前言
電工電子技術基礎是高等學校計算機類、航空類、機械類、自動化類、材料類等非電專業開設的專業基礎必修課,它既有自身的理論體系,又有很強的實踐性、基礎性、應用性、拓展性和創新性。而且隨著人工智能、大數據、物聯網技術飛速發展和計算機技術及通信技術的迅速普及,它已成為幾乎所有理工科本科生的必修課和經管類專業選修課。由于新器件、新方法的不斷出現,教育教學信息化、網絡化手段的飛速發展,電工電子技術基礎課程教學內容在不斷豐富和更新。依據新工科和OBE理念構建符合高素質復合型應用人才需求的新課程體系,將傳統課程體系知識點解構在學習情境中。同時,由于課程教學學時多次大量壓縮,使內容多與學時少的矛盾更加突出,迫切需要優化課程的體系結構和整合教學內容,編寫出注重工程基礎、反映新技術和新方法、便于線上線下一體化的特色教材。
本書在編寫時立足于“結構新穎,整體貫通,深入淺出,化難為易,好學易懂,凸顯特色,重點突出,思政引領,內外驅動,便于自學,利于教學”。與同類教材相比,本書更加注重基本概念講解,壓縮傳統內容,增加應用性和新技術內容;強化系統概念,拓寬學生知識面,培養學生分析問題和解決問題的能力;注重解題技能訓練,加強工程分析、設計與實踐能力的培養。這是一本既能滿足教學基本要求又對其有所加深拓寬,適應當前融教、學、練、測、賽于一體的學習情境下的翻轉課堂教學模式,對非電專業非常適用并且符合實際需求的教材。本書具有如下特色。
1)本書體現電工電子技術課程教學“?;A、重實踐、少而精、拓知識”的特點,整合電路基礎、模擬電子技術(以下簡稱模電)、數字電子技術(以下簡稱數電)內容,體現科學性,突出實踐性、應用性及創新性,滿足按學科大類招生下學時較少的教學需要。
2)課程思政,立德教育。將思政教育引入電工電子技術基礎教材中,每章開頭思政引例,精選引語和提供導讀,啟發和勉勵學生發奮學習,回報社會。同時為學生了解該章編寫思路和學習方法提供指導,彰顯立德樹人、價值引領的教學理念,落實課程思政目標。通過課程思政與教學內容融合,培養學生愛國奉獻的科學精神、工匠精神及家國情懷。
3)本書內容涵蓋計算機類、航空類、機械類、自動化類、材料類等非電專業研究領域,建立電路、模電、數電模塊庫,強化模塊組合。依據新工科和OBE理念工作情境對“知識點”實施重新排列、組合,按照工科不同專業人才培養要求,將傳統課程體系知識點解構在學習情境中。設計融教、學、做于一體的學習情境,將電工電子技術基礎建設成為理論與實踐、理論與大賽融合、教賽課一體的新工科創新課程,滿足不同專業學生利用學科交叉、滲透、融合來促進本學科學習的需求。
4)本書內容緊隨人工智能、互聯網+和經濟發展而更新,及時將新知識、新技術、新工藝和新案例等引入教材,為學生提供符合時代需要的知識體系。每章均以“學習目標”“思政引例”“特別提示”“課程小結”“知識鏈接”為主線進行編寫。以內容提要和學習目標開頭,使讀者能在學習前明確目標;每章結尾又將主要知識點進行梳理總結。
5)本書編寫過程中,精心設計講授內容,力求做到由淺入深,循序漸進,精心編排講授內容之間的邏輯關系,采用分層次遞進的教、學、練融合結構。突顯電工電子技術基礎的實踐性和創新性。討論元器件時,重點放在工作原理及其外特性和主要參數上。討論具體電路時,突出電路設計和重要指標計算。介紹電路時強調電路基本定理和基本方法,在此基礎上引入模電概念,通過介紹模電理論和應用,為數字電路分析做必要知識儲備,最后介紹數字電路分析方法及集成電路應用。在“教與學”的同時多進行“練和賽”同樣很重要,因此每小節都有思考題,每章含有例題、選擇題、判斷題和計算題,測試對教學內容掌握情況,為后繼學習做好鋪墊。
6)本書特點是電路圖較多,傳統黑板加粉筆的教學方法難以提供較大信息量,而且不可避免地要畫大量電路圖,既費時又費力。為了適應教學改革需要,采用線上線下混合教學,線上資源輔助課堂教學。目前,電工電子技術基礎河南省級精品在線課程資源已涵蓋視頻、課件、知識點解析、大綱、試題庫、作業庫、單元測試、小節測試、課程目標及思政引例,學生可利用碎片化時間課外學習?!皥D文、動畫和微課視頻”于一體,盡可能地避免煩瑣而枯燥的公式推導。注重引導并啟發讀者理解、掌握電路的基本概念、基本理論和基本方法,注重培養讀者的工程實踐能力,盡可能地做到好懂易學。利用網站交互性在線測試與任課老師討論區答疑,使學生達到最佳學習效果。
7)通過理論與實踐課程融合外驅力,進行電工電子實訓教學,提高學生綜合能力和科學素養。通過學生參與課外科技活動、學科競賽、創新大賽內驅力,自主選擇分析思考方法,拓展學生創新意識,實現與本專業知識融合、理論與實踐環節融合、與先進前沿知識理論體系融合以及與課程思政相融合,以及內外驅動力融合。
全書分為3個模塊,共11章:第1~5章是電路模塊,包括電路基本概念與基本定律、電路的基本分析方法、正弦交流電路、三相交流電路、一階電路暫態分析;第6~9章是模電模塊,包括半導體器件、基本放大電路、集成運算放大器、直流穩壓電源;第10~11章是數電模塊,包括門電路和組合邏輯電路、觸發器和時序邏輯電路。由于非電類專業對電工電子技術的要求不一,學時也有差別,本書參考學時為64學時。
本書由鄭州航空工業管理學院聯合鄭州大學、河南農業大學、信陽師范學院、河南開放大學、商丘學院應用科技學院共同編寫,出版得到河南省科技攻關(212102210144,212102210403,212102210052)和鄭航實驗室開放項目(校教字【2020】73號)及鄭航教育教學改革研究與實踐項目(zhjg2051,zhjy1862)與教材出版專項基金的大力資助。全書由周鵬主編,負責定稿和統稿工作。其中周鵬、劉戰合編寫第1章,史梁、王娜娜編寫第2章,張震、李潤娟編寫第3章,羅浩、陳永編寫第4章,趙青編寫第5章和全書課程思政內容,劉兆瑜、尤曉蕾編寫第6章,張國棟、郭頌編寫第7章,趙雨斌、蘇繼斌編寫第8章,栗彥芬、陳賀明編寫第9章,胡建東、張宏亮編寫第10章,李玉玲、程琤編寫第11章。全書所有圖表繪制及公式編排均由趙青和2016級碩士生劉偉(福建工程學院)共同完成。戰略支援部隊信息工程大學黃開枝教授為本書的編寫提出了很多寶貴意見。在編寫過程中,學習和借鑒了大量的有關參考資料,在此向所有作者表示深深的感謝。由于編者水平有限,書中的錯誤和不妥之處在所難免,歡迎使用本書的教師、學生和工程技術人員提出意見和建議,以便改進和提高。
編者