Многоуровневая учебная программа дисциплины электротехника и электроника для подготовки бакалавров по направлению 230200 Информационные системы по специальности 230201 Информационные системы и технологии icon

Многоуровневая учебная программа дисциплины электротехника и электроника для подготовки бакалавров по направлению 230200 Информационные системы по специальности 230201 Информационные системы и технологии


Смотрите также:
Программа дисциплины интеллектуальные информационные системы индекс дисциплины по учебному плану...
Рабочая учебная программа дисциплины «электротехника и электроника» Направление подготовки...
Утверждаю
Сквозная программа дисциплин «Технология научных исследований» и«Методология научных...
Рабочая программа дисциплины «Объектно-ориентированные системы программирования» для...
Рабочая программа дисциплины «теория принятия решений» для специальности: 230201 "Информационные...
«компьютерная Геометрия и графика»...
Рабочая программа дисциплины «Операционные системы» для специальности: 230201 "Информационные...
Программа дисциплины опд. Ф...
Рабочая программа учебной дисциплины «модели представления данных» для подготовки магистров по...
Рабочая программа дисциплины “ Автоматизация технологических процессов” для специальности 230201...
Методические указания к выполнению дипломного проекта (выпускной квалификационной работы) по...



Загрузка...



Федеральное агентство по образованию

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ


УТВЕРЖДАЮ:

Председатель УМК по специальности

«Информационные системы»


проф., д.т.н._______________С.З.Шкундин

«_____» ________________ 2010 г.


дискуссионный методический материал для преподавателей

МНОГОУРОВНЕВАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

дисциплины

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА


для подготовки бакалавров

по направлению

230200 – Информационные системы

по специальности 230201 – Информационные системы и технологии


Москва 2010


ПРЕДИСЛОВИЕ


В соответствии с законами РФ об образовании и о высшем профессиональном образовании Государственный образовательный стандарт подготовки специалистов (бакалавров) по направлению 230200 – Информационные системы и специальности 230201 – Информационные системы и технологии устанавливает следующие требования к минимуму содержания дисциплины «Электротехника и электроника» основной образовательной программы в МГГУ:

«^ Электрические и магнитные цепи. Основные определения, топологические параметры и методы расчета электрических цепей. Анализ и расчет линейных цепей переменного тока. Анализ и расчет электрических цепей с нелинейными элементами. Анализ и расчет магнитных цепей.

^ Электромагнитные устройства и электрические машины. Электромагнитные устройства. Трансформаторы. Машины постоянного тока. Асинхронные машины. Синхронные машины.

^ Основы электроники и электрические измерения. Элементная база современных электронных устройств. Источники вторичного электропитания. Усилители электрических сигналов. Импульсные и автогенераторные устройства. Основы цифровой электроники. Микропроцессорные средства. Электрические измерения и приборы»

Здесь же устанавливается общее количество часов, отводимое на изучение этой дисциплины – 170.

Таким образом, стандарт оговаривает минимальный уровень содержания дисциплины, который КАЖДЫЙ студент ДОЛЖЕН освоить, по-крайней мере, с оценкой «удовлетворительно» для получения в дальнейшем квалификации «инженер» или «бакалавр». Некоторые студенты способны освоить дисциплину в бóльшем объеме и получить оценки выше «удовлетворительно». Поэтому учебная программа представлена по содержанию тремя уровнями: на минимальные («удовлетворительно»), на максимальные («отлично») и средние (на «хорошо») требования в пределах отведенных на изучение дисциплины часов. При этом наиболее подготовленные и способные студенты МОГУТ освоить содержание дисциплины по максимальному уровню, в то время как наименее подготовленные студенты ДОЛЖНЫ освоить содержание на уровне минимальных требований.

Настоящая программа составлена в соответствии с указанным ГОС и «Примерной программой по дисциплине «Электротехника и электроника» (2000 г.), рекомендованной НМС по электротехнике и электронике Министерства образования и науки Российской Федерации.


^

1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

1.1 Цель изучения дисциплины


Обеспечить электротехническую подготовку выпускника на уровне понимания физических процессов и функциональных свойств устройств их реализующих при получении, преобразовании и передаче информации в виде электрических сигналов, а также анализа возможностей основных электротехнических и электронных устройств при выборе средств для аппаратных и программно-аппа­рат­ных комплексов информационных систем.
^

1.2 Основными задачами изучения дисциплины являются:


  • освоение физического и математического моделирования реальных электротехнических и электронных устройств в виде системы связанных между собой идеализированных элементов (компонентов);

  • изучение методов анализа (расчёта) режимов работы электрических и электронных цепей, основных типов электромагнитных и электромеханических устройств;

  • изучение принципов функционирования, основных параметров и характеристик компонентов электротехнических и электронных устройств, используемых в аппаратных и программно-аппа­рат­ных комплексах информационных систем.
^

2 ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЯМ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1 В результате изучения дисциплины студент должен ЗНАТЬ1
(на минимальном уровне – основные требования):


  • основные понятия и определения в теории электрических и магнитных цепей;

  • математические модели линейных электрических цепей постоянного и гармонического тока и методы их расчета (по уравнениям цепи, метод контурных токов и узловых напряжений, метод эквивалентного генератора) в статическом (установившемся) режиме;

  • модели и временне характеристики основных электрических сигналов;

  • графические методы анализа (расчета) нелинейных электрических и магнитных цепей при постоянных и переменных токах;

  • конструкции и принципы действия электромагнитных устройств (электромагнитных реле и трансформаторов), электрических машин постоянного тока, асинхронных двигателей и синхронных машин;

  • элементную базу современных аналоговых электронных устройств: полупроводниковые диоды и транзисторы;

  • принципы действия и простейшую схемотехнику: источников вторичного электропитания, усилительных, импульсных и автогенераторных устройств;

  • принцип действия базисных логических элементов и построенных на их основе некоторых устройств комбинационной логики (мультиплексор, дешифратор);

  • функциональные схемы RS-, D- и Т-триггеров и построенных на их основе регистров и счетчиков;

  • укрупненную функциональную схему микропроцессора;

  • основные понятия электрических измерений, приборы для измерения тока, напряжения и мощности (в том числе осциллограф).
^

2.2 В результате изучения дисциплины студент должен ЗНАТЬ
(на максимальном уровне в пределах отведенного времени на изучение
дисциплины):


  • основные понятия и определения в теории электрических и магнитных цепей и в теории электромагнитного поля;

  • математические модели линейных взаимных и невзаимных электрических цепей и методы их расчета в статическом (установившемся) и динамическом (переходные процессы) режимах и методы их расчета;

  • модели и временне характеристики основных электрических сигналов, в том числе модулированных;

  • приближенные методы анализа (расчета) нелинейных электрических и магнитных цепей при постоянных и переменных токах;

  • конструкции и принцип действия электрических бесконтактных машин постоянного тока для технических средств информационных систем, а также конструкции и принципы действия электромагнитных устройств (электромагнитных реле и трансформаторов), электрических машин постоянного тока, асинхронных двигателей и синхронных машин;

  • элементную базу современных электронных устройств: полупроводниковые диоды и транзисторы, в том числе интегральные;

  • принципы действия и простейшую схемотехнику источников вторичного электропитания;

  • функциональную схему и характеристики универсального операционного усилителя (ОУ) и основные устройства на его основе (инвертирующий и неинвертирующий усилители, сумматор, интегратор, компаратор, генератор импульсов, простейшие активные фильтры на ОУ);

  • принцип действия универсальных базисных логических элементов и построенных на их основе устройств комбинационной логики; некоторые семейства интегральных логических схем, их характеристики и параметры;

  • функциональные схемы RS-, JK-, D- и Т-триггеров и построенных на их основе регистров и счетчиков; временные диаграммы работы триггеров, счетчиков и регистров;

  • функциональную схему и работу простейших арифметико-логических устройств;

  • простейшие схемы цифровых запоминающих устройств (ячейки статической и динамической памяти);

  • общие принципы построения микропроцессора и его функциональную схему;

  • основные понятия электрических измерений, приборы для измерения тока, напряжения и мощности (в том числе осциллограф);

  • основные принципы построения первичных преобразователей для получения информации об электрических и неэлектрических величинах

  • принципы действия приборов (в том числе виртуальных измерительных приборов и систем) для измерения параметров и характеристик сигналов, их применение.
^

2.3 В результате изучения дисциплины студент должен УМЕТЬ1
(на минимальном уровне):


  • применять методы расчета электрических цепей постоянного и гармонического тока (по уравнениям цепи, метод контурных токов и узловых напряжений, метод эквивалентного генератора) в установившемся режиме для линейных моделей электротехнических и электронных устройств;

  • применять графические методы расчета электрических цепей для определения реакции цепи на постоянное и переменное воздействия для простейших нелинейных моделей электронных устройств;

  • объяснить принципы действия источников вторичного электропитания, основных усилительных, некоторых импульсных и автогенераторных устройств;

  • применять устройства комбинационной логики в технических средствах информационных систем для реализации логических и переключательных функций;

  • построить регистр и счетчик на базе триггеров;

  • объяснить на укрупненной функциональной схеме работу микропроцессора;

  • измерять постоянные и переменные напряжения и токи, мощности;

  • использовать (уметь настроить) осциллограф для отображения сигналов.
^

2.4 В результате изучения дисциплины студент должен УМЕТЬ
(на максимальном уровне):


  • применять методы расчета (в том числе численные) электрических цепей в установившемся и переходном режимах для линейных моделей электротехнических и электронных устройств;

  • применять основные методы (в том числе машинные) расчета электрических и электронных цепей для определения реакции цепи на постоянное и переменные воздействия для нелинейных моделей электротехнических и электронных устройств;

  • объяснить принципы действия источников вторичного электропитания, усилительных, импульсных и автогенераторных устройств;

  • строить на основе операционных усилителей решающие и импульсные устройства;

  • применять устройства комбинационной логики (мультиплексор, дешифратор и др.) в технических средствах информационных систем;

  • построить на базе триггеров реверсивный и нереверсивный счетчик, регистры сдви­га и хранения;

  • объяснить принципы построения и строить упрощенные функциональные схемы современных микропроцессоров;

  • измерять постоянные и переменные напряжения и токи, мощности;

  • использовать осциллограф (в том числе и виртуальный) для отображения и измерений различных амплитудных и временных параметров сигналов;

  • применять некоторые программные средства для математических вычислений (например, MathCAD, MatLab) и для моделирования и исследования сигналов, электрических и электронных цепей и устройств (нап­ример, Electronics Workbench, PSpice, LabView и др.).
^

2.5 В результате изучения дисциплины студент должен ИМЕТЬ НАВЫКИ1
(на минимальном уровне):


  • анализа (расчета) установившихся режимов простых линейных и нелинейных электрических цепей с применением компьютера;

  • проведения физического и математического (компьютерного) эксперимента с электрическими цепями при постоянных и синусоидальных токах.
^

2.6 В результате изучения дисциплины студент должен ИМЕТЬ НАВЫКИ
(на максимальном уровне):


  • анализа (расчета) установившихся и переходных режимов простых линейных и нелинейных электрических цепей;

  • использования универсальных математических пакетов программ для анализа (расчета) электрических и электронных цепей и электронных устройств.

  • проведения физического и математического эксперимента с электрическими цепями при постоянных и синусоидальных токах;

  • простейшего имитационного моделирования электронных устройств в пакетах специализированных компьютерных программ.
^

3 ОБЪЁМ ДИСЦИПЛИНЫ И ТРУДОЕМКОСТЬ ВИДОВ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ


^ Вид учебной работы

Всего

часов**)

Семестры

^ Общая трудоёмкость дисциплины

170/204

3

4

Аудиторные занятия (в том числе):

102

3

4

Лекции

68







Практические занятия (ПЗ)

17







Лабораторные работы (ЛР)

17







Самостоятельная работа (в том числе):

68/102

3

4

Курсовая работа (КР)







Расчётно-графические работы (РГР)

34

3

4

Самостоятельные занятия (под руководством преподавателя)

12/17



4

Самостоятельная работа (изучение учебного материала, практикум)

12/34

3

4

Вид итогового контроля*)

10/17

Зачет

Экзамен

*) В качестве итогового контроля по дисциплине предполагается рейтинговая аттестация.

**) Под чертой дроби указаны дополнительные часы, необходимые для освоения программы в объеме максимальных требований.
^

4 РЕЙТИНГОВАЯ АТТЕСТАЦИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ


Освоение дисциплины предполагает активную самостоятельную работу обучающихся, организуемую и управляемую преподавателем, как правило, по индивидуальным учебным графикам. Содержание самостоятельной работы определяет преподаватель, а её объем (не менее минимума) – обучающийся. При этом освоение программы дисциплины на минимальном уровне соответствует оценке «удовлетворительно». Под «усвоением» понимается достижение обучающимся, по-крайней мере, уровня усвоения знаний «исполнительский» по всему учебному материалу. Для получения более высокой оценки, требуется освоение учебного материала на уровне «мастерский». В приложении приведена расшифровка понятий уровней усвоения «исполнительский» и «мастерский».

Для оценки качества усвоения может быть использована шкала отношений с любой её градацией: либо привычная 5-ти бальная, либо необычная, но естественная шкала с непрерывной градацией по всему возможному диапазону деятельности, т.е. по всем четырем уровня усвоения. Наиболее простой из таких возможных шкал является 12-ти бальная шкала.

Ку

Уровень освоения) / оценка

1

2

3

4

Менее 0,7

не оценивается

0,7 – 0,8

1

4

7

10

0,8 – 0,9

2

5

8

11

0,9 – 1,0

3

6

9

12

Пятибалльная шкала может применяться по разному, и это зависит от предварительной договоренности, поскольку шкала – это только отображение результатов измерений, стоящих за ней. Так, если будет решено, что достижение учащимся Ку = 0,7 и выше, то на первом уровне оно оценивается в три балла, то же достижение на втором уровне оценивается в четыре балла, на третьем – в пять баллов, а четвертый уровень оценивается как исключительное достижение. Двойка ставится, если учащийся не достиг первого уровня усвоения, но его Ку находится между 0,5 и 0,7. Единицей отмечаются достижения между 0 и 0,5. Возможно другое соглашение, когда на каждом уровне достижения учащегося сопоставляются с 5-ти бальной шкалой по следующей схеме

Ку

Уровень освоения*) / оценка

1

2

3

4

Менее 0,7

1







0,7 – 0,8

2

3

4

3!

0,8 – 0,9

3

4

5

4!

0,9 – 1,0

4

5

5+

5!

Как видно из таблицы, если Ку < 0,7 на втором-четвертом уровнях, то оценка на выставляется, а проверяется усвоение на предшествующих уровнях, и знания учащегося оцениваются двойкой только в том случае, если и на первом уровне Ку < 0,7. Различные индексы при одних и тех же оценках дают возможность различать, за какой уровень достижений учащегося выставлена оценка.

Применение 12-балльной шкалы дает возможность избавиться от этих неудобных условностей и поэтому для рейтинговой аттестации можно рекомендовать эту систему оценок. При этом на «удовл» достаточно набрать не менее 3 баллов, на оценку «хор» – не менее 5 баллов и на оценку «отл» – не менее 7.

^

5. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


Все учебные элементы (УЭ) дисциплины можно разделить на три категории: предме­ты или объекты (физически существующие или искусственные в виде моделей), явления или процес­сы, а также методы деятельности людей при использовании объектов и процессов. Изучение неко­торой совокупности УЭ состоит в получении, обработке, сохранении и применении сведений о них.

В настоящей дисциплине из четырех возможных ступеней абстракции в описании УЭ используются первые три:

  1. Феноменологическая ступень – внешнее описание УЭ на естественном языке («описательное изложение», то есть описываются внешние признаки объекта или явления, позволяющие отличать его от других объектов);

  2. Качественная теория – отражающая особенности внутреннего строения объекта или явления, за­кономерности его поведения или изменения, и способная предсказывать, пусть не всегда точно, будущее объекта или процесса. Излагается на специфическом языке науки с терминологией и символикой.

  3. Количественная теория, которая создает математическую модель объекта или явления и обеспечивает наиболее полное знание закономерностей его поведения. На этой основе может быть прогнозировано путем вычис­лений его будущее поведение и состояние, а также пред­приняты управляющие воздействия для его изменения в нужном направлении для получения требуемых свойств.

Четвертая ступень аксиоматическая теория, являющаяся вы­сшей ступенью развития науки в целом не может быть использована в отдельной дисциплине и требует освоения межпредметных (междисциплинарных) знаний.

Доступность для обучающегося языка каждой ступени аб­стракции проверяется с помощью тестов по простым критериям и является предметом его аттестации.
^

5.1 Разделы дисциплины и виды занятий


п/п

Раздел дисциплины

Лекции

ПЗ

ЛР

1
^

Электрические и магнитные цепи


  • Основные определения, топологические параметры и методы расчета электрических цепей

  • Анализ и расчет линейных цепей переменного тока

  • Анализ и расчет электрических цепей с нелинейными элементами

  • Анализ и расчет магнитных цепей



*


*


*

*



*


*


*

*



*


*


*


2

Электромагнитные устройства и электрические машины

  • Электромагнитные устройства

  • Трансформаторы

  • Машины постоянного тока (МПТ)

  • Асинхронные машины

  • Синхронные машины



*

*

*

*

*


*


*



*

*



3

Основы электроники и электрические

измерения

  • Элементная база современных электронных устройств

  • Источники вторичного электропитания

  • Усилители электрических сигналов

  • Импульсные и автогенераторные устройства

  • Основы цифровой электроники

  • Микропроцессорные средства

  • Электрические измерения и приборы


*

*

*

*

*

*

*



*



*


*


*


*



^

5.2. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел первый (3-й семестр) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ

Основные определения, топологические параметры и методы расчета электрических цепей (14 час.)


Понятие электрической цепи. Ток, напряжение ЭДС – электрические параметры цепей. Постоянные и переменные токи, напряжения и ЭДС. Энергетические и информационные цепи. Источники и приёмники электрической энергии. Получение, передача и распределение электрической энергии. Источники и приемники сигналов. Генерация, передача и обработка сигналов. Физические модели элементов и устройств электрической цепи. Линейные и нелинейные идеализированные элементы цепи, их математические модели и свойства. Классификация электрических цепей.

Схемы электрических цепей: принципиальная электрическая и схема замещения. Топологические параметры электрических цепей: ветвь, узел, контур. Основные законы цепей: Законы Кирхгофа, Ома и Фарадея. Математическая модель цепи. Матричная запись уравнений цепей. Математические модели цепи в установившихся и в переходных режимах.

Общие свойства линейных цепей: принцип наложения; теорема о компенсации; свойство взаимности, зависимые (управляемые) источники; линейные соотношения между токами и напряжениями; теорема об активном двухполюснике (генераторе); баланс мощностей.

Электрические цепи постоянного тока и области их применения. Расчет цепей постоянного тока с одним источником методом свертывания (эквивалентных преобразований). Расчет цепей постоянного тока с несколькими источниками: посредством законов Кирхгофа и Ома; методом контурных токов; узловых напряжений; эквивалентного генератора.
^

Анализ и расчет линейных цепей переменного тока (14 час.)


Однофазные цепи и области их применения. Однофазные источники и приемни­ки. Синусоидальные токи и напряжения и их свойства. Измерение переменных токов и напря­жений. Представление синусоидальных функций в виде временной диаграммы, вектора и комплексного числа.

Свойства цепей с последовательным соединением R, L и C элементов. Активное, реактивное и полное сопротивления ветви (цепи). Векторная диаграмма напряжений и треугольник сопротивлений ветви. Фазовые соотношения между током и напряжением в ветви и на участке цепи. Комплексный метод расчета цепей переменного тока. Комплексное сопротивление и комплексная проводимость ветви. Мгновенная, активная, реактивная и полная мощность в цепях переменного тока. Коэффициент мощности и его технико-экономическое значение. Комплексная мощность и баланс мощностей в цепях переменного тока.

Причины возникновения переходных процессов. Правила коммутации. Начальные условия. Анализ переходных процессов классическим методом в цепях с одним накопителем энергии при их подключении к источнику постоянного напряжения. Операторный (Лапласа) метод расчёта переходных процессов в линейных электрических цепях. Передаточная функция цепи. Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики цепи. Расчёт переходных процессов в разветвленных линейных электрических цепях.
^

Анализ и расчет электрических цепей с нелинейными элементами (3 час.)


Характеристики нелинейных элементов. Аналитические представления характеристик. Методы анализа нелинейных резистивных цепей. Методы анализа динамических цепей.
^

Анализ и расчет магнитных цепей (3 час.)


Анализ цепей с индуктивной (магнитной) связью. Взаимная индуктивность. Коэффициент магнитной связи. Классификация магнитных цепей. Закон Ома и законы Кирхгофа для магнитной цепи. Расчет простейших магнитных цепей (прямая и обратная задача).
^

Раздел второй (4-й семестр) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ УСТРОЙСТВА И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

Электромагнитные устройства (2 час.)


Назначение и классификация электромагнитных устройств и электрических аппаратов. Коммутационные аппараты. Электромагнитные реле. Коммутационные электрические аппараты с магнитоуправляемыми контактами.
^

Трансформаторы (2 час.)


Назначение, конструкция и принцип работы. Холостой ход трансформатора. Форма намагничивающего тока и потери в стали. Работа трансформатора под нагрузкой. Уравнения МДС и токов в нагруженном трансформаторе. Схема замещения и векторная диаграмма трансформатора. Внешняя характеристика трансформатора. Автотрансформаторы. Измерительные трансформаторы.
^

Асинхронные трехфазные двигатели (3 час.)


Назначение, конструкция и принцип работы. Способы получения вращающего поля в обмотках. Скольжение. Схема замещения и векторная диаграмма. Вращающий момент. Механическая и рабочие характеристики. Пуск двигателей. Способы регулирования частоты вращения. Применения асинхронных двигателей в горных машинах и механизмах.
^

Синхронные машины (1 час.)


Назначение, устройство и принцип действия синхронного генератора. Устройство и принцип работы синхронного двигателя.

Машины постоянного тока (2 час.)


Принцип действия машин постоянного тока. Генераторы и двигатели постоянного тока. ЭДС якоря и электромагнитный момент. Основные характеристики генераторов и двигателей постоянного тока. Использование машин постоянного тока на подъемных машинах и в экскаваторах.
^

Раздел 3 (4-й семестр) ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Элементная база современных электронных устройств (4 час.)


Свойства и особенности полупроводниковых диодов различных типов. Принципы функционирования биполярных и полевых транзисторов. Режимы работы транзисторов: усилительный и ключевой. Схемы замещения.
^

Усилители электрических сигналов (2 час.)


Аналоговая электроника. Сигналы и их представление. Характеристики и виды усилителей. Транзисторный и операционный усили­тель. Понятия: модуляция, детектирование, пре­образование частоты. Примеры соответствующих устройств.
^

Импульсные и автогенераторные устройства (3 час.)


Электронные ключи. Диодные ключи: статические характеристики передачи и прохождение импульсов. Ключи на транзисторах. Граничный режим, режимы насыщения и отсечки, схемы замещения. Включение и выключение транзистора при активном характере нагрузки.

Компараторы и переключатели. Функциональные преобразователи.

Автогенераторы на транзисторах.
^

Источники вторичного электропитания (3 час.)


Назначение выпрямителей и ин­вер­торов и принципы их работы. Однофазные выпрямители и инверторы. Бестрансформаторные источники питания электронной аппаратуры. Интегральные стабилизаторы напряжения. Устройства электронной защиты.
^

Основы цифровой электроники (4 час.)


Аналоговая и цифровая обработка сиг­на­лов. Алгоритмы обработки сигналов. Достоинства цифровой обра­ботки сигналов. Элементы и устройства цифровой техники: универсальные логические элементы и их схем­ные реализации, триггеры, счетчики импульсов, регистры, дешифраторы, запоминающие устройства, генераторы тактовых импульсов, микросхемы ввода-вывода.
^

Микропроцессорные средства (4 час.)


Понятие процессора: операционное устройство, уп­равляющее устройство (блок-схема). Внешние устройства (таймер, память, устройства ввода-вывода). Микропроцессорные комплекты и устройства. Микро-ЭВМ.
^

Электрические измерения и приборы (4 час.)


Измерения электрических и неэлектрических величин. Методы измерений: прямые и косвенные, непосредственной оценки и сравнения. Меры и преобразователи. Метрологические характеристики средств измерений. Измерение электрических величин: токов, напряжений, сопротивлений, мощности и энергии. Цифровые электронные измерительные приборы.
^

6. ПРАКТИКУМ

6.1. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ




п/п

раздела дисциплины
^

Наименование лабораторных работ




1

Сборка схем и техника производства электрических измерений (виртуальная лабораторная работа самостоятельная проработка)



1

Исследование цепи постоянного тока с одним источником (виртуальная лабораторная работа самостоятельная проработка)

1

1

Исследование свойств цепи постоянного тока (физич. эксперимент)

2

1

Исследование неразветвленной цепи синусоидального тока (физический эксперимент)



1

Исследование цепи синусоидального тока (виртуальная лабораторная работа самостоятельная проработка)



1

Исследование переходных процессов в цепи с одним накопителем (виртуальная лабораторная работа самостоятельная проработка)

3

2

Исследование трехфазного асинхронного двигателя (физич. эксперимент)



3

Исследование полупроводниковых выпрямителей (виртуальная лабораторная работа самостоятельная проработка)

4

3

Исследование операционного усилителя (виртуальная лабораторная работа в аудитории), применение осциллографа



3

Исследование электронных ключей (виртуальная лабораторная работа самостоятельная проработка)

5

3

Изучение схемотехники асинхронных и синхронных триггеров (RS, JK) на универсальных логических элементах
^

6.2. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ




п/п

раздела дисциплины

^ Содержание практических занятий

1

1

Расчет цепей с одним источником постоянного напряжения (метод свертывания, метод пропорциональных величин)

2

1

Расчета цепей постоянного тока с помощью законов Кирхгофа

3

1

Расчета цепей постоянного тока методом контурных токов и методом узловых напряжений

4

1

Расчет неразветвленных цепей синусоидального тока (метод комплексных амплитуд)

5

1

Расчет цепей синусоидального тока со смешанным соединением элементов (баланс мощностей)



1

Расчет переходных процессов в цепях с одним накопителем (самостоятельно по учебникам и пособиям)



1

Расчет переходных процессов операторным методом (самостоятельно по учебникам и пособиям)

6

1

Расчет магнитной цепи с постоянной МДС (прямая и обратная задачи)

­–

2

Расчет цепи с индуктивно-связанными элементами (самостоятельно по учебникам и пособиям)

7

2

Расчет эксплуатационных режимов однофазного трансформатора

2

Расчет параметров и характеристик асинхронного двигателя по паспортным данным



3

Расчет режима постоянного тока диодных и транзисторных схем (самостоятельно по учебникам и пособиям)

8

3

Анализ линейного режима усилителя на транзисторах



3

Анализ ключевых режимов транзисторных схем (самостоятельно в виртуальной лаборатории)



3

Компьютерное моделирование электронных устройств (самостоятельно в виртуальной лаборатории)
^

6.3. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА


Включает в себя: проработку учебного материала с использованием учебников и учебных пособий по п.7.1; подготовку к практическим и лабораторным занятиям; выполнение расчетно-графических и самостоятельных виртуальных лабораторных работ; работу на компьютере для освоения универсальных математических пакетов, например, MathCad и пакетов моделирования электротехнических и электронных цепей и устройств, например, MatLab, Electronics Workbench.
^

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

7.1. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

а) основная литература


7.1.1. Бабичев Ю.Е. Электротехника и электроника /Учебник для вузов: в 2 т. – М.: «Мир горной книги», Издательство МГГУ, Издательство «Горная книга», 2007. – Т.1: Электрические, электронные и магнитные цепи. – 615 с.

7.1.2. Электротехника и электроника. Учебник для вузов. - В 3-х книгах /В.И. Киселёв, А. И. Копылов, Э. В. Кузнецов и др. //Под ред. проф. В. Г. Герасимова. - М.: Энергоатомиздат, 1997, 1998.

7.1.3. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. Учебник для вузов- М.: Высш. шк., 2000. – 524 с. – ил.

7.1.4. Опадчий Ю. Ф., Глудкин О. П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая элек­тро­­ника. Учебник для вузов. - М.: Радио и связь. 1998.
^

б) Дополнительная литература


7.1.5. Электротехника и основы электроники. //Под ред. Глудкина О. П., Соколова Б. П. Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 1993, электронная версия 1998.

7.1.6. Марченко А.Л., Освальд С.В. Лабораторный практикум по электротехнике и электронике в среде MULTISIM. Учебное пособие для вузов.– М.: ДМК Пресс,2010.–448с.

7.1.7. Справочное пособие по электротехнике и основам электроники: Учебное пособие для неэлектротехнич. спец. вузов /Ермуратский П.В., Косякин А.А., Листвин В.С., Лычкина Г.П., Нетушил А.В.; под ред А.В.Нетушила. – М.: Высш.шк., 1986.–248 с.

7.1.8. В.А.Алехин Электротехника: Лабораторный практикум с использованием Миниатюрной электротехнической лаборатории МЭЛ, компьютерного моделирования, Mathcad . –М.: МИРЭА, 2008.–224 с.
^

7.2. СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ


7.2.1. Программные средства для математических вычислений MathCAD и для моделирования и исследования электрических и электронных цепей и устройств Electronics Workbench (MULTISIM), MatLab.

7.2.2. Сертифицированные (в НМС по электротехнике) программные продукты, разработанные преподавателями и студентами кафедр вуза.
^

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ


8.1. Для изучения дисциплины в библиотеке вуза и на кафедре должна быть в наличии учебная обязательная литература (см. п. 6) из расчёта 0,5n, где n - число студентов, одновременно изучающих дисциплину, а также дополнительная литература в меньших количествах (по рекомендации кафедры).

8.2. Для проведения лабораторных работ необходима специализированная лаборатория, оборудованная стендами типа ЭВ – 4, МЭЛ-2 или аналогичными стендами, обеспечивающими проведение всех предусмотренных в программе лабораторных работ. Часть лабораторных работ (по усмотрению кафедры) выполняется в электронной («виртуальной») лаборатории типа Electronics Workbench в компьютерном классе и самостоятельно на домашних компьютерах (сетевая онлайн-версия программы имитационного моделирования).

8.3. Для выполнения расчетов, моделирования и исследования электрических цепей и устройств, при проведении лабораторного практикума необходим компьютерный класс (на 12...15 рабочих мест) на базе процессоров Pentium или аналогичных типов с ОС Windows и соответствующим программным обеспечением.
^

9. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ


9.1. Практические занятия рекомендуется проводить в компьютерном классе (на 12..15 рабочих мест) с выдачей индивидуальных заданий (задач) после изучения (вместе с преподавателем) методики решения типовой задачи. Для проведения занятий рекомендуется использовать как программные продукты, указанные в п. 6.2.1 и 7.2, так и сертифицированные учебно-программные продукты, разработанные преподавателями и студентами кафедр вузов.

9.2. Проведение контроля подготовленности студентов к выполнению лабораторных и практических занятий, промежуточного и рубежного контроля уровней усвоения знаний по разделам дисциплины рекомендуется проводить в компьютерном классе с использованием сертифицированных тестов и автоматизированной обработкой результатов тестирования.


Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению 654700 – Информационные системы специальности 071900 – Информационные системы в технике и технологиях


Программу составил:

проф. каф. Электротехники МГГУ

к.т.н. Бабичев Ю.Е.

ПРИЛОЖЕНИЕ


^ УРОВНИ УСВОЕНИЯ ЗНАНИЙ1.


Любая деятельность, в том числе и обучение, выполняется человеком то­лько на основе ранее усвоенной им информации и тем успешнее, чем это усвоение качественнее и прочнее. По качеству усвоения информации различают репродуктивное и продуктивное усвоение. При репродуктивном усвоении обучаю­щийся лишь воспроизводит ранее усвоенную информа­цию (в речи или в уме) о методах деятельности и в практи­чески неизменном виде применяет ее для выполнения ти­повых действий. Мастерство выполнения действий, в свою очередь, зависит от полноты усвоения. При продук­тивном усвоении учащийся не только воспроизводит ра­нее усвоенную информацию и применяет ее в деятельности, но и преобразует ее для использования в нестандарт­ных (нетиповых) условиях. Под уровнем усвоения понимают степень мастерства овладения деятельностью, дос­тигнутую учащимся в резу­льтате обучения.

^ Первый репродуктивный уровень усвоенияучениче­ский, когда испытуемый способен воспро­изводить усвоенную деятельность только с опорой на помощь со стороны (с подсказ­кой) и в стандартных ситуациях. Репродуктивная деятельность «с подсказкой» называ­ется «узнаванием». Это первый (начальный) уровень усвое­ния – «знакомство». Подсказкой здесь является не только помощь другого человека, но и любая помощь извне, которую получает обучающийся при использовании любого внешнего источника информации о правилах выполне­ния деятельности: справочник, инструкция, учебник, на­ставник, инструктор и т. п.

^ Второй репродуктивный уровень усвоенияисполни­тельский, когда обучающийся способен воспроизводить усвоенную деятельность самостоятельно (по памяти) и в стандарт­ных (алгоритмических) ситуациях. Это второй уровень усвоения и второй уровень возможного мастерства выполнения де­ятельности. Он является развитием де­ятельности на первом уровне. На этом уровне обучающийся без помощи извне (подсказки) воспроизводит ранее усвоенную информацию и решает типовые задачи, выполняя самостоятельно необходимые действия.

^ Третий уже продуктивный уровень усвоениямастер­ский, когда обучающийся способен выпол­нять усвоенную деятельность в нестан­дартных ситуациях, адаптируя к ним ра­нее усвоенные алгоритмы. При этом он изменяет (преоб­разовывает) исходные условия задачи, чтобы свести их к ранее изученным типовым методам решения. Эта деятель­ность называется эвристической, как и уровень усвоения. В ходе деятельности на этом уровне учащийся усваивает новую для себя информацию и обога­щает свой опыт по отношению к тому опыту, которым он уже владеет на предыдущих уровнях. Это, однако, субъективно новая информация, то есть новая только для учащегося, но хорошо известная в науке. Эвристическая деятельность требует от учащегося не только хорошего запоминания ин­формации, как на низших уровнях, но и развитых умений рассуждения и мышления.

^ Четвертый продуктивный уровень усвоениятворче­ский, когда обучающийся демонстрирует способность ставить и решать проблемы, создавая новые методы деятельности и добывая новую информацию. На этом уровне обучающийся демонстрирует умения выполнять исследовательскую и изобретательскую деятельность, которые приносят человечеству так называе­мую объективно новую информацию, то есть информацию, обогащающую существующую науку. Творческая деятельность это высший уровень развития че­ловеческой способности к применению ранее усвоенной информации путем ее преобразования, совершенствования и создания ее логически развивающихся продолжений. Но­вая информация не возникает из ничего, это всегда лишь новые решения старых проблем.

Объективно наблюдаемые уровни усвоения, как некоторые ступени развития мастерства человека в ходе его обучения и приобрете­ния опыта работы, показывают, что творческая деятель­ность это логический результат подъема по ступенькам. Этот подъем, возможный для любого человека, совершается только при условии его специальной одарен­ности к овладению данным видом деятельности и образо­вании, успешно развивающему его задатки.

Каждый уровень усвоения является диагностично заданным параметром, так как для него не только однозначно опре­делено описание уровней, позволяющее четко разграни­чивать деятельность на одном уровне от деятельности на другом, но и точно определены две другие операции диагностичного описания цели: измерение и оценка. Изме­рение параметра «уровень усвоения» осуществляется путем введения понятия существенная операция деятельности. Под существенной операцией деятельности понимают все действия, выполняемые деятелем, ведущие к дости­жению цели деятельности. Так, если учащийся решает ма­тематическую задачу, состоящую из м математических действий и при описании решения допускает граммати­ческие ошибки, то эти ошибки считаются несуществен­ными операциями его деятельности и в расчет успешно­сти усвоения не принимаются. Число существенных опе­раций в этом примере равно м. Если же учащийся совершает ошибки в математических действиях, то подсчитывается число правильно выполненных им сущест­венных операций п, которое затем соотносят с общим числом существенных операций м, что дает представле­ние о качестве усвоения. Отношение п к м называется ко­эффициентом усвоения (Ку):

Ку = п/м.

Понятно, что для Ку верно соотношение: 0 < Ку < 1 на любом уровне усвоения.




Рисунок, на котором показаны кри­вые восхождения учащегося по уровням усвоения, демонст­рируют это положение. Видно, что кривые, изображающие продвижение по уровням усвоения, пере­крываются, что означает, что до завершения формирования знаний на низшем уровне уже параллельно начинается формирование знаний и умений на следующих уровнях. В обучении нет скачка перехода количества в качество: про­цесс идет плавно и постепенно. Важно, что в процессе усвоения зна­ний и действий учащийся в обязательном порядке должен усвоить деятельность на предшествующем уровне, чтобы подняться на последующий. Это означает, что обучение не­льзя начинать с любого уровня, а обязательно только с того, на котором успешность усвоения Ку не менее 0,7. Каждая кривая развивается от нуля до единицы, где ноль это начало процесса обучения, а единица это его полное завершение, когда учащийся больше не делает оши­бок в деятельности. На каждой кривой имеется узловая точ­ка с Ку = 0,7. Она разделяет кривую уровня усвоения на две неравные части. Тот участок кривой, который находится между точками Ку = 0 и Ку = 0,7, называется кривой обучения (или научения), так как учащийся на этом этапе своего восхождения на данный уровень мастерства требует посто­янного внимания преподавателя, проверяющего и корректирую­щего его деятельность, поскольку учащийся на этом этапе своего обучения еще нечувствителен к ошибкам и не может как увидеть (почувствовать) их, так и исправлять их. Если процесс обучения прерван в точке, к примеру, с Ку = 0,5, то это приведет к тому, что учащийся в будущей своей деятель­ности будет выполнять ее с 50% ошибок в существенных операциях. До достижения Ку = 0,7 уча­щийся сам не замечает своих ошибок и исправлять их по ходу деятельности не может. Участок кривой от
Ку = 0,7 до Ку = 1,0 называют кривой самообучения, поскольку учащий­ся, достигший этого качества усвоения сам способен конт­ролировать правильность своих действий и корректировать свои ошибки. Определение коэффициента усвоения Ку это операция измерения данного параметра, необходимая для диагностичной постановки цели и возможности объектив­ного контроля степени ее достижения. Эта операция обес­печивается с помощью специально составленных тестов или задач.


^ КОНТРОЛЬ (ДИАГНОСТИКА) ЗНАНИЙ1


Контроль (диагностика) знаний, умений и навыков включает в себя выполнение некоторого множества заданий. Каждое задание может характеризоваться трудно­стью и сложностью. Трудность задания определяется уровнем усвоения деятельности, на диагно­стику которого оно направлено. Сложность задания характеризуется числом существенных операций в нем, в том числе свернутых.

Задания первого уровня трудности в соответствии с понятием первого уровня усвоения должны проверять качество узнавания учащимся ранее изученного учеб­ного материала. Это задания на узнавание. Они содержат одновременно и задание, и ответ, а от учащегося требуется узнать их соответствие. По форме различают три типа заданий первого уровня: опознание, различение и классификация.

Задания второго уровня усвоения проверяют умение учащегося воспроизво­дить усвоенную информацию по памяти, без внешней подсказки, и решать на этой основе типовые задачи. Типовой считается такая задача, условия которой допус­кают непосредственное применение усвоенных алгоритмов, правил или формул для ее решения.

Различают три разновидности заданий второго уровня: задания-подстановки, конструктивные задания и типовые задачи.

В узком значении тест достижения – это инструмент, измеряющий уровень овладения знаниями и умениями в результате обучения. В более широком смысле тест – это стандартизированная процедура, совокупность методик для получения определенных количественных характеристик достигнутого уровня знаний, уме­ний и навыков обучаемого.

Тесты могут включать задания любого типа: закрытые (например, с выбором ответа), открытые (со свободно конструируемыми ответами), практические зада­ния и др.

К особенностям теста, отличающим его от контрольных работ, можно отнести следующее:

  • тесты разрабатываются в строгом соответствии с классической или совре­менной теорией тестов;

  • тесты имеют устойчивые статистические характеристики для выборки испы­туемых, для оценки достижений которых они разрабатывались;

  • процедура тестирования стандартизирована, т.е. выполнение тестов, про­верка, обработка и интерпретация их результатов проводятся по единым правилам;

  • тесты ориентированы не на констатацию наличия отдельных усвоенных зна­ний или умений (хотя данная информация может быть получена по результатам выполнения тестов), а на определение уровня усвоения конкретного учебного материала.

Тесты, удовлетворяющие перечисленным требованиям, получили название стандартизированных. Тесты, разработанные специалистами-предметниками, но не отвечающие всем требованиям, предъявляемым к стандартизированным тестам, будем называть авторскими.

В последнее десятилетие проявилась четкая тенденция замены традиционных тестовых процедур на оценочные. Замена тестов в их традиционном понимании как системы закрытых заданий (например, заданий с выбором ответа) на систему стандартизированных заданий разного типа произошла в связи с широкой крити­кой тестов за ограниченность их использования, в основном только для оценки знаний и репродуктивных умений. Расширение спектра проверяемых умений при­вело к увеличению доли открытых заданий, позволяющих оценить не только пра­вильность полученного ответа, но и способы решения, логику изложения, обосно­ванность суждений и многие другие умения, включая практические, которые невозможно оценить с помощью закрытых заданий. Современные информацион­ные технологии позволяют автоматизировать анализ достаточно широкого класса произвольных ответов учащихся.

Существуют три основных подхода в оценке образовательных достижений обу­чаемых:

а) критериально-ориентированный, позволяющий оценить, насколько учащиеся достигли заданного уровня знаний и умений, например, определенных в образовательном стандарте. В данном случае оценка конкретного учащегося не зависит от результатов, полученных другими. Результат показывает соответствие уровня достижений данного учащегося социально-культурным нормам, требованиям стандарта или другим критериям. При данном подходе результаты могут интерпретироваться двумя способами: в первом случае делается вывод о том, освоен или не освоен проверяемый материал (достиг учащийся стандарта или нет), во втором — дается уровень или процент освоения проверяемого материала (на каком уровне освоен учащимся стандарт или какая доля в процентах из всех требований стандарта усвоена).

б) ориентированный на индивидуальные нормы конкретного учащегося, реальный уровень его развития в данный момент времени. Результатом оценки в этом случае является темп усвоения и объем усвоенного материала по сравнению с его начальным стартовым уровнем.

в) нормативно-ориентированный, опирающийся на статистические нормы, определяемые для данной совокупности учащихся. Учебные достижения отдель­ного учащегося интерпретируются в зависимости от достижений всей совокупно­сти обучаемых, выше или ниже среднего показателя – нормы. При этом происходит распределение учащихся по рангам. Независимо от того, какая шкала исполь­зуется, такой способ не дает информации об овладении учащимися определенной системой знаний и умений или о достижении ими конкретных целей обучения. Данный подход не соотнесен с содержанием процесса обучения, а если проверку проводит преподаватель, то его оценка чаще всего субъективна, так как делается относительно среднего уровня подготовки группы.

Введение понятия и разработка методики критериально-ориентированного тес­ти­ро­ва­ния положили начало установления различий между педагогическими и психологичес­кими измерениями. Появились понятия «тесты освоения» и «тесты минимальной компетентности».

Различие всех трех подходов можно обнаружить в функциях или целях оценки, ее последствиях для испытуемых, в интерпретации полученных данных, а также в методах анализа результатов.

В последнее время наметилась тенденция объединения двух подходов (критериально- и нормативно-ориентированного) при оценке образовательных достижений и использования в одном инструментарии характеристик как тестов, ориентиро­ванных на норму, так и тестов, ориентированных на критерии. Понятие «критери­ально-ориентированный» подход или тест заменяются понятиями «ориентирован­ный на содержание» и «ориентированный на цели или требования к уровню подготовки».


ЗАМЕТКИ

1 Знания это информация о способах умственной или физической деятельности. (Беспалько В.П. Образование и обучение с участием компьютеров (педагогика третьего тысячелетия).– М.: Изд-во Московского психолого-социального института; Воронеж: Изд-во НПО «МОДЭК», 2002.– 352 с.)

1 Умения это способность применять знания для вы­полнения деятельности (Беспалько В.П.,2002).

1 Навыки это автоматизированные умения (Беспалько В.П.,2002).

) Четвертый уровень усвоения недоступен в рамках одной дисциплины и поэтому не может быть диагнос­тично определен (имеет серый фон).

1 Беспалько В.П. Образование и обучение с участием компьютеров (педагогика третьего тысячелетия).– М.: Изд-во Московского психолого-социального института; Воронеж: Изд-во НПО «МОДЭК», 2002.– 352 с.

1 Информатизация образования: направления, средства, технологии. Пособие для системы повышения квалификации. /Под общ. ред. С.И.Маслова. – М.: Издательство МЭИ, 2004. –глава 13.





Скачать 406.96 Kb.
оставить комментарий
Дата28.09.2011
Размер406.96 Kb.
ТипПрограмма дисциплины, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх