Рабочая учебная программа дисциплины Электротехника и электроника направления подготовки 240700.62 – Биотехнология профиль – Технология лекарственных препаратов форма обучения – очная (стр. 1 )

Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ставропольская государственная медицинская академия»

Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации

Кафедра Физики и математики

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

профессор ___________

«___» _____________ 20__ г.

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

дисциплины Электротехника и электроника

направления подготовки 240700.62 – Биотехнология

профиль – Технология лекарственных препаратов

форма обучения – очная

Всего ЗЕТ – 3

Всего часов – 108

из них:

·  аудиторных занятий – 72

из них:

- лекций – 18

- практических занятий – 54

·  самостоятельная работа – 36

·  форма контроля:

- зачет – 3 семестр

г. Ставрополь 2012г.

Рабочая учебная программа разработана в соответствии с

- ФГОС ВПО по направлению подготовки 240700.62 – Биотехнология,

Утвержденным приказом Минобрнауки России от 01.01.01 г. № 000;

- рабочим учебным планом по направлению подготовки 240700.62– Биотехнология, утвержденным Ученым советом академии.

Рабочая учебная программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры Физики и математики.

«___» _______________20____года протокол № ___

Зав. кафедрой _______________________

Одобрена Цикловой методической комиссией медико-биологических и естественнонаучных дисциплин

«___» _______________20____года

Председатель ЦМК ________________________

Согласована:

Декан факультета гуманитарного

и медико-биологического образования ___________________

Начальник УМУ ________________________

«___» _______________20____года

Руководитель ЦУКО ________________________

«___» _______________20____года

Рецензенты:

Зав. кафедрой Теоретической физики

СКФУ, доцент

Зав. кафедрой Общей и биологической химии

СтГМА, профессор

Пояснительная записка

Дисциплина «Электротехника и электроника» в основной образовательной программе подготовки бакалавров по направлению 240700.62 – Биотехнология включена в базовую часть профессионального цикла. Её освоение позволит приобрести как ряд общенаучных, так и профессиональных компетенций. Учебный план предусматривает изучение дисциплины в течение 3 семестра.

Последовательное и систематическое изучение дисциплины обеспечит знание основных законов электротехники, их взаимосвязь с принципами построения электрооборудования и основные принципы построения электронных и электроизмерительных приборов.

Обучение складывается из аудиторных занятий (72 часа) и самостоятельной работы (36 часов). В дисциплине предусмотрено использование следующих образовательных технологий:

лекционный курс (чтение лекций в сопровождении видеоматериалов: плакаты, слайд-презентации) – 18 часов;

практические занятия – предусматривают разбор теоретических вопросов, выполнение лабораторных работ и решение типовых задач – 54 часа.

Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, составляет не менее 40% аудиторных занятий.

Лекции читаются доцентами и старшими преподавателями кафедры, кандидатами физико-математических наук.

Практические занятия проводятся в аудиториях, оборудованных физическими приборами, досками и плакатами. В ходе учебного занятия студенты проходят входное тестирование, собеседование, самостоятельно и при участии преподавателя выполняют поставленные перед ними практические задачи по овладению знаниями и приобретению необходимых навыков, отчитываются за проделанную на занятии учебную работу. В конце занятия проводится выходное тестирование. Теоретические знания и практические навыки контролируются на зачете (3 семестр).

Пропущенные лекции отрабатываются в реферативной форме. Ликвидация пропусков по практическим занятиям производится согласно графику отработок, размещенному на кафедральном стенде и электронной странице кафедры официального сайта академии.

Самостоятельная работа занимает важное место в подготовке студента. Контроль в самостоятельной работе является мотивирующим фактором образовательной деятельности студента. Результаты выполнения СРС включены в показатели успеваемости. Работа студентов на занятии оценивается в рамках внедренной на кафедре балльно-рейтинговой системы оценки образовательной деятельности студентов. По результатам учебной деятельности студенты в соответствии с набранными баллами, по решению кафедры, могут освобождаться от проведения итоговой аттестации. Итоговая аттестация включает в себя два этапа: тестирование и собеседование.

Для решения задач образовательного процесса на кафедре разработан учебно-методический комплекс, включающий в себя ряд элементов: федеральный государственный образовательный стандарт, рабочую учебную программу, методические разработки для студентов и преподавателей по каждому практическому занятию, тексты лекций, перечень информацион­ного и материального обеспечения образовательного процесса. Бумажный и электронный варианты утвержденной рабочей программы хранятся на кафедре (в том числе на страничке кафедры на сайте академии), в профильном деканате, учебно-методическом управлении и научной библиотеке СтГМА.

Дисциплина согласовано изучается с другими дисциплинами учебного плана. Предметом согласования является такие вопросы, как расчет электрических и магнитных цепей, электрические измерения, основы цифровой электроники и др., что отражено в совместных протоколах согласования.

1.  Цели и задачи освоения дисциплины

Целями освоения учебной дисциплины «Электротехника и электроника» являются:

·  овладение студентами знаниями о сущности электромагнитных процессов в электротехнических и электронных устройствах, направленными на при­обретение ими опыта индивидуальной и совместной деятельности при решении задач, в том числе, с использованием электронных образовательных изданий и ресурсов;

·  теоретическая и практическая подготовка бакалавров в области электротехники и электроники в такой степени, чтобы они могли грамотно выбирать необходимые электротехнические, электронные и электроизмерительные при­­­­­боры и устройства;

·  формирование умения правильно эксплуатировать электротехнические, электронные и электроизмерительные при­­­­­боры и устройства в условиях, обеспечивающих их безопасность.

Задачами изучения дисциплины «Электротехника и электроника» являются:

· активизация самостоятельной познавательной деятельности студентов с использованием разнообразных источников информации, в том числе электронных образовательных изданий и ресурсов, размещенных в сети Интернет;

· усвоение основных понятий, явлений и законов электротехники и электро­ни­ки, а также ов­ла­де­ние основными методами анализа электротехнических и элек­тронных устройств;

· формирование умений применять теоретические знания в области элек­тро­техники и элек­троники для решения конкретных практических задач;

· выработка у студентов навыков проведения экспериментальных исследо­ваний элек­тро­магнитных явлений, а также владения методами оценки точности и при­менимости полученных результатов.

2.  Место дисциплины в структуре ООП: дисциплина «Электротехника и электроника» рассматривается как составная часть подготовки студентов направления подготовки 240700 Биотехнология. Данная дисциплина относится к базовой части профессионального цикла. Содержательно-методическая взаимосвязь «Электротехники и электроники» прослеживается с дисциплинами: Процессы и аппараты в биотехнологии, Промышленная биотехнология.

Курс опирается на полученные ранее знания математики, физики, теоретической механики.

3.  Требования к результатам освоения дисциплины

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов следующих компетенций по данному направлению подготовки:

а) общекультурных (ОК):

·  владеть культурой мышления, быть способным к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);

б) профессиональных (ПК):

·  применять полученные знания, умения и навыки для реализации и управления биотехнологическими процессами (ПК-16).

В результате освоения дисциплины студент должен:

Знать:

1) электротехническую терминологию и символику;

2) электрические и магнитные цепи;

3) основные определения, топологические параметры и методы расчета электрических цепей;

4) основы электроники и электрические измерения.

Уметь:

1) экспериментальным способом определять параметры и характеристики типовых электротехнических, электронных элементов и устройств;

2) проводить обработку результатов измерений с использованием пакетов прикладных программ.

Владеть / быть в состоянии продемонстрировать:

1) навыками включения электротехнических приборов, аппаратов и машин, управления ими и контроля их эффективной и безопасной работы;

2) методами расчета основных параметров биотехнологических процессов и оборудования.

4. Матрица формирования компетенций

№ п/п	Наименование разделов дисциплины	Индекс компетенции по ФГОС	В результате изучения учебной дисциплины обучающиеся должны
ОК-1	ПК-16	Знать	Уметь	Владеть
1.	Введение. Электрические и магнитные цепи	+	+	1,2,3	1	1
2.	Основы электроники	+	+	1,4	1	1
3.	Электрические измерения	+	+	1,4	1,2	2

5.  Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы (ЗЕТ), 108 часов.

№ п/п	Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
3
1.	Аудиторные занятия	72	72
	В том числе:
	Лекции (Л)	18	18
	Практические занятия (ПЗ)	54	54
2.	Самостоятельная работа (СРС)	36	36
	самоподготовка (самостоятельное изучение разделов, проработка и повторение лекционного материала и материала учебников и учебных пособий, подготовка к лабораторным и практическим занятиям, рубежному и итоговому контролю)
	Вид промежуточной аттестации		зачет
3.	Общая трудоемкость	108	108

6.  Содержание дисциплины

6.1. Содержание разделов дисциплины

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела
1.	Введение. Электрические и магнитные цепи	Цели и задачи курса. Исторические сведения об электротехнике. Понятие электрической цепи. Ток, напряжение, ЭДС – электрические параметры цепей. Постоянные и переменные токи, напряжения и ЭДС. 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. 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. Однофазные цепи и области их применения. Синусоидальные токи и напряжения и их свойства. 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. Анализ и расчет электрических цепей с нелинейными элементами. Характеристики нелинейных элементов. Аналитические представления характеристик. Методы анализа нелинейных резистивных цепей. Методы анализа динамических цепей. Анализ и расчет магнитных цепей. 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).
2.	Основы электроники	Общие сведения о полупроводниковых приборах и электронных устройствах. Полупроводниковые диоды. Биполярные транзисторы. Полевые транзисторы. Полупроводниковые фотоэлектрические приборы. Оптоэлектронные приборы. Интегральные микросхемы. Полупроводниковые и жидкокристаллические индикаторы. Усилители электрических сигналов. Аналоговая электроника. Сигналы и их представление. Характеристики и виды усилителей. Транзисторный и операционный усили­тель. Понятия: модуляция, детектирование, пре­образование частоты. Примеры соответствующих устройств. Общие сведения и классификация электронных генераторов. Условия самовозбуждения автогенераторов. Автогенераторы синусоидальных колебаний. Стабилизация частоты в автогенераторах. Импульсные электронные генераторы. Общие сведения и классификация источников электропитания. Однофазные и трехфазные выпрямители. Сглаживающие фильтры. Стабилизаторы напряжения и тока. Инверторы. Преобразователи частоты. Основы цифровой электроники. Позиционные системы счисления. Аналоговая и цифровая обработка 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. Основные сведения о микропроцессорах. Внутренняя архитектура микропроцессоров. Базовые команды микропроцессоров. Запоминающие устройства. Устройства ввода/вывода и другие вспомогательные интегральные схемы.
3.	Электрические измерения	Электрические измерения и приборы. Погрешности измерений. Обработка и представление результатов измерений. Электромеханические преобразователи и приборы на их основе. Измерение тока и напряжения. Измерение мощности и энергии в электрических цепях. Измерение параметров элементов электрических цепей. Измерение частоты и угла сдвига фаз электрических сигналов электромеханическими приборами. Измерение неэлектрических величин электрическими методами. Электронные измерительные приборы. Автоматические измерительные приборы. Аналоговые электронные вольтметры. Электронные приборы для измерения параметров электрических цепей. Электронные частотометры и фазометры. Электронные ваттметры и счетчики. Электронно-лучевые осциллографы. Цифровые измерительные приборы, их технические характеристики. Цифровые вольтметры.

6.2 Разделы дисциплины и формы занятий

№ раздела	Наименование раздела дисциплины	Л	ПЗ	ЛР	СРС	Всего часов
1.	Введение. Электрические и магнитные цепи	6	12	9	12	39
2.	Основы электроники	6	6	9	12	33
3.	Электрические измерения	6	9	9	12	36

6.3 Лабораторные занятия