電路分析基礎(chǔ)-電科教學(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48理論學(xué)時36實踐學(xué)時12開課學(xué)院機(jī)電學(xué)院適用專業(yè)與年級電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)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）課程簡介電是人類文明的動力與源泉，隨著科技的進(jìn)步，電的應(yīng)用范圍越來越廣泛。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)生知識結(jié)構(gòu)的重要組成部分，學(xué)習(xí)本課程對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，樹立理論聯(lián)系實際的工程觀點，提高學(xué)生分析問題、解決問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態(tài)電路的時域分析等是電路理論與電子技術(shù)工程實踐基礎(chǔ)，沒有它后續(xù)課程無法開設(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)和測驗與考試評價，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、分析計算能力、基礎(chǔ)實驗?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)類型序號內(nèi)容知識目標(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）。2建立扎實的集總參數(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)。技能目標(biāo)3熟練使用實驗儀器儀表，分析研究電路特點，設(shè)計搭建實驗電路，掌握基本實驗技能進(jìn)行電路測試與驗證。素養(yǎng)目標(biāo)(含課程思政目標(biāo))4通過傾聽、清晰表達(dá)、尊重他人觀點、利用非語言溝通和善用技術(shù)工具，促進(jìn)學(xué)術(shù)交流與合作，提升專業(yè)能力。（二）課程支撐的畢業(yè)要求畢業(yè)要求1：工程知識：具備運用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識解決工程領(lǐng)域復(fù)雜問題的能力。②能對具體設(shè)計對象進(jìn)行抽象建模和分析，提供理論支持。畢業(yè)要求3：設(shè)計/開發(fā)解決方案：具備解決工程領(lǐng)域復(fù)雜問題的能力，并在設(shè)計過程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識考慮創(chuàng)新和社會、環(huán)境、健康、安全、法律、文化等因素。①能夠針對特定需求對工程領(lǐng)域問題進(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)問題的能力，包括設(shè)計實驗、分析數(shù)據(jù)并得出有效結(jié)論。②能夠根據(jù)具體對象選擇合適的研究路線，并設(shè)計可行的實驗方案。畢業(yè)要求9：個人和團(tuán)隊：具備在多學(xué)科團(tuán)隊中承擔(dān)個體、團(tuán)隊成員和負(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。（三）畢業(yè)要求與課程目標(biāo)的關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點支撐度課程目標(biāo)對指標(biāo)點的貢獻(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）。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點1.2）100%畢業(yè)要求3①M2.建立扎實的集總參數(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)。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點3.1）100%畢業(yè)要求4②H3.熟練使用實驗儀器儀表，分析研究電路特點，設(shè)計搭建實驗電路，掌握基本實驗技能進(jìn)行電路測試與驗證。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點4.2）100%畢業(yè)要求9①H4.通過傾聽、清晰表達(dá)、尊重他人觀點、利用非語言溝通和善用技術(shù)工具，促進(jìn)學(xué)術(shù)交流與合作，提升專業(yè)能力。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點9.1）100%三、課程內(nèi)容與教學(xué)設(shè)計（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）知識點：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算電阻電路的電壓、電流和功率；能夠搭建實驗電路進(jìn)行驗證。教學(xué)難點：含受控源的電路分析與計算。單元2電阻性網(wǎng)絡(luò)分析的一般方法（8學(xué)時）知識點：理解支路電流法、網(wǎng)孔電流法、回路電流法、節(jié)點電壓法求解電路的一般方法和計算模型，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的基本方法，并求解電路。能力要求：能夠基于電路計算模型、等效化簡等電阻性電路分析基礎(chǔ)，分析并計算電路。教學(xué)難點：含受控電源電路的分析與計算。單元3正弦交流電路分析（14學(xué)時）知識點：知道正弦交流信號的三要素、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，計算功率因素λ及其有功功率P、無功功率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)行計算，包括三相電路分析與計算、RLC諧振電路的分析與計算；能夠搭建實驗電路對三相電路、RLC串聯(lián)諧振電路進(jìn)行綜合驗證。教學(xué)難點：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）知識點：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：分析耦合電感的去耦等效。單元5一階動態(tài)電路分析（8學(xué)時）知識點：知道電容、電感元件的動態(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、三要素法分析并計算一階動態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng)、零輸入響應(yīng)和全響應(yīng)；建立動態(tài)電路的分析基礎(chǔ)；能夠搭建實驗電路對微分電路和積分電路進(jìn)行驗證。教學(xué)難點：動態(tài)電路的暫態(tài)分析與計算。單元6二端口網(wǎng)絡(luò)（2學(xué)時）知識點：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：二端口電路連接與等效。（二）教學(xué)單元對課程目標(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)時分配教學(xué)單元教與學(xué)方式考核方式學(xué)時分配理論實踐小計單元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)、實驗法作業(yè)、測驗與考試評價、實驗驗收與報告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)、測驗與考試評價88單元3正弦交流電路分析課堂講授、翻轉(zhuǎn)式課堂、實驗法PPT展示、測驗與考試評價、實驗驗收與報告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)動法線上視頻22單元5一階動態(tài)電路分析講授法、實驗法、案例分析作業(yè)、測驗與考試評價、實驗驗收與報告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361248（四）課內(nèi)實驗項目與基本要求序號實驗項目名稱目標(biāo)要求與主要內(nèi)容實驗時數(shù)實驗類型1實驗1疊加原理實驗1．驗證疊加原理及其適用范圍。2．驗證基爾霍夫定律（KCL、KVL）。3．加深對參考方向的理解。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“疊加原理和戴維南定理”模塊驗證完成疊加定理的電壓、電流的疊加驗證及測試誤差分析。2②驗證型2實驗2戴維南定理實驗1．用實驗的方法驗證戴維南定理。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定方法。通過“疊加原理和戴維南定理”模塊驗證完成戴維南定理驗證及生成實驗數(shù)據(jù)圖表分析。2②驗證型3實驗3常用電子儀器的使用1．熟悉示波器、信號發(fā)生器、交流毫伏表的性能及正確使用。2．掌握用示波器、信號發(fā)生器、毫伏表對電路進(jìn)行測試。學(xué)習(xí)示波器、交流毫伏表、信號發(fā)生器的操作與使用，并完成實驗數(shù)據(jù)測量。2②驗證型4實驗4RC網(wǎng)絡(luò)對矩形脈沖的響應(yīng)1．觀察RC電路的充放電過程及其與時間常數(shù)的關(guān)系。2．在微分電路和積分電路中，時間常數(shù)和工作脈沖寬度對輸出波形的影響。3．學(xué)習(xí)低頻信號發(fā)生器及示波器的使用。通過“RC、RLC脈沖響應(yīng)模塊”搭建微分電路和積分電路，并觀測電路時間常數(shù)和工作脈沖寬度對輸出波形的影響。2②驗證型5實驗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)電路諧振時的特點。3．了解函數(shù)信號發(fā)生器、交流毫伏表和示波器的使用。通過“RC、RLC脈沖響應(yīng)模塊”搭建TLC串聯(lián)電路，并通過調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的頻率觀察RLC串聯(lián)電路諧振時的特性，并測量電路電流（電阻電壓）的幅頻數(shù)據(jù)，測量諧振、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。2④綜合型6實驗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)實驗電路和要求，對對稱負(fù)載、非對稱負(fù)載的三相四線和三相三線電路進(jìn)行電壓、電流測試，并進(jìn)行結(jié)論驗證。2②驗證型實驗類型：①演示型②驗證型③設(shè)計型④綜合型四、課程思政教學(xué)設(shè)計1.課程內(nèi)容設(shè)計《電路分析基礎(chǔ)》所及內(nèi)容理論嚴(yán)密，邏輯性強(qiáng)，同時又是解決工程技術(shù)領(lǐng)域問題的重要基礎(chǔ)，因此，課程思政場景設(shè)置在分組實驗中，通過同組交流、師生交流表達(dá)協(xié)同完成，另一場景是開展“用電安全”主題活動融入與其它學(xué)科人員的交流表達(dá)，并提供專業(yè)建議，通過傾聽、清晰表達(dá)、尊重他人觀點、利用非語言溝通和善用技術(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)計采用互動式教學(xué)方法，例如討論、小組活動、實驗等，引導(dǎo)學(xué)生先學(xué)會傾聽他人觀點、能夠提出問題、辯證思考、積極爭辯和清晰表達(dá)，肢體語言、面部表情和眼神交流等非語言溝通技巧，可以善用各種工具來增強(qiáng)專業(yè)交流的效果，例如在線會議、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，促進(jìn)專業(yè)交流，提高學(xué)術(shù)素養(yǎng)。3.教學(xué)活動設(shè)計實驗環(huán)節(jié)是非常好的實施交流溝通場景，組織實驗分組，協(xié)同交流共同完成；設(shè)置主題活動，如安全用電調(diào)研活動，增加學(xué)生與其他學(xué)科成員的專業(yè)交流機(jī)會，能夠通過專業(yè)知識為用戶提供合理化建