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《电工技术基础与技能、电路分析》课程标准
发布时间: 2018-11-14                                    浏览次数:[]

电子信息工程专业“3+4”课程标准

电工技术基础与技能、电路分析

课程名称:电工技术基础与技能、电路分析

英文名称:Foundation and skills of f electrotechnics,Circuite Analysis

课程性质: 专业基础课

总 学 时:98+72 理论学时:58+56 实验学时:40+16

适用专业:电子信息工程“3+4” 试点项目

第一部分 课程定位与设计

一、课程性质

本课程是电子信息工程专业一门专业基础课程。本课程是电子信息工程专业“3+4”的一门专业基础课程。分为中职3年的教学任务和本科4年的教学任务,其中中职3年任务是:使学生掌握电子信息类、电气电力类等专业必备的电工技术基础知识和基本技能,具备分析和解决生产生活中一般电工问题的能力,具备学习后续电类专业技能课程的能力;对学生进行职业意识培养和职业道德教育,提高学生的综合素质与职业能力,增强学生适应职业变化的能力,为学生职业生涯的发展奠定基础。本科4年的任务是:通过理论教学,通过本课程的学习,使学生掌握电路基本理论和基本分析方法,为学习后续课程打好基础。通过实验教学,使学生掌握常用电子仪器仪表的使用方法,具备基本电路的实验技能,为学习模拟电路、数字电路及高频电子线路打下坚实的实验基础。

二、课程作用

本课程可以使学生了解电工技术的认知方法,培养学习兴趣,形成正确的学习方法,有一定的自主学习能力;通过参加电工实践活动,培养运用电工技术知识和工程应用方法解决生产生活中相关实际电工问题的能力;强化安全生产、节能环保和产品质量等职业意识,养成良好的工作方法、工作作风和职业道德。

三、前导后续课程

本课程作为一门专业基础课,其先行课程基础是大学物理、高等数学等,后续课程为电子技术基础、电子信息工程的其他专业基础课和专业课。

四、课程设计的理念和思路

本课程注重培养分析问题、解决问题的能力、强化学生动手实践能力,遵循学生认知规律,紧密结合应用电子专业的发展需要,为将来从事应用电子产品的设计、检测奠定坚实的基础。将本课程的教学活动分析设计成若干项目或工作情景,以项目为单位组织教学、并以典型设备为载体,通过具体案例,按实用的电路项目实施的顺序逐步展开,让学生在掌握技能的同时,引出相关专业理论知识,使学生在技术训练过程中加深对专业知识、技能的理解和应用、培养学生的综合职业能力,满足学生职业生涯发展的需要。

第二部分 课程目标

一、总体目标

在前3年中职学习过程使学生会观察、分析与解释电的基本现象,理解电路的基本概念、基本定律和定理,了解其在生产生活中的实际应用;会使用常用电工工具与仪器仪表;能识别与检测常用电工元件;能处理电工技术实验与实训中的简单故障;掌握电工技能实训的安全操作规范。在后续4年的本科学习中,在前续学习的基础上,研究电路的基本定理、定律、基本分析方法及应用,理解电路分析的基本概念,掌握基本分析方法、定理和定律,并能灵活应用于电路分析中,并加强最基本的直流电路、动态电路、正弦交流电路的实验方法实验训练,使学生掌握电路基本理论和基本分析方法,具备基本电路的实验技能。培养自主学习能力,养成良好的思维习惯和职业规范,能运用相关的专业知识、专业技能解决工程中的实际问题。培养学生的团队合作精神,激发学生的创新潜能,提高学生的职业素质。

二、具体目标

(一)能力目标

(1)能够独立完成简单电路的搭建;

(2)能够独立完成常用电路的设计和实现;

(3)能够独立完成电路的调试;

(4)能够熟练使用仿真软件仿真电路。

(二)知识目标

(1)熟练掌握电路分析的基本概念;

(2)掌握电路的基本分析方法、定理和定律;

(3)掌握基本的直流电路、动态电路、正弦交流电路的分析方法;

(4)掌握电压源、电流源、受控源电路的分析方法;

(5)掌握常用电路的设计方法。

第三部分 课程内容标准

教学单元

教学内容

中职阶段教学要求与建议

本科阶段教学要求与建议

认识实训室与安全用电

认识实训室

通过现场观察与讲解,了解电工实训室的电源配置,认识交、直流电源、基本电工仪器仪表及常用电工工具;对本课程形成初步认识,培养学习兴趣。

安全用电

了解电工实训室操作规程及安全电压的规定,树立安全用电与规范操作的职业意识;

通过模拟演示等教学手段,了解人体触电的类型及常见原因,掌握防止触电的保护措施,了解触电的现场处理措施;

通过模拟演示等教学手段,了解电气火灾的防范及扑救常识,能正确选择处理方法。

直流电路

电路的组成与电路模型

认识简单的实物电路,了解电路组成的基本要素,理解电路模型,会识读简单电路图;

识别常用电池的外形、特点,了解其实际应用。

掌握电路组成的基本要素,理解电路模型的相关概念。

电路的基本物理量及其

测量

理解参考方向的含义和作用,会

应用参考方向解决电路中的实际问题;

通过与现实生活中的实例类比,理解电动势、电位和电能的物理概念;

理解电流、电压和电功率的概念,并能进行简单计算;

直流电路电流、电压的测量实验:能正确选择和使用电工仪表,掌握测量电流、电压的基本方法;能测量小型用电设备的电流、电压。

熟练掌握电流、电压的参考方向的概念;掌握电压、电流、功率的测量方法。

电阻

了解电阻器及其参数,会计算导体电阻,了解电阻与温度的关系在家电产品中的应用,了解超导现象;

能区别线性电阻和非线性电阻,了解其典型应用;

识别常用、新型电阻器,了解常用电阻传感器的外形及其应用;

电阻测量实验:根据被测电阻的数值和精度要求选择测量方法和手段,使用万用表测量电阻;了解使用兆欧表测量绝缘电阻及用电桥对电阻进行精密测量的方法。

掌握电阻的定义、分类、测量及应用。

欧姆定律

了解电阻元件电压与电流的关系,掌握欧姆定律;

掌握电阻串联、并联及混联的连接方式,会计算等效电阻、电压、电流和功率。

熟练掌握欧姆定律;熟练掌握电阻的串并联及星三角变化;熟练掌握一端口网络输入电阻的求法。

受控电源

受控源

熟练掌握四种常用受控源的定义和应用。

实训项目:受控源的实验研究

受控源的实验研究。

电路定理

实训项目:常用电工材料与导线的连接

了解常用导电材料、绝缘材料及其规格和用途;

会使用合适的工具对导线进行剥线、连接以及绝缘恢复。

基尔霍夫定律的应用

了解支路、节点、回路和网孔的概念;

通过实验,总结电路中节点电流及回路电压的规律,掌握基尔霍夫电流、电压定律;

能应用基尔霍夫电流、电压定律列出两个网孔的电路方程。

熟练掌握基尔霍夫定律;熟练掌握一般电阻电路的分析方法(包括支路法、网孔法、回路法、节点法)。

电源的模型

了解电压源和电流源的概念,了解实际电源的电路模型。

理解理想电源和实际电源的定义和模型;掌握电压源、电流源的串联和并联;熟练掌握实际电源的两种模型及其等效变换。

戴维宁定理

了解戴维宁定理及其在电气工程技术中进行外部端口等效与替换的方法,如对电子技术中输入电阻、输出电阻概念的解释。

熟练掌握戴维南定理的相关定义,能使用戴维南定理分析复杂含源单端口电路。

叠加定理

了解叠加定理,了解在分析电路时复杂信号可由简单信号叠加的方法。

熟练掌握叠加定理、齐性定理,能使用叠加定理分析含有多独立源的复杂电路。

负载获得最大功率的条件

了解负载获得最大功率的条件及其应用

熟练掌握最大功率传输定理的条件及应用。

实训项目:电阻性电路故障的检查

通过学生讨论、师生互动,学习检查电路故障的方法,能用电流表、万用表、电压表(电位法)检查电路故障

实训项目:电路定律验证

基尔霍夫定律、叠加原理、戴维南定理验证

电容和电感

电容

通过参观电子市场或家电维修部,增加对常用电容器的感性认识,了解其种类、外形和参数,了解电容的概念,了解储能元件的概念;

能根据要求,正确选择利用串联、并联方式获得合适的电容;

电容器充、放电实验:可通过仪器仪表观察电容器充放电规律,理解电容器充、放电电路的工作特点,会判断电容器的好坏。

熟练掌握电容的概念,电容的储能及电容的串并联;掌握一阶RC电路的时域分析方法。

电磁感应

理解磁场的基本概念,会判断载流长直导体与螺线管导体周围磁场的方向,了解其在工程技术中的应用;

了解磁通的物理概念,了解其在工程技术中的应用;

了解磁场强度、磁感应强度和磁导率的基本概念及其相互关系;掌握左手定则;掌握右手定则。

此部分内容在《大学物理》课程中讲解,电路中不涉及。

电感

了解电感的概念,了解影响电感器电感量的因素;

了解电感器的外形、参数,会判断其好坏

熟练掌握电感的概念,电感的储能及电容的串并联;掌握一阶RL电路的时域分析方法;掌握二阶动态电路的时域分析方法。

互感

理解互感的概念,了解互感在工程技术中的应用,能解释影响互感的因素;

理解同名端的概念,了解同名端在工程技术中的应用,能解释影响同名端的因素。

掌握互感的概念;掌握耦合电感中电压和电流的关系,并能对具有耦合电感的电路进行分析计算。

变压器

了解变压器的电压比、电流比和阻抗变换

理解空心变压器、理想变压器的相关概念。

磁路

磁路的物理量

了解磁路和磁通势的概念;了解主磁通和漏磁通的概念;了解磁阻的概念,了解影响磁阻的因素。

此部分内容在《大学物理》课程中讲解,电路中不涉及。

铁磁性材料

了解磁化现象,能识读起始磁化曲线、磁滞回线、基本磁化曲线,了解常用磁性材料;了解消磁与充磁的原理和方法;了解磁滞、涡流损耗产生的原因及降低损耗的方法;了解磁屏蔽概念及其在工程技术中的应用

此部分内容在《大学物理》课程中讲解,电路中不涉及。

单相正弦交流电路

实训项目:单相正弦交流电路的认识

熟悉实训室工频电源的配置;了解信号发生器、交流电压表、交流电流表、钳形电流表、万用表、单相调压器等仪器仪表;了解试电笔的构造,并会使用。

正弦交流电的基本物理量

理解正弦量解析式、波形图的表现形式及其对应关系,掌握正弦交流电的三要素;

理解有效值、最大值和平均值的概念,掌握它们之间的关系;

理解频率、角频率和周期的概念,掌握它们之间的关系;

理解相位、初相和相位差的概念,掌握它们之间的关系。

掌握正弦量的相关要素,熟练掌握向量法及电路的向量形式。

单相正弦交流电路

旋转矢量法

理解正弦量的旋转矢量表示法,了解正弦量解析式、波形图、矢量图的相互转换

掌握矢量旋转法。

纯电阻、纯电感、纯电容电路

掌握电阻元件电压与电流的关系,理解有功功率的概念;

掌握电感元件电压与电流的关系,理解感抗、有功功率和无功功率的概念;

掌握电容元件电压与电流的关系,了解容抗、有功功率和无功功率的概念;

示波器、信号发生器的使用实验:会使用信号发生器、毫伏表和示波器,会用示波器观察信号波形,会测量正弦电压的频率和峰值,会观察电阻、电感、电容元件上的电压与电流之间的关系。

熟练掌握电阻、电感、电容的阻抗、导纳、相量图的定义;熟练掌握电阻、电感、电容的有功功率、无功功率。

串联电路

理解RL串联电路的阻抗概念,掌握电压三角形、阻抗三角形的应用;

理解RC串联电路的阻抗概念,掌握电压三角形、阻抗三角形的应用;

理解RLC串联电路的阻抗概念,掌握电压三角形、阻抗三角形的应用;

交流串联电路实验:会使用交流电压表、电流表,熟悉示波器的使用,会用示波器观察交流串联电路的电压、电流相位差。

熟练掌握RL、RC、RLC串联及并联阻抗和导纳的相关定义;熟练掌握正弦稳态电路的分析方法。

实训项目:常用电光源

的认识与荧光灯的安装

了解常用电光源、新型电光源及

其构造和应用场合;

荧光灯电路安装实训:能绘制荧光灯电路图,会按图纸要求安装荧光灯电路,能排除荧光灯电路简单故障

实训项目:正弦稳态交流电路向量的研究

正弦稳态交流电路向量的研究。

交流电路的功率

理解电路中瞬时功率、有功功率、无功功率和视在功率的物理概念,会计算电路的有功功率、无功功率和视在功率;

理解功率三角形和电路的功率因数,了解功率因数的意义。

熟练掌握正弦电路的瞬时功率、有功功率、无功功率、视在功率和复功率等概念;熟练掌握功率因数提高的意义和方法。

电能的测量与节能

会使用单相感应式电能表,了解新型电能计量仪表;

了解提高电路功率因数的意义及方法;

提高功率因数的实验:会使用仪表测量交流电路的功率和功率因数,了解感性电路提高功率因数的方法及意义

掌握正弦稳态电路功率及功率因数的测量方法。

实训项目:照明电路配电板的安装

了解照明电路配电板的组成,了解电能表、开关、保护装置等器件的外部结构、性能和用途,会安装照明电路配电板。

谐 振

串联电路的谐振

了解串联谐振电路的特点,掌握谐振条件、谐振频率的计算,了解影响谐振曲线、通频带、品质因数的因素;了解串联谐振的利用与防护,了解谐振的典型工程应用和防护措施。

串联谐振电路实验:观察RLC串联电路的谐振状态,测定谐振频率。

掌握RLC串联电路谐振的相关概念。

电感与电容并联电路的谐振

了解并联谐振电路的特点,掌握谐振条件、谐振频率的计算。

掌握RLC并联电路谐振的相关概念。

实训项目:LC串联谐振电路的研究

LC串联谐振电路的研究。

三相正弦交流电路

三相正弦交流电源

了解三相正弦对称电源的概念,理解相序的概念;

了解电源星形联结的特点,能绘制其电压矢量图;

了解我国电力系统的供电制。

掌握对称三相电路的分析计算方法;了解不对称相电路的概念。

安全用电

用电保护

了解保护接地的原理;

掌握保护接零的方法,了解其应用;

了解电气安全操作规程,会保护人身与设备安全,防止发生事故;初步掌握触电现场的处理方法。

二端口电路

二端口电路

了解线性二端口的流控方程、压控方程、混合方程以及T型和π型等效电路。

第四部分 课程实施

一、教学组织

根据课程内容和学生特点,灵活运用教学方法,整个教学过程在单片机教学做一体化教室内完成,采用由易到难的顺序,教师分析案例提出问题,启发并引导学生自主学习相关理论知识,学生设计出每个项目的电路,并与教师给出的电路进行比较,在教师的指导下,搭建和调试,完成项目。

二、实施条件

课程安排理论教学与实验教学同步开设,鼓励学生通过软件仿真或通过实际制作理解巩固学习知识。在实验教学阶段,教师提出项目要求,学生在指定时间内,完成电路的设计、搭建和调试两方面,并在一体化教室完成实物的制作。

三、学习场所

(1)电工技术基础实训室包括示波器、万用表等基础实验仪器仪表等设备共计40套,教学多媒体1套;

(2)常用的电阻、电容、电感、电源等元器件一批;

(3)电烙铁、烙铁架、焊锡丝、松香、吸锡器等设备40套。

第五部分 课程考核与评价

一、学业考核

本门课程为考试课,闭卷考试,总评成绩中平时成绩占10%,实验成绩占20%,期末成绩占70%。

二、教学评价

师生共同参与教学评价,采用教师点评、学生互评等方式来评价教学效果。对教师的评价主要体现在学生打分的教师评价表、教学资料的检查、教学督导等三个方面。学生评价主要包括平时成绩、实验成绩和期末考试成绩。

第六部分 课程资源的开发与利用

一、教学资源

在教学过程中课程组教师运用多种现代技术手段开展电工技术基础与技能课程教学,主要有:开放实验室;强化创新能力的培养;利用仿真实验室实现技术仿真;利用网络技术扩展互动式教学;利用多媒体课件使课程由抽象变形象,充分利用这些资源创设形象生动的工作情境,激发学生的学习,为了提升课堂教学效果。

二、教材的选用和使用建议

1.赵杰、孙永旺.《电工技术基础与技能》.北京:电子工业出版社,2015.

2.邱关源.《电路》.北京:高等教育出版社,2006.

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