一、课程简介
《电路理论》是太阳成集团tyc7111开设的专业基础课程，面向自动化专业大一下学生，共计64学时，4学分。作为自动化专业学生接触的第一门核心技术基础课，课程承担着启蒙专业认知、夯实知识基础、培育职业素养的三重使命，既是对高等数学、大学物理等公共基础课程的工程化应用延伸，也是后续《自动控制原理》、《传感器与检测技术》等专业课程的重要前置铺垫。
课程以电路的基本概念、核心定律、分析方法及工程应用为核心内容，涵盖电路模型与基本定律、等效变换、动态电路分析、正弦交流电路等核心模块。针对大一学生专业认知尚浅、思维方式处于从高中向大学转型阶段的特点，课程在教学中注重循序渐进、由浅入深，通过模块化知识点拆解、具象化案例演示、互动式教学引导，帮助学生建立电路分析的基本思维框架。同时，深度挖掘课程蕴含的思政元素，将爱国情怀、工匠精神、团队协作、规则意识等价值引领内容有机融入教学各环节，通过线上线下混合教学、翻转课堂、分组实践等多元化形式，实现知识传授、能力培养与价值引领的有机统一，助力学生夯实专业基础、塑造优良品格，为成长为高素质自动化工程技术人才筑牢根基。
二、课程目标
知识目标
1．掌握电路的基本概念，包括电压、电流、功率、电阻、电容、电感等元件的特性及参数计算。
2．理解电路的基本定律，如欧姆定律、基尔霍夫定律、戴维南定理、诺顿定理等，能够熟练运用这些定律分析线性电路。
3．熟悉直流电路、正弦稳态交流电路的分析方法，掌握相量法、节点电压法、网孔电流法等核心分析技巧。
4．了解电路的暂态过程规律，掌握一阶电路暂态分析的三要素法，以及二阶电路的基本响应特性。
5．知晓三相电路的基本原理及应用场景，能够进行简单的三相电路计算。
能力目标
1．电路分析与设计能力：能够根据实际工程需求，运用所学电路理论分析复杂电路的工作特性，设计简单的电路方案并进行参数优化。
2．实验操作与数据处理能力：熟练使用万用表、示波器、信号发生器等实验仪器，独立完成电路实验搭建、数据测量，具备误差分析、数据拟合及实验报告撰写的能力。
3．问题解决与创新思维能力：面对电路故障排查、复杂工程问题时，能够运用逻辑推理能力定位问题根源，提出创新性的解决方案。
4．团队协作与沟通能力：在小组实验、课程设计等活动中，能够与团队成员分工协作、有效沟通，共同完成任务并分享成果。
思政目标
1．科学精神与严谨态度培养：通过学习电路理论的发展历程、科学家的探索故事，培养学生尊重客观规律、精益求精的科学态度和勇于探索、敢于创新的科学精神。
2．爱国主义与民族自豪感激发：结合我国在电力工程、集成电路、新能源等领域的重大成就，如特高压输电技术、5G通信电路技术、国产芯片研发突破等，增强学生的民族自信心和爱国情怀。
3．工程伦理与社会责任塑造：引导学生认识电路技术在工业生产、环境保护、民生保障等领域的重要作用，树立“科技向善”的工程伦理观，培养学生对社会、对人民负责的责任意识。
4．工匠精神与担当意识培育：通过工程案例分析、实践操作训练，培养学生脚踏实地、精益求精的工匠精神，以及面对技术挑战勇于担当、攻坚克难的责任担当。
课程章节与实验思政元素融合分布表如表1所示。
三、课程思政案例
国产芯片中的电路坚守--自主创新与工匠精神的双重培育
（一）案例介绍
1．背景介绍：芯片作为信息技术产业的核心，其性能优劣直接取决于内部电路的优化设计，而电路等效变换、功率损耗控制正是《电路理论》的核心知识模块。当前我国芯片产业面临EDA工具“卡脖子”困境，国外主流工具在电路优化效率上已接近瓶颈。河北农业大学“芯启未来”团队另辟蹊径，基于混合极性Reed-Muller逻辑理论，研发出新型芯片电路优化工具，使电路面积平均降低15%-20%，动态功耗减少约10%，为国产芯片自主创新提供了鲜活范例。这一案例将抽象的电路理论与国家战略需求紧密结合，成为课程思政的优质载体。
2．案例分析：本案例聚焦自主创新精神、工匠精神、家国情怀、工程责任四大核心思政元素，实现知识与价值的双向赋能：在知识维度，芯片电路的设计与优化需运用《电路理论》中电路等效变换、功率损耗控制等核心方法，学生可借由案例强化知识的理解与工程化应用；在思政维度，国产芯片研发团队面对国外技术封锁，以坚守初心的执着、刻苦钻研的韧劲突破技术壁垒，其历程既彰显了“为国攻坚”的家国情怀，也诠释了“精益求精”的工匠精神与“敢破敢立”的自主创新精神。通过该案例，学生既能明确专业知识在国家关键核心技术突破中的支撑作用，激发学习动力与报国志向，也能逐步养成严谨的工程思维与精益求精的实践态度。
（二）案例适用章节
本案例适用于《电路理论》“电路的等效变换”章节。
章节教学目标：
1．知识目标：掌握电路等效变换的核心方法与功率损耗计算原理，理解芯片电路优化中“面积-功耗”平衡逻辑，了解电路理论在高端芯片制造中的实际应用场景。
2．能力目标：能够将芯片逻辑模块抽象为基础电路模型，运用等效变换方法解决电路面积与功耗优化问题，具备“问题导向-模型构建-优化求解”的工程思维。
3．思政目标：通过案例学习，增强对国家芯片产业自主可控的认同感，激发自主创新意识，培育精益求精的工匠精神，树立“科技报国”的远大志向。
（二）课程思政教学设计
《电路理论》课程思政教学的实施流程如图1所示。
图1 《电路理论》课程思政教学实施流程图
1．课前导入：课前一周，通过学习通发布预习任务。
（1）素材推送：通过学习通发布《芯片之战》纪录片片段、我国芯片企业自主创新新闻及科研团队访谈资料，让学生了解产业困境与自主研发迫切性。
（2）预习任务：布置思考题——芯片电路设计中需要解决哪些电路相关关键问题？我国科研工作者在芯片研发中体现了哪些精神？，要求学生查阅芯片电路结构、设计流程及我国技术突破相关资料。
（3）平台互动：通过学习通留言区收集学生疑问，梳理共性问题作为课堂教学重点。
2．课中实施：课堂教学采用“案例导入—理论讲解—小组探究—成果分享”的教学模式，时长90分钟。
（1）案例导入（15分钟）：播放“芯启未来”团队芯片优化成果短视频，展示国外EDA工具垄断现状与国产团队突破数据，提出核心问题：为什么电路等效变换能成为芯片优化的关键技术？国产团队是如何用基础理论突破技术瓶颈的？，引导学生思考专业学习的时代意义，初步渗透家国情怀。
（2）理论融合（30分钟）：通过2个基础电路案例+Multisim实验仿真，重点演示等效变换的步骤与技巧：先在仿真软件中搭建原始电路，测量电压、电流及功率数据；再逐步实施等效变换（串并联化简、Y-Δ转换等），同步仿真验证变换后电路参数的一致性，直观呈现“化繁为简”的科学思维。过程中结合芯片逻辑电路模块，通过仿真对比等效变换前后的电路功耗、占用面积模拟数据，帮助学生具象化理解“等效电阻简化→功率损耗降低→电路面积缩小”的关联关系，强化理论与工程实践的衔接。仿真如图2所示：
图2 等效变换Multisim仿真验证示意图
案例深度融合：拆解“芯启未来”团队的优化路径——将芯片复杂逻辑电路拆解为若干子模块，运用等效变换方法重构电路结构，结合混合极性转换理论减少逻辑门数量；分享团队“近百次算法迭代、三个月连续调试”的科研故事，具象化“精益求精”的工匠精神；展示团队跨专业协作细节，凸显“分工互补、目标一致”的团队力量。
（3）小组探究（25分钟）：布置实战任务：给出某芯片电源管理模块原始电路参数（含多支路电阻、电源元件），要求小组以“电路面积最小化、功耗最优”为目标，运用等效变换方法完成优化设计，提交优化后的电路模型、计算过程及性能提升分析。小组协作探究，教师巡视指导，针对学生建模难点提供启发式建议；引导小组讨论优化过程中遇到计算瓶颈时如何借鉴团队攻坚思路等，渗透创新思维与协作意识。在指导中穿插提问如果面临国外技术封锁，你会如何调整优化策略？如何确保每一步计算的精准性，体现工匠精神？
（4）成果分享与总结（20分钟）：各小组代表发言，展示优化方案、计算过程及最终效果，分享团队协作心得与创新思路，教师点评并结合各小组方案，对比“芯启未来”团队的优化策略，肯定创新点，纠正技术偏差，强化等效变换方法的规范应用。最后总结指出，国产芯片的突破离不开基础理论的扎实积累，更离不开“啃硬骨头”的创新精神与“精益求精”的严谨态度，鼓励学生以青年科研工作者为榜样，将个人成长融入国家科技发展大局。
1．课后总结：
（1）实践任务：撰写芯片电路优化分析报告，针对某一核心模块提出功耗优化或信号完整性提升方案；提交短文《我的“科技报国”之路》，结合专业规划阐述如何践行工匠精神。
（2）线上交流：在学习通发布行业前沿动态，组织学生分享心得；教师批改报告并针对性反馈，强化知识应用与价值引领。
（3）教学反馈：通过问卷调查收集学生对案例教学的意见，为后续教学优化提供依据。
（四）案例特色与创新点
1．特色：
（1）关注国家战略需求，实现思政与专业深度耦合。以芯片自主创新这一国家“卡脖子”领域为载体，将电路理论知识与家国情怀、创新精神有机融合，避免思政与专业“两张皮”，让学生在学习专业知识的同时，潜移默化地接受价值引领，增强学习的使命感。
（2）构建“三维一体”教学闭环。形成“课前导入—课中探究—课后拓展”的完整教学链条，实现知识掌握、能力提升与价值塑造的协同培育，既提升了学生的工程实践能力，又培育了学生的思想道德素养。
（3）采用线上线下混合教学模式。借助学习通平台推送素材、组织互动，结合课堂讨论、成果展示，充分调动学生参与积极性，培养学生的团队协作能力和创新思维能力。
2．创新点：
（1）挖掘行业痛点的思政内涵。选取芯片研发这一行业热点与国家战略重点，让思政教育贴近专业、贴近国家需求，增强说服力与感染力。
（2）强化理论与工程实践结合。将芯片电路设计的实际问题转化为教学案例，培养学生工程建模与解决实际问题的能力，体现工学类课程特色。
（3）建立多元反馈优化机制。通过作业批改、问卷调查、学生访谈等方式收集反馈，持续优化教学内容与方法，提升育人效果。
四、课程评价
（一）评价方式
采用“过程性评价+终结性评价”相结合的多元评价方式，同步融入课程思政考核维度，如图3所示：
图3 《电路理论》课程思政融入多元评价体系示意图
1．过程性评价（40%）：包含
（1）平时（20%）：含课堂测验（10%，融入课堂表现中的价值认知观测）、课后作业（10%，增加思政感悟类内容评分）；
（2）实验（20%，在实践操作、报告撰写中纳入“工程伦理、行业责任”等思政维度评分）。
2．终结性评价（60%）：以期末考试成绩为准，试题中融入“专业知识服务国家发展”等思政关联情境，同时考查学生对专业知识的掌握与应用能力。
此外，通过问卷调查、个别访谈收集学生对课程思政融入效果的反馈，作为教学优化的参考。
（二）评价结果
从评价数据来看，课程目标达成度良好：
1．知识目标：期末考试中案例相关知识点试题平均得分率达85%，学生能熟练运用等效变换、交流电路功率计算等方法解决工程问题，专业知识掌握扎实。
2．能力目标：90%以上学生在过程性评价的互动环节中能清晰表达观点；80%学生在实验环节中能结合工程实际设计简单电路方案，逻辑思维与实践应用能力显著提升。
3．思政融入效果：95%学生在课后作业、实验报告中能体现出专业知识与国家发展的关联认知，传递出科技报国的倾向；88%学生认为含思政元素的案例教学有效激发了学习动力，79%学生对国家重大工程与产业发展的认知更深入，爱国情怀、责任担当与工匠精神得到培育。
4．学生反馈显示：思政元素让抽象的电路理论更生动，既提升了学习兴趣，也明确了学习的价值方向，实现了知识、能力与价值的协同提升。
五、总结与反思
（一）成功经验
1．思政与专业深度融合，载体鲜活。以国产芯片案例等为依托，将抽象思政理念转化为具象专业场景，实现知识传授与价值引领同频共振。
2．教学模式闭环创新，育人成效显著。构建“课前铺垫—课中融合—课后深化”三维教学链条，依托数字化平台推送素材、收集疑问，联动线下小组研讨、成果分享，形成全流程沉浸式育人生态，既提升学生参与度与认同感，又拓宽思政教育覆盖面与针对性。
3．考核体系导向清晰，评价多元落地。建立“过程性+终结性”综合评价机制，将思政目标与实验环节绑定，通过课堂表现、实验反思等多载体考核，确保思政素养评价可量化、可落地。
（二）不足之处
1．思政元素挖掘不够系统，部分章节融入零散，未形成全覆盖、有层次的思政体系。
2．实践环节思政融入较浅，缺乏针对性强的思政类实操任务设计，难以实现价值理念向实践行为转化。
3．思政评价缺乏精准量化指标，依赖教师主观判断，多元评价主体参与不足，客观性不足。
4．学情适配性不足，案例难度未充分考虑学生认知水平，缺乏分层教学设计，难以满足个性化需求。
（三）改进措施
1．构建全域思政元素库，系统梳理各章节思政要点，实现“节节有思政、章章有重点”。
2．优化实践教学内容，增设兼具专业性与思政性的实操任务，推动知行合一。
3．制定思政素养量化评价表，细化二级评价指标，引入学生互评等多元主体，提升评价科学性。
4．立足学情优化教学，简化案例专业难度，设计分层任务，采用可视化素材与精准引导，增强适配性。
5．强化师资与资源建设，开展思政专题培训，联动企业开发案例资源，提升教师育人能力。
