电工基础及电子技术 大纲

《电工电子技术》课程大纲一、课程介绍《电工电子技术》是非电类专业学生必修的重要学科基础课。通过本课程学习，使学生明确电路分析、建模及求解的概念，掌握常用电路元件的工作原理和测试方法，训练学生对电路特性进行仿真、设计和评价的能力。培养学生运用所学知识解决实际电类问题的实践能力，为结合电气类知识解决本专业技术问题打好基础。课程主要介绍了电工电子技术相关的基本知识和基本理论，具体内容共分四个模块：直流模块、交流模块、模拟模块和数字模块。课程共64学时，3.5学分，包含理论教学48学时，实验教学16学时。考核为平时成绩、实验成绩、自学任务和闭卷考试结合。Introduction“ELECTRICALANDELECTRONICTECHNOLOGY”isoneofthemainprofessionalfundamentalcoursesforengineeringandsciencestudents.Theprojectsofthiscoursearemakingstudentstoclarifytheconceptofcircuitanalysis,modelingandsolution,grasptheworkingprincipleandtestmethodofcommoncircuitcomponents,mastertheabilitytosimulate,designandevaluatecircuitcharacteristics,understandthedevelopmenttrendoftesttechnology.Throughlearningofthiscourse,developtheabilitytosolvepracticalelectricalproblemsbyusingtheknowledge,providedabasisforsolvingprofessionaltechnicalproblemsbycombiningelectricalknowledge.Thecoursemainlyincludesthebasicknowledgeandbasictheoryofelectricalandelectronictechnology,Thiscourseconsistsoffourmodules:direct-currentcircuit,sinusoidala-ccircuit,analogcircuitanddigitalcircuit.Thecourseconsistsof64hoursand3.5credits,including48hoursoftheoryinstructand16hoursofexperimentalinstruct.Theassessmentisacombinationofordinaryresults,experimentalresults,self-studytasksandfinalexamination(closed-book).课程基本信息课程名称电工电子技术课程编码英文名称ELECTRICALANDELECTRONICTECHNOLOGY课程学时64课程学分3.5课程类别学科基础课程课程性质必修课开课学期第4学期课内实验学时16适用专业能源与动力工程专业，材料成型及控制工程专业，生物工程专业，生物医药专业，工程力学专业，工业设计专业，无机非金属专业，汽车服务工程专业，食品工程专业选用教材詹迪铌，《电工电子技术》机械工业出版社，2023第三版王幼林主编，《电工电子技术实验与实践指导》，机械工业出版社，2015主要参考书1、王桂琴，《电工学I》机械工业出版社，2011第二版2、常文秀，《电工学II》机械工业出版社，2011第二版预备知识或先修课程要求高等数学、工程数学、大学物理等。二、程目标及支持的毕业要求1.知识目标1：学会用数学和物理的方法科学地描述实际的电系统，理解主要电路类型、工程概念及其工作特点，掌握分析电路的方法及仿真技术；同时，为继续学习本课程“电子技术与应用”、“电能转换与应用”、“控制技术基础”内容做准备。2.知识目标2：掌握电路分析的基本方法，能进行简单电路的计算和分析，理解常用电子元器件的工作原理和特性，具备电子元器件的识别和选择能力。3.知识目标3：使学生建立起“以开环结构实现逻辑控制、闭环结构实现自动调节控制”的知识体系，掌握基本逻辑控制系统的设计与实现。4.能力目标1：能够应用多种方法，对电路进行分析，具备用仪器测量电路测，并对数据进行分析的能力。5.能力目标2：具备查阅文献，分析资料，凝练结论的能力。6.能力目标3：具备自学能力，有不断学习和适应发展的能力。7.能力目标4：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，能够设计出实现简单功能的控制电路系统的方案，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。8.情感价值观目标：了解电路及电机控制发展历史与现状，培养学生严谨的学术态度、科学的思维习惯，增强学生的社会责任感和历史使命感，培养学生的团队协作精神。课程目标与毕业要求的对应关系毕业要求指标点课程目标123456781.1掌握并能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识应用于解决工程领域中复杂工程问题。√√√√√√2.1能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。√√√√5.1能够理解、掌握、选择、使用现代计算机软硬件等工具选择与使用技术，并进行基于仿真计算的预测与模拟。√√12.1具有自主学习和终身学习的意识。√√√教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容教学要求总学时数64教学组织支持课程目标讲课实验1电路的基本概念和基本定律1.理解电路模型2.理解理想电路元件的电压-电流关系3.理解电压、电流参考方向的意义4.理解电功率和额定值的意义5.掌握基尔霍夫定律6.掌握电位的计算方法4学习通辅助课堂活动1，42直流电路分析方法1.掌握电源两种模型的等效变换2.掌握叠加定理和戴维宁定理3.了解支路电流法、结点电压法。4*.了解回路电流法和诺顿定理。5*.了解非线性电阻电路基本分析方法。42学习通辅助课堂活动1，43正弦交流电路1.了解正弦交流电的三要素2.理解正弦电量的相量表示法(含相量图)3.理解电路基本定律的相量形式4.掌握简单正弦交流电路的相量分析法5.了解正弦交流电路复参数概念和瞬时功率概念，6.掌握有功功率、功率因数的概念和计算，6.了解无功功率和视在功率的概念7.理解提高功率因数的方法及其经济意义，学会查阅资料，调查工程上功率因数的重要性。84学习通辅助课堂活动设置自学内容1，4，5，84三相交流电路1.掌握三相四线制供电系统中电源及单相、三相负载的正确联接2.了解中线的作用，掌握对称负载三相交流电路的分析方法。3.掌握三角形负载的正确联接及对称负载三相交流电路的分析方法4.掌握三相电路功率的计算。5.了解安全用电常识及其重要性6.了解我国供电系统4学习通辅助课堂活动1，4，85常用半导体器件1.明确二极管、稳压管和三极管的伏安特性及主要参数。2.掌握由二极管构成的滤波、钳位及限幅电路的工作原理以及参数的计算。3.熟悉稳压管稳压电路的工作原理。4.理解三极管的电流分配及放大原理。4学习通辅助课堂活动1，46基本放大电路1.明确放大电路中的常用基本概念，如：静态和动态、直流通路和交流通路、微变等效电路、负载线、静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、非线形失真等。2.掌握估算单管共射放大电路和单管共集放大电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的方法。3.熟悉判断共射放大电路的失真性质和消除的方法。4.理解静态工作点稳定的意义以及分压偏置放大电路的工作原理和分析方法。82学习通辅助课堂活动设置自学内容1，47集成运算放大器及其应用1.了解集成运算放大器的基本组成及其主要参数的意义。2.明确运算放大器的电压传输特性，理解理想运算放大器的工作原理并掌握其基本分析方法。3.掌握由运算放大器组成比例、加减、微分和积分运算电路的工作原理和分析方法。4.知道平衡电阻的作用并掌握其计算方法。5.理解电压比较器的工作原理和应用。4学习通辅助课堂活动设置自学内容2，5，68直流稳压电源1.熟悉单相半波整流电路、单相桥式整流电路的工作原理。2.了解电容滤波电路的工作原理以及参数的估算。3.掌握稳压电路的稳压原理及含有集成稳压模块电路的分析计算方法。自学自学内容3，7，89数字电路基础1.熟悉逻辑函数的表示方法及其相互转换。2.熟练运用卡诺图进行逻辑函数的化简。3.认识常用的门电路熟悉逻辑功能及使用方法。4.理解真值表的作用并掌握列写真值表的方法。4学习通辅助课堂活动文献阅读3，7，89组合逻辑电路1.理解组合逻辑电路的基本原理，掌握异或和同或的逻辑运算规则及表达方法。2.掌握考虑电路的稳定性、可靠性以及高效性的组合逻辑电路的设计及优化方法。3.掌握使用真值表、逻辑表达式、卡诺图等工具进行组合逻辑电路设计的方法。4.将实际问题抽象为逻辑问题，并能够根据实际需求选择和设计合适的逻辑电路。44学习通辅助课堂活动设置自学内容3，7，810时序逻辑电路1.熟悉时序逻辑电路中的基本概念，如触发器、时序图、状态方程、状态表等。2.理解触发器的工作原理，包括RS触发器、JK触发器、D触发器等，并能够根据实际需求选择合适的触发器类型。3.掌握由触发器构成的计数器的分析方法，能够正确给出计数器状态方程、真值表、时序图等分析结论。4、掌握集成计数器4293和4290的工作原理，能够准确判断其进制数，能够根据需求利用单片或多片集成计数器设计实现任意进制计数。44学习通辅助课堂活动设置自学内容分组设计任务3，7，8合计4816五、实验（实践、上机）教学内容、基本要求与学时分配课程内包含实验课程16学时。1.实验目的与任务通过实验课教学，使学生巩固加深对电工电子课程基础知识、基本原理和工程问题的理解；使学生熟悉常用仪器和设备的使用方法，能够利用软件工具进行设计、仿真和测试；训练学生的结合所学知识独立完成实验操作、准确描述分析实验数据和实验结果并最终形成实验报告，使学生树立工程观念和严谨的科学作风，在独立实验和合作实验中加强求是意识、工程意识和创新意识，培养学生初步具备解决相关学科电类问题的工程能力，为后续专业课程的学习，以及从事相关工作奠定实践基础。通过“直流电路研究”实验，使学生掌握测量直流电压、电流的方法，掌握直流稳压源的使用方法。让学生用实验验证这两大重要的电路理论，分析实验结果与理论结果间的差异，从而使学生深入理解并能更好地掌握基尔霍夫定律和叠加定理。（2学时）通过“谐振电路的设计与应用”实验，使学生加深理解正弦稳态电路谐振条件和谐振特点，掌握电路品质因数Q的物理意义及测量方法，应用串联谐振电路完成真假硬币的识别。（2学时）通过“单管放大电路的设计与测试”实验，使学生掌握测量直流电压、交流电压的方法，让学生用实验验证单管放大电路放大交流信号的过程与特征，分析实验结果与理论结果间的差异，从而使学生深入理解并能更好地掌握基本放大电路的特性。（4学时）通过“组合逻辑电路设计”实验，使学生加深理解门电路的输入输出关系，掌握组合逻辑电路的设计方法，掌握集成门电路的选择与使用，培养学生的工程意识，提高学生解决工程问题的能力。（4学时）通过“时序逻辑电路设计”和“集成计数器的应用及设计”实验，使学生加深理解触发器的使用，掌握时序逻辑电路的设计方法，掌握集成触发器的选择与使用，掌握集成计数器的原理，掌握任意进制计数器的设计方法，掌握集成计数器的选择与使用，培养学生的工程意识，提高学生解决工程问题的能力。（4学时）2.实验教学基本要求对学生的实验技能训练的基本要求是：能正确使用常用的电工、电子仪表、仪器及电工、电子设备，学会查阅元器件参数，对常用的电子元件具有使用的基本知识，能按电路图接线和查线，能进行实验操作，读数和观察实验现象，用仪表检查和排除线路故障；能够设计综合实验电路，利用实验设备完成设计任务；能够使用软件工具进行设计、仿真和测试；能整理、分析实验数据，撰写实验报告。3.实验教材或指导书王幼林、詹迪铌，《电工电子技术实验与实践指导书》，机械工业出版社，20154.实验项目一览表序号实验项目名称内容提要主要仪器设备学时适用专业实验项目类型必开/选开1直流电路研究叠加原理和戴维宁定理的验证，软件仿真与线下实验二选一直流稳压电源、数字多用表2验证性实验必开2谐振电路的设计与应用真假币识别电路的设计与实践，虚拟仿真与线下实验二选一信号发生器、示波器、电压表4虚拟仿真设计性实验必开3单管放大电路的设计与测试1.熟悉使用掌握直流稳压电源、数字多用表、函数发生器、示波器、毫伏表等仪器。2.分立元件放大器静态及动态参数测试。3.单管放大电路设计。示波器，直流稳压电源，信号发生器，数字万用表，通用实验箱，直流毫安表，交流毫伏表。2研究性实验必开必开4组合逻辑电路设计1.与门、或门等门电路逻辑功能分析、测试。2.从多个设计题目中任选一个，根据题目要求设计电路、搭建硬件电路、测试电路功能。数字实验箱、Multisim4仿真+线下设计性实验必开必开5时序逻辑电路设计1.测试基本R-S触发器的逻辑功能。2.测试双J-K触发器74LS112逻辑功能。3.测试双D触发器74LS74的逻辑功能。4.设计任意进制计数器。5.数字秒表、数字电子钟设计(选做)。数字实验箱、Multisim4研究性实验选开必开六、教学要求及方式教学要求：教师要积极备课，对课程内容要融会贯通。授课在多媒体教室，充分利用多媒体动画教学课件，开展多种形式的课堂活动，调动学生积极性。做到授课内容与大纲相符，注重平时成绩积累，成绩评价体系标准真实、严谨、公平、公正、公开，能促使学生学习的积极性。教学方式：线上线下相结合的授课方式，以课堂教学为主，线上课程自学为辅，利用学习通开展课堂提问、讨论来强化学生对主要概念、分析方法的理解与认识；以作业与案例分析使学生掌握电子技术在工程应用方面的作用和意义；以课后扩展阅读结合文献综述的方式拓宽课程内涵，以分组设计任务来加深知识的融会贯通，通过上述教学活动来实现学生理论联系实际解决复杂工程问题能力的培养。七、教学重点和难点重点：难点：二极管、三极管等分立门电路、触发器和集成计数器芯片的分析和设计方法。八、达成课程目标的途径和措施1.课程理论教学由线上线下两部分组成。线下40学时，线上8学时，教师可根据具体情况适当调节。线下学习过程中要采用学习通记录学生的学习状态，并记入期末成绩。2.开展综合设计性的分组任务和市场调研任务，让学生不断地融会贯通理论知识，3.多角度综合考评学生的学习目标的达成。

综合成绩由四部分构成。过程学习成绩、实验成绩、期末成绩。过程学习成绩包含学生课堂表现、课后作业、分组任务、自学能力考查，并按相应的比例折算并相加后得出。实验成绩根据学生实验完成情况及实验报告得出。期末成绩由期末考试卷面（满分100分）成绩折算得出。4.考核及成绩评定方式考试成绩由三部分构成。过程学习成绩、实验成绩、期末成绩。过程学习成绩包含学生课堂表现、课后作业、分组任务、自学能力考查，并按相应的比例折算并相加后得出。实验成绩根据学生实验完成情况及实验报告得出。期末成绩由期末考试卷面（满分100分）成绩折算得出。5.考核方式及成绩占比为：序号成绩构成考核方式占比支持课程目标1过程学习成绩课后作业20%4课堂活动4分组任务、调研任务5，8自学在线课程知识点6线上测验62实验成绩实验完成情况10%1，7实验报告53期末成绩期末考试70%1，2，3合计100%*成绩占比可根据实际教学情况调整±5%*为了鼓励学生具备创新挑战意识，允许学生在开课初期申请免考，用一个有难度的系统设计任务代替考试。6.评价标准课后作业课后作业按照百分制评分。评分标准为：观测点评分90-100分80-8960-79分40-59分1-39分0分基本概念掌握程度（权重0.3）概念清晰，分析得当，能够掌握课堂知识概念基本清晰，分析得当，能够掌握大部分课堂知识主要概念清晰，但部分分析有误部分概念清晰，分析中有明显的知识漏洞基本概念不清晰不提交解决问题的方案正确性（权重0.6）步骤清晰，计算正确步骤清晰，计算有小错误主要思路、过程清晰，计算有错误思路不够清晰，计算多处错误不能理解问题并提出思路不提交作业完成态度（权重0.1）书写工整、清晰，符号、单位等按规范执行书写工整、清晰，符号、单位等按规范执行书写清晰，主要符号、单位等按照规范执行能够辨识，部分符号、单位等按照规范执行不能辨识，符号、单位等不按照规范执行不提交2）分组任务分组设计任务评分标准为：观测点评分80-100分60-79分40-59分1-39分0分基本概念掌握程度（权重0.2）概念清晰，分析得当，能够掌握课堂知识，建立测试系统，充分体现课程中相关知识点主要概念清晰，但部分分析有误；体现了部分课程中的知识点部分概念清晰，分析中有明显的知识漏洞；体现较少课程中知识点基本概念不清晰不提交解决问题的方案正确性（权重0.7）所提方案能够解决问题，思路清晰，设计有创新所提方案的主要思路正确、设计正确方案设计过于简单，能完成基本功能部分方案正确不提交报告完成态度（权重0.1）报告结构合理、论述清晰，符号、单位等按规范执行报告结构合理、论述比较清晰，主要符号、单位等按照规范执行报告结构不完整，论述清晰，能够辨识，部分符号、单位等按照规范执行报告结构不完整，论述不清晰，符号、单位等不按照规范执行不提交3）实验课内实验，将通过动手操作、实验