Рабочая программа дисциплины электротехника и электроника направление подготовки
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая учебная программа дисциплины «электротехника и электроника» Направление подготовки, 330.69kb.
- Рабочая программа дисциплины электротехника и электроника направление подготовки, 190.91kb.
- Рабочая программа дисциплины электротехника и электроника направление подготовки, 193.88kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 03 Общая электротехника и электроника По специальности, 561.03kb.
- Рабочая программа дисциплины «теоретические основы теплотехники» Направление подготовки, 554.69kb.
- М. А. Сёмкин 2010 г. Рабочая программа, 290.2kb.
- Умк дисциплины «Электротехника и электроника. Радиоэлектроника» кафедры рэ. Дисциплина, 107.72kb.
- Рабочая учебная программа по дисциплине: электротехника и электроника (Теоретические, 407.78kb.
- Многоуровневая учебная программа дисциплины электротехника и электроника для подготовки, 409.29kb.
- Рабочая программа по дисциплине Электротехника и электроника (наименование дисциплины), 195.99kb.
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ в г. ТАГАНРОГЕ
(ТТИ Южного федерального университета)
Факультет автоматики и вычислительной техники
«УТВЕРЖДАЮ»
Декан ФАВТ
______________________ Ю.М. Вишняков
«____»___________2011 г.
Рабочая программа дисциплины
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА и ЭЛЕКТРОНИКА
Направление подготовки
230100.62 «Информатика и вычислительная техника»
Профиль подготовки
Автоматизированные информационно-управляющие системы и комплексы
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
Очная
г. Таганрог
2011
- Цели освоения дисциплины
Целью освоения модуля “Электротехника” является обеспечение студентов базовыми знаниями в области теоретической электротехники и формирование основы для успешного изучения ими последующих предметов электротехнического цикла.
Основной целью освоения модуля “Электроника” является получение профессиональной подготовки студентов по электронным устройствам, применяемым в автоматизированных информационно-управляющих системах и комплексах, вычислительной техники.
В целом, освоение дисциплины «Электроника и электротехника» способствует более глубокому освоению специальных дисциплин профессионального цикла ООП и тем самым реализации общих целей ФГОС ВПО и ПрООП ВПО по направлению подготовки 230100.62 «Информатика и вычислительная техника»:
- Удовлетворение потребностей личности в профессиональном. культурном и нравственном развитии путем получения первой ступени высшего образования в области информатики и вычислительной техники по профилю «Автоматизированные информационно - управляющие системы и комплексы».
- Формирование компетенций, необходимых для эффективной и успешной профессиональной деятельности в области проектирования и использования программно - аппаратных средств вычислительных и информационных управляющих систем.
- Удовлетворения потребностей общества в квалифицированных кадрах путем подготовки бакалавров в области информатики и вычислительной техники, владеющих методами выбора элементной базы для построения архитектуры автоматизированных систем и комплексов, умеющих принимать обоснованные проектные решения, осуществлять постановку и выполнять эксперименты по проверки их корректности и эффективности.
а также будет способствовать достижению локальных целей профиля подготовки «Автоматизированные информационно-управляющие системы и комплексы»:
- 1 цель профиля. Развитие у студентов теоретических знаний и практических навыков, позволяющих выпускникам понимать и применять фундаментальные и передовые знания и научные принципы, лежащие в основе современных автоматизированных информационно-управляющих систем и комплексов при формулировании и решении инженерных задач;
- 2 цель профиля. Подготовка высококвалифицированных специалистов, способных решать задачи исследования, проектирования, разработки, настройки, тестирования и эксплуатации современных автоматизированных информационно-управляющих систем и комплексов в различных областях профессиональной деятельности, а также задачи планирования и проведения экспериментальных исследований свойств и характеристик данных систем.
- Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина “Электротехника и электроника” входит в цикл профессиональных дисциплин (Б.3). Дисциплины “Математика”(Б.2), “Физика”(Б.2) и “Информатика”(Б.2) предшествуют изучению дисциплины “ Электротехника и электроника ”. Для успешного усвоения материала дисциплины “ Электротехника и электроника ” обучающийся должен
знать:
– основы математического анализа: дифференциальное и интегральное исчисление, дифференциальные уравнения, линейную алгебру, комплексные числа и функции комплексное переменной, преобразование Лапласа;
– фундаментальные законы природы, основные физические законы в области электричества и магнетизма; механизм электропроводности металлов и полупроводников;
– основы технологии работы на ПК в современных операционных средах;
уметь:
– применять математические методы, физические законы и вычислительную для решения задач теоретического, экспериментального и прикладного характера;
владеть:
– численными методами решения систем алгебраических и дифференциальных уравнений;
– навыками выполнения операций над комплексными числами в различной форме их представления;
– навыками выполнения физических экспериментов и оценивания их результатов.
Знания и умения, полученные при освоении дисциплины “Электротехника и электроника”, используется при изучении дисциплин “Схемотехника”(Б.3), “ЭВМ и периферийные устройства”(Б.3), “Сети и телекоммуникации”(Б.3), частично в “Метрологии, стандартизации и сертификации”(Б.3).
- Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
Изучение дисциплины «Электроника и электротехника» способствует формированию профессиональной компетенции ПК-6 – обоснованно принимать проектные решения, осуществлять постановку и выполнять эксперименты по проверке их корректности и эффективности.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
знать:
– основные понятия, фундаментальные законы и теоремы теоретической электротехники, методы анализа линейных электротехнических цепей при гармоническом воздействии, методы анализа переходных процессов, частотные характеристики и передаточные функции, основы теории четырехполюсников;
– устройство, физические процессы, характеристики и параметры, математические и электрические модели электронных приборов, элементов и компонентов интегральных микросхем, принципы построения, основные схемотехнические решения аналоговых устройств электроники, их основные параметры и характеристики, основы анализа и математического описания, особенности реализации, области применения;
уметь:
– рассчитывать различными методами линейные пассивные и активные цепи: выбирать оптимальный метод расчета переходных процессов в электрических цепях при стандартных воздействиях, давать физическую трактовку полученным результатам;
– обоснованно выбирать полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы при разработке несложных устройств электроники, с учетом требований к системам и комплексам, выбирать на рынке электронных услуг необходимые блоки и компоненты, прочесть и осмыслить готовые схемотехнические решения, выполнять расчеты режимов работы, характеристик и параметров несложных электронных устройств;
владеть:
– электротехнической терминологией (название, понятие, обозначение, единицы измерения и соотношения между ними);
–методами анализа цепей постоянного тока и переменного тока во временно и частотной областях;
– навыками анализа, расчета и экспериментального исследования на макетах или в среде MULTISIM электрических цепей и электронных устройств.
- Структура и содержание дисциплины «Электротехника и электроника»
- Структура дисциплины
Вид учебной работы
Всего часов
Общая трудоемкость дисциплины
216/6 3ЕТ
Аудиторные занятия:
108
- лекции
36
- практические занятия
18
- лабораторные работы
54
- другие виды аудиторных занятий
-
Самостоятельная работа
76
Курсовая работа
-
Аттестация
32
3 семестр - Зачет
4 семестр - Экзамен
- Разделы дисциплины и виды занятий
- Структура дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц, 216 часов.
| № п/п | Раздел дисциплины “Электротехника и электроника” | Семестр | Неделя семестра | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) | Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам) | |||
| лек | лаб | пр | СРС | | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| | Модуль “Электротехника” | | | 18 | 18 | 18 | 54 | зачет |
| 1 | Основные понятия электротехники, схемы замещения и основы топологии | 3 | 1,2 | 2 | 2 | 2 | 6 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 2 | Закон Ома и законы Кирхгофа. Расчеты цепей по законам Кирхгофа | 3 | 3,4 | 2 | 4 | 2 | 6 | письменная контрольная работа, собеседования, отчетность по лабораторной работе. |
| 3 | Основы анализа схем с источниками гармонического сигнала | 3 | 5,6 | 2 | 0 | 2 | 6 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 4 | Символический метод расчета электрических цепей | 3 | 7,8 | 2 | 4 | 2 | 6 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 5 | Классический метод анализа переходный процессов | 3 | 9,10 | 2 | 0 | 2 | 6 | Рейтинг-контроль №1 (9 нед.): письменная контрольная работа, защита – собеседование по домашнему заданию №1. |
| 6 | Операторный метод анализа переходных процессов | 3 | 11,12 | 2 | 4 | 2 | 6 | письменная контрольная работа, собеседования, отчетность по лабораторной работе. |
| 7 | Передаточные функции. Комплексные передаточные функции | 3 | 13,14 | 2 | 0 | 2 | 6 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 8 | Основы теории четырехполюсников | 3 | 15,16 | 2 | 4 | 2 | 6 | письменная контрольная работа, собеседования, отчетность по лабораторной работе. |
| 9 | Электрические цепи трехфазного тока | 3 | 17,18 | 2 | 0 | 2 | 6 | Рейтинг-контроль №2: письменная контрольная работа №2, защита-собеседование по домашнему №2. |
| | Модуль “ Электроника” | | | 18 | 36 | 0 | 22 | экзамен |
| 1 | Полупроводниковые приборы и их применение | 4 | 1,2 | 2 | 4 | 0 | 2 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 2 | Усилители переменного тока | 4 | 3,4 | 2 | 4 | 0 | 2 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 3 | Усилители постоянного тока | 4 | 5,6 | 2 | 4 | 0 | 2 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 4 | Усилители с обратной связью | 4 | 7,8 | 2 | 4 | 0 | 2 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 5 | Операционные усилители (ОУ), измерительные усилители и преобразователи | 4 | 9,10 | 2 | 4 | 0 | 4 | Рейтинг-контроль №1: письменная контрольная работа №1, защита домашнего задания №1. |
| | | | | | | | | |
| Модуль «Электроника» | Продолжение: : | |||||||
| 6 | Решающие усилители на ОУ | 4 | 11,12 | 2 | 4 | 0 | 3 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 7 | Вторичные источники питания | 4 | 13,14 | 2 | 4 | 0 | 3 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 8 | Активные RC-фильтры | 4 | 15,16 | 2 | 4 | 0 | 2 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 9 | Аналоговые ключи на биполярных и полевых транзисторах | 4 | 17,18 | 2 | 4 | 0 | 2 | Рейтинг-контроль №2: письменная контрольная работа №2, защита домашнего задания №2. |
| Итого | | | 36 | 54 | 18 | 76 | | |
5. Образовательные технологии
В рамках обучения по дисциплине «Электроника и электротехника» читаются лекции, проводятся лабораторные и практические занятия. Лекции – информационные с использованием компьютерной и проекционной техники. При проведении лабораторных и практических занятий используются как традиционные формы их проведения, так и технологии проблемного обучения. Эта технология наиболее целесообразна при проведении занятий с использованием программной среды Multisim 9. Опыт применения технологии «мастер-класс» (лектор демонстрирует на практических занятиях модуля «Электротехника» детальное пошаговое решение задач) показал эффективность такого метода при обучением студентов с разным уровнем школьной подготовки.
Проводятся занятия в интерактивной форме для реализации компетентностного подхода в учебном процессе, используется интерактивная форма занятий: компьютерная симуляция, деловые игры, разбор конкретных ситуаций и др. Для дисциплины «Электротехника и Электроника» такие формы эффективно используются при проведении лабораторных и практических занятий с использованием программной среды Multisim. В такой среде сравнительно просто реализовать деловую игру, связанную с изменением параметров электрической цепи (схемы). Такие занятия могут проводиться как под руководством преподавателя (с целой группой) так и самостоятельно (студенческими бригадами в составе двух-трех человек). Объём – 54 часа.
Самостоятельная работа студентов (СРС) включает внеаудиторную самостоятельную работу студентов, направленную на повышение качества обучения углубления и закрепления знания студентов развития аналитических навыков по проблематики учебной дисциплине, активизацию учебно-познавательной деятельности студентов и снижения аудиторной нагрузки. Часть программного материала выносится для самостоятельного внеаудиторного изучения с последующим текущем или итоговым контролем знаний на занятиях или зачете.
Формы контроля СРС включают: устную беседу-консультацию с преподавателем по теме домашнего задания, раздела лекционного материала, по результатам выполнения лабораторных работ, рекомендации в подборе литературы. Технология обучения предусматривает также подготовку студентов для командной работы над комплексной темой с распределением функций и ответственности между ними.
- Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Текущий контроль осуществляется в течение семестра в виде устных опросов по пройденному лекционному материалу, письменных контрольных работ, защит лабораторных работ. Промежуточный контроль состоит из двух рейтингов контролей на 9 и 18 недели семестра. Для студентов не прошедших рейтинг-контроль в установленные сроки по уважительной причине, предусмотрено проведение дополнительных занятий на 18 неделе. Итоговый рейтинг-контроль проводится в виде зачета (модуль «Электротехника») и в виде экзамена (модуль «электроника»). Формы проведения: собеседование по модулю «Электротехника» и в виде ответов (после подготовки) на вопросы экзаменационных билетов по модулю «Электроника» число вопросов в билете не более трех.
Оценивание результатов контролей промежуточного и итогового (зачета, экзамена) осуществляется в соответствии с методикой, определяемой системой РИТМ ТТИ ЮФУ, которая использует 100 балльную оценку.
Рейтинг и итоговая дифференциальная оценка по учебной дисциплине
Промежуточный и суммарный (рубежный или итоговый) рейтинг по дисциплине
| Рейтинг первого контроля | Рейтинг второго контроля | Рейтинг третьего контроля | Суммарный (рубежный или итоговый) рейтинг | ||||
| макс. | мин. | макс. | мин. | макс. | мин. | макс. | мин. |
| 24 | 13 | 24 | 13 | 52 | 29 | 100 | 55 |
Рейтинг и итоговая дифференциальная оценка по дисциплине
| Дифференциальная оценка | Отлично | Хорошо | Удовлетворительно | Неудовлетворительно |
| Рейтинг (в баллах системы РИТМ) | 100-85 | 84-70 | 69-55 | Менее 55 |
| Обозначение оценки в системе ECTS | A | C | E | F |
6.1. Лабораторные занятия
6.1.1. Модуль “Электротехника”
| 1.Лабораторная работа №1. Вводное занятие. Измерения электрических величин и параметров. Знакомство с рабочим местом. |
| 2. Лабораторная работа № 2. Исследование простых цепей в режиме установившегося синусоидального тока. |
| 3. Лабораторная работа № 3. Исследование сложных электрических цепей при воздействии синусоидального тока. |
| 4. Лабораторная работа № 4. Исследование переходных процессов в неразветвленных электрических цепях. |
| 5. Лабораторная работа № 5. Исследование простых нелинейных цепей постоянного тока. |
6.1.2. Модуль “Электроника”
| 1. Вводное занятие. Знакомство с рабочим местом, компьютерной программой MULTISIM 9. |
| 2. Лабораторная работа № 1. Транзисторы. |
| 3. Лабораторная работа № 2. Усилители переменного тока. |
| 4. Лабораторная работа № 3. Усилители постоянного тока с обратной связью. |
| 5. Лабораторная работа № 4. Линейные решающие усилители. |
| 6. Лабораторная работа № 5. Нелинейные решающие усилители. |
| 7. Лабораторная работа № 6. Стабилизаторы постоянного напряжения. |
| 8. Лабораторная работа № 7. Активные RC-фильтры. |
| 9. Лабораторная работа № 8. Генераторы импульсов. |
6.2. Темы практических занятий
6.2.1. Модуль “Электротехника”
| 1. Законы Ома и Кирхгофа. Расчет электрических цепей с источниками постоянного тока. |
| 2. Преобразования в электрических цепях. Метод наложения, метод эквивалентного генератора. |
| 3. Неразветвленные цепи синусоидального тока. Векторные диаграммы. |
| 4. Символический метод расчета цепей синусоидального тока. |
| 5. Резонансные явления в электрических цепях. Резонанс напряжений и резонанс токов. |
| 6. Классический метод расчета переходных процессов в электрических цепях. |
| 7. Операторный метод расчета переходных процессов. Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме. |
| 8. Расчет несложных электрических цепей операторным методом при нулевых и ненулевых начальных условиях. |
| 9. Четырехполюсники. Основные уравнения и параметры четырехполюсника. |
6.3. Темы домашних заданий
6.3.1. Модуль “Электротехника”
1. Анализ линейных электрических цепей по законам Ома и Кирхгофа при воздействии постоянного тока.
2. Расчет токов и напряжений в линейных электрических цепях гармонического тока.
3. Расчет переходных процессов в электрических цепях.
6.3.2. Модуль «Электроника»
1. Расчет схем с применением диодов (схемы индикации, ограничители, параметрические стабилизаторы).
2. Аппаратная реализация математических операций на основе операционных усилителей.
Вариантность заданий обеспечивается разнообразием схем электрических цепей и устройств аналоговой электроники, а также вариаций параметров их элементов.
6.4. Темы контрольных работ по дисциплине «Электротехника и электроника»:
– основные понятия электрических цепей, источники энергии, приемники, электрические схемы замещения;
– топология электрических схем (ветвь, контур, дерево). Законы Кирхгофа;
– понятия о гармонических функциях, параметры гармонических функций. Представление гармонической функции на комплексной плоскости;
– закон Ома в комплексной форме. Реакция пассивных элементов на гармоническое воздействие;
– расчет несложных цепей в режиме установившегося гармонического сигнала;
– анализ переходных процессов в несложных цепях классическим методом;
– анализ переходных процессов с применением преобразования Лапласа.
– диоды и транзисторы (параметры и характеристики);
– усилители переменного тока на транзисторах;
– усилители постоянного тока с обратной связью;
– схемотехника, параметры, характеристики решающих усилителей;
– параметрические и компенсационные стабилизаторы напряжения;
– схемотехника фильтров (ФНЧ, ФВЧ, ПФ, ЗФ);
– полупроводниковые аналоговые ключи и устройства на их основе;
− генераторы гармонических и импульсных колебаний
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля)
7.1. Основная литература
7.1.1. Модуль “Электротехника”
1. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. Линейные электрические цепи [Текст]: учеб. пособие / Г.И. Атабеков. – 6-е изд., стереотип. – СПб.; М.; Краснодар: Лань, 2008. – 592 с.
2. Бекетова И.О. Электротехника. Конспект лекций. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2002. – 147 с.
3. Сборник задач по курсу «Теория линейных электрический цепей». Часть 1 / И.О. Бекетова, Л.А. Зинченко, М.Г. Левина, Н.К. Полуянович: Под ред. И.О. Бекетовой. – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2000. – 88 с.
4. Сборник задач по курсу «Теоретические основы электротехники». Часть 2 / И.О. Бекетова, Е.В. Горемыкин, Л.А. Зинченко, М.Г. Левина, Н.К. Полуянович, Д.П. Рассоха: Под ред. И.О. Бекетовой. – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2004. – 184 с.
7.1.2. Модуль “Электроника”
1. Калякин А.И. Электроника. Основы аналоговой схемотехники: Учеб. пособие для вузов. – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005. – 160 с.
2. Кучумов А.И. Электроника и схемотехника: учеб. пособие для студ. вузов / А.И. Кучумов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Гелиос АРВ, 2004. – 335 с.
3. Марченко А.Л., Освальд С.В. Лабораторный практикум по электротехнике и электронике в среде Multisim. Учебное пособие для вузов. – М.: ДМК Пресс, 2010. – 448 с.
4. Павлов В.Н. Схемотехника аналоговых электронных: учебник для студ. вузов / В.Н. Павлов, В.Н. Ногин. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003. – 320 с.
5. Христич В.В. Электроника: Тексты лекций. – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2002. – 203 с.
6. Христич В.В. Лабораторный практикум по курсу «Электроника». – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009. – 148 с.
7.2. Дополнительная литература
7.2.1. Модуль “Электротехника”
1. Бабичев Ю.Е. Электротехника и электроника: учеб. для вузов. Т1: Электрические, электронные и магнитные цепи. – М: Горная книга, 2007. – 615 с.
2. Новожилов О.П. Электротехника и электроника [Текст]: учебник для студ. вузов / О.П. Новожилов. – М.: Гардарики, 2008. – 653 с.
3. Попов В.П. Основы теории цепей: Учеб. для вузов / В.П. Попов. – 6-е изд. испр. – М.: Высшая школа, 2007. 575 с.
4. Семенцов В.И. Сборник задач по теории цепей [Текст]: учеб. пособие для студ. вузов / В.И. Семенцов, В.П. Попов, В.Н. Бирюков; под ред. В.П. Попова. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 2009. – 270 с.
7.2.2. Модуль “Электроника”
1. Марченко А.Л. Основы электроники [Текст]: учеб. пособие для студ. вузов / А.Л. Марченко. – М.: ДМК, 20009. – 292 с.
2. Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций. – СПб: Корона-принт, 2004. – 416 с.
3. Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ЦС: Пер. с англ. – М.: Мир, 1985. – 572 с.
4. Щука А.А. Электроника [Текст]: учеб. пособие для студ. вузов / А.А. Щука. – 2-е изд. – СПб: БХВ-Петербург, 2008. – 739 с.
7.3. Программное обеспечение
1. Matlab.
2. Micro-Cap.
3. Multisim.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)
В лаборатории электроники имеется 12 рабочих мест, оборудованных универсальными лабораторными стендами, измерительной аппаратурой и компьютерами.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки 230100.62 «Информатика и вычислительная техника» по профилю подготовки «Автоматизированные информационно-управляющие системы и комплексы» .
Автор к.т.н., доцент Григорьев В.С.
Зав. кафедрой САУ д.т.н., профессор Финаев В.И.
Рецензент ____________________________
Программа одобрена на заседании УМК ФАВТ от 20.01.2011 года, протокол №1.