束关系及其功率计算；理解基尔霍夫电压、电流定律及其拓展式，分析电路模块等效变换和平衡电桥。能力要求：能够基于集总参数电路元件VCR和基尔霍夫定律分析计算电阻电路的电压、电流和功率；能够搭建实验电路进行验证。教学难点：含受控源的电路分析与计算。单元2电阻性网络分析的一般方法（8学时）知识点：理解支路电流法、网孔电流法、回路电流法、节点电压法求解电路的一般方法和计算模型，理解叠加原理、替代定理、戴维南定理和诺顿定理等电路等效化简的基本方法，并求解电路。能力要求：能够基于电路计算模型、等效化简等电阻性电路分析基础，分析并计算电路。教学难点：含受控电源电路的分析与计算。单元3正弦交流电路分析（14学时）知识点：知道正弦交流信号的三要素、超前/滞后关系、向量法及物理意义、谐振电路、三相电源及电路等概念；理解电阻、电容和电感元件的相量形式和伏安特性以及基尔霍夫的向量式，元件/模块的阻抗和导纳；分析正弦稳态电路，计算功率因素λ及其有功功率P、无功功率Q、视在功率S；分析RLC串联谐振的频率特性；分析三相四线制/三相三线制电路。能力要求：能够基于向量法、阻抗和导纳的定义分析正弦交流电路并进行计算，包括三相电路分析与计算、RLC谐振电路的分析与计算；能够搭建实验电路对三相电路、RLC串联谐振电路进行综合验证。教学难点：RLC谐振电路的向量分析。单元4耦合电感元件和理想变压器（2学时）知识点：知道耦合电感元件、同名端的概念；理解耦合电感的去耦等效、变压器的分类以及分析方法。能力要求：结合自主学习能够基于耦合电感特性和同名端分析耦合电感的去耦等效。教学难点：分析耦合电感的去耦等效。单元5一阶动态电路分析（8学时）知识点：知道电容、电感元件的动态特性、换路定理、三要素法、微分电路和积分电路；理解一阶动态电路的零状态响应、零输入响应和全响应；分析一阶动态电路换路后初始状态、暂态和稳态；知道二阶电路及其分析方法。能力要求：能够基于换路定理、三要素法分析并计算一阶动态电路的零状态响应、零输入响应和全响应；建立动态电路的分析基础；能够搭建实验电路对微分电路和积分电路进行验证。教学难点：动态电路的暂态分析与计算。单元6二端口网络（2学时）知识点：知道二端口电路的定义；理解二端口网络的方程与参数、电路连接与等效。能力要求：能够通过自主学习并基于二端口电路的方程和参数掌握电路连接与等效。教学难点：二端口电路连接与等效。（二）教学单元对课程目标的支撑关系课程目标教学单元1234单元1电路的基本概念和定律√√√单元2电阻性网络分析的一般方法√√单元3正弦交流电路分析√√√√单元4耦合电感元件和理想变压器√单元5一阶动态电路分析√√√√单元6二端口网络√（三）课程教学方法与学时分配教学单元教与学方式考核方式学时分配理论实践小计单元1电路的基本概念和定律线下线上混合式、讲授法、课堂练习、实验法作业、测验与考试评价、实验验收与报告8614单元2电阻性网络分析的一般方法讲授法、习题课作业、测验与考试评价88单元3正弦交流电路分析课堂讲授、翻转式课堂、实验法PPT展示、测验与考试评价、实验验收与报告10414单元4耦合电感元件和理想变压器讲授法、自主学习、任务驱动法线上视频22单元5一阶动态电路分析讲授法、实验法、案例分析作业、测验与考试评价、实验验收与报告628单元6二端口网络讲授法、自主学习线上视频22合计361248（四）课内实验项目与基本要求序号实验项目名称目标要求与主要内容实验时数实验类型1实验1叠加原理实验1．验证叠加原理及其适用范围。2．验证基尔霍夫定律（KCL、KVL）。3．加深对参考方向的理解。4．进一步掌握电压表、电流表、欧姆表和稳压电源的使用方法。通过“叠加原理和戴维南定理”模块验证完成叠加定理的电压、电流的叠加验证及测试误差分析。2验证型2实验2戴维南定理实验1．用实验的方法验证戴维南定理。2．掌握有源二端口网络的开路电压和端口等效电阻的测定方法。通过“叠加原理和戴维南定理”模块验证完成戴维南定理验证及生成实验数据图表分析。2验证型3实验3常用电子仪器的使用1．熟悉示波器、信号发生器、交流毫伏表的性能及正确使用。2．掌握用示波器、信号发生器、毫伏表对电路进行测试。学习示波器、交流毫伏表、信号发生器的操作与使用，并完成实验数据测量。2验证型4实验4RC网络对矩形脉冲的响应1．观察RC电路的充放电过程及其与时间常数的关系。2．在微分电路和积分电路中，时间常数和工作脉冲宽度对输出波形的影响。3．学习低频信号发生器及示波器的使用。通过“RC、RLC脉冲响应模块”搭建微分电路和积分电路，并观测电路时间常数和工作脉冲宽度对输出波形的影响。2验证型5实验5R、L、C串联谐振1．理解R、L、C元件在正弦交流电路中的阻抗特性。2．了解RLC串联电路谐振时的特点。3．了解函数信号发生器、交流毫伏表和示波器的使用。通过“RC、RLC脉冲响应模块”搭建TLC串联电路，并通过调节信号发生器的频率观察RLC串联电路谐振时的特性，并测量电路电流（电阻电压）的幅频数据，测量谐振、上限、下限频率下电感电压和电抗电压的有效值和相位查数据，完成通用谐振曲线。2综合型6实验6三相交流电路1.掌握三相负载和电源的正确联接方法。2.进一步了解三相电路中电压、电流的线值和相值的关系。3.了解三相四线制中线的作用。根据实验电路和要求，对对称负载、非对称负载的三相四线和三相三线电路进行电压、电流测试，并进行结论验证。2验证型实验类型：①演示型②验证型③设计型④综合型四、课程思政教学设计1.课程内容设计《电路分析基础》所及内容理论严密，逻辑性强，同时又是解决工程技术领域问题的重要基础，因此，课程思政场景设置在分组实验中，通过同组交流、师生交流表达协同完成，另一场景是开展“用电安全”主题活动融入与其它学科人员的交流表达，并提供专业建议，通过倾听、清晰表达、尊重他人观点、利用非语言沟通和善用技术工具，促进学术交流与合作，提升专业能力。2.教学方法设计采用互动式教学方法，例如讨论、小组活动、实验等，引导学生先学会倾听他人观点、能够提出问题、辩证思考、积极争辩和清晰表达，肢体语言、面部表情和眼神交流等非语言沟通技巧，可以善用各种工具来增强专业交流的效果，例如在线会议、电子邮件社交媒体等帮助学生更迅速、更便捷地与他人分享观点，促进专业交流，提高学术素养。3.教学活动设计实验环节是非常好的实施交流沟通场景，组织实验分组，协同交流共同完成；设置主题活动，如安全用电调研活动，增加学生与其他学科成员的专业交流机会，能够通过专业知识为用户提供合理化建议；组织主题讲座、座谈会等活动，邀请行业内的专家、企业家等分享经验和观点，拓宽学生的视野。4.教学效果评价设计多元化的