Kerncurriculum Elektrotechnik

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1 Kerncurriculum Elektrotechnik Das Kerncurriculum wird von den Mitgliedern der Fachkommission Elektrotechnik als Transfereinheit zwischen den Diplomstudiengängen Elektrotechnik der vier beteiligten Hochschulen (Uni Hannover, FH Ingolstadt, FH Aachen, TU Ilmenau) entwickelt. Es besteht aus 12 Referenzmodulen, mit deren Hilfe die Anerkennung von Studienleistungen erleichtert wird. Ausgangspunkt für diesen neutralen Modulkatalog ist die Frage, welche Fächer ein/e Absolvent/in im Studium mindestens belegt haben sollte. Diesem Ansatz folgend werden die wichtigsten Module und Inhalte aufgeführt. Es wird nicht der Anspruch erhoben ein vollständiges Curriculum abzubilden. Je nach Hochschultyp und -ausrichtung gibt es Unterschiede im Curriculum, die im Einzelfall zu prüfen sind. Die ersten beiden Module dienen als exemplarische Referenzmodule. Zurzeit werden hierfür die entsprechenden Inhalte an den einzelnen Hochschulen beschrieben. Modultitel Inhaltsbeschreibung Grundlagen der Elektrotechnik Elektrostatik Magnetisches Feld Stationäres, elektrisches Strömungsfeld Gleichstromkreis (passive Bauelemente, Quellen, Netzwerkanalyse) Wechselstromkreis (komplexe Rechnung, Drehstrom) Drehstrom Schaltvorgänge Leistungsbegriff Messung elektrischer Grundgrößen Elektronik Halbleiterelektronik Aktive Bauelemente Passive Bauelemente Schaltungstechnik Integrierte Schaltungen Schaltungen mit Kleinsignalmodellen Operationsverstärker Leistungselektronik Informatik Informationsspezifische Grundbegriffe Codierung von Information Rechnerarchitektur und -netze Programmierkonzepte und techniken Softwaresysteme (Betriebssysteme) FK Elektrotechnik im BLK-Projekt Leistungspunktesystem

2 Konstruktion / Mechanik Grundlagen der Maschinenkonstruktion (Maschinenbau und Elektrotechnik, Grundbegriffe der Konstruktionstechnik, Werkstoffkunde, Festigkeitslehre) Konstruktionselemente Kinematik Kinetik Technisches Zeichnen Rechenübungen zu Konstruktionselementen Messtechnik Messprinzipien Messverfahren Messfehler Messgeräte Statische und dynamische Eigenschaften von Messsystemen Messverfahren für Signale und Systeme Physik Physikalische Größen Festkörperphysik Atom- und Kernphysik Optik Akustik Mechanik Thermodynamik Regelungstechnik Zeitkontinuierliche und digitale Regelungstechnik Regelkreise Zustandsraum Fuzzy Regelung Störgrößenbetrachtung Reglerentwurf Digitaltechnik Schaltalgebra Schaltnetze, Schaltwerke Mikroprozessor / -systeme Hardwarenahe Programmierung FK Elektrotechnik im BLK-Projekt Leistungspunktesystem

3 Signale und Systeme Beschreibung von deterministischen kontinuierlichen und diskreten Signalen im Zeit- und Frequenzbereich Transformationen Lineare und nichtlineare Systeme Analoge und digitale Filter Frequenz- und Zeitbereich Digitale Signalverarbeitung Theoretische Elektrotechnik Maxwellsche Gleichung Elektrostatik Stationäre Strömungsfelder Quasi stationäre Strömungsfelder (elektromagnetische) Wellenfelder Leitungstheorie Werkstoffe / Chemie Aufbau und Eigenschaften der Materie Metalle Halbleiter Dielektrische Werkstoffe, Isolatoren Magnetische Werkstoffe Mathematik Zahlen und Funktionen Lineare Algebra Polynome und rationale Funktionen Folgen und Reihen Differential- und Integralrechnung Potenzreihen Interpolation Laplacetransformation Fourieranalyse und Fouriertransformation Numerische Methoden Statistik Weitere denkbare Module: Energieerzeugung und -verteilung Energieanwendungen (u. a. Antriebstechnik und systeme) Kommunikationstechnik Automatisierungstechnik FK Elektrotechnik im BLK-Projekt Leistungspunktesystem

4 Lernzielbestimmung für die Referenzmodule des Kerncurriculums Elektrotechnik Mit Hilfe der Erläuterungen zur Beschreibung und Abstrahierung von intendierten Lernzielen (s. sind an den einzelnen Hochschulen für die Referenzmodule folgende Lernziele formuliert worden. Sie sind noch nicht beschlossen und stellen den derzeitigen Diskussionsstand dar. Modul / Inhaltsbeschreibung Grundlagen der Elektrotechnik Elektrostatik Magnetisches Feld Stationäres, elektrisches Strömungsfeld Gleich- und Wechselstromkreis (passive Bauelemente, Quellen, Netzwerkanalyse, komplexe Rechnung) Drehstrom Schaltvorgänge Leistungsbegriff Messung elektrischer Grundgrößen Lernziele Uni Hannover FH Jülich/Aachen FH Ingolstadt TU Ilmenau Die Studierenden sollen Kennen / Verstehen die Grundgesetze der Die/der Studierende soll in der Lage sein, die Zusammenhänge zwischen Elektrostatik, des elektrischen Größen korrekt zu beschreiben. elektromagnetischen Feldes und des stationären Anwenden elektrischen Strömungsfeldes verstehen Die/der Studierende soll in der Lage sein, elektrische Gleichstromschaltungen zu analysieren und zu berechnen. und auf einfache Anordnungen anwenden können. Die Studierenden sollen Gleich- und Wechselstromnetzwerke, Drehstromnetze, transiente Die/der Studierende soll in der Lage sein, für einfache Geometrien elektrische und magnetische Felder zu analysieren und zu berechnen. Die/der Studierende soll in der Lage sein, das Induktionsgesetz auf einfache Anordnungen anwenden zu können. Die Studierenden sollen die systematische Beschreibbarkeit elektrotechnischer Probleme durch die Grundgesetze der Elektrotechnik erkennen und diese Grundgesetze auf einfache Probleme der Netzwerktheorie und Feldtheorie anwenden können. Elektrostatisches Feld 90% B3, 10% V4 Magnetfeld 90% B3, 10% V4 Stationäres Strömungsfeld 90% B3, 10% V4 Gleichstromkreis (Bauelemente, Quellen, Netzwerkanalyse, Leistung) 70% B3, 30% V5 Wechselstromkreis FK Elektrotechnik im BLK-Projekt Leistungspunktesystem

5 Vorgänge sowie Netzwerke mit nichtharmonischen Quellen und nichtlinearen Wiederständen berechnen können. Des Weiteren sollen sie den Zusammenhang zwischen Feld und Netzwerkphänomenen erkennen. Bewerten Die/der Studierende soll in der Lage sein, die vorgestellten Lösungsmethoden zu bewerten und auf Probleme der Berechnung von Gleichstromnetzwerken anzuwenden. Kennen / Verstehen Die/der Studierende soll die Maxwell schen Gleichungen kennen und verstehen. (Bauelemente, Quellen, Netzwerkanalyse, Leistung, komplexe Rechnung, Ortskurven, Drehstrom, Schaltvorgänge) 70% B3, 30% V5 Messung elektrischer (Grund-?)Größen 90% B3, 10% V4 Die Studierenden sollen ihr Wissen um die theoretische und abstrakte Arbeitsweise in die Praxis umsetzen können. Darüber hinaus sollen sie den grundlegenden Umgang mit einfachen elektromagnetischen Geräten zur Messung elektrischer Grundgrößen beherrschen. Die Darstellung sinusförmiger Wechselgrößen soll den Studierenden sowohl im Zeitlinienbild als auch im Zeigerdiagramm vertraut sein. Die/der Studierende sollen fundierte Kenntnisse der komplexen Wechselstromrechnung erlangt haben. Die/der Studierende soll mit dem Begriff der Ortskurve vertraut sein. Anwenden Die/der Studierende soll in der Lage sein, Induktivitäten, Energieverteilung und Kräfte in einfachen stromdurchflossenen Anordnungen zu berechnen. Die/der Studierende soll in der Lage sein, elektrische Strömungen in Vakuum und Gasen unter dem Einfluss elektrischer und magnetischer Felder zu berechnen. Die/der Studierende soll in der Lage sein, an einfachen Wechselstromschaltungen für beliebige periodische Spannungen die zugehörigen Ströme ermitteln können, und umgekehrt. Die/der Studierende soll in der Lage sein, Probleme in ein- und mehrphasigen Wechselstromnetzwerken mit Hilfe der komplexen Strom-, Spannungs-, Widerstands-, Leitwert- und Leistungszeiger bearbeiten können. Die/der Studierende soll in der Lage sein, die Kenngrößen periodischer Größen bestimmen und die Zeitfunktionen nach Fourier analysieren können. Die/der Studierende soll in der Lage sein, zu jeder linearen Wechselstromschaltung die Widerstands- und Leitwert-Ortskurven mit der Fre- (F - Faktenwissen, B - Begriffliches Wissen V - Verfahrensorientiertes Wissen M - Metakognitives Wissen 1 Erinnern 2 Verstehen 3 Anwenden 4 Analysieren 5 Bewerten 6 - (Er)Schaffen vergl. Anderson L., Krathwohl, D. et. al. (2001): A taxonomy for learning, teaching, and assessing: a revision of Bloom s taxonomy of educational objectives. Longman. New York.) FK Elektrotechnik im BLK-Projekt Leistungspunktesystem

6 quenz als Parameter zu entwickeln. FK Elektrotechnik im BLK-Projekt Leistungspunktesystem

7 Modul / Inhaltsbeschreibung Elektronik Halbleiterelektronik Aktive Bauelemente Passive Bauelemente Schaltungstechnik Integrierte Schaltungen Schaltungen mit Kleinsignalmodellen Operationsverstärker Leistungselektronik Lernziele Uni Hannover FH Jülich/Aachen FH Ingolstadt TU Ilmenau Die Studierenden sollen den Aufbau und die Kennen/Verstehen Die/der Studierende soll die Eigenschaften realer Bauelemente Die Studierenden sollen die Funktionsweise von (passive Bauelemente, Dioden, bipolare Transistoren, FET, Halbleiterbauelementen auf Basis Funktionsweise passiver und aktiver Bauelemente Operationsverstärker) kennen und verstehen. der Transportvorgänge in Halbleitern kennen und verstehen. verstehen können. Sie sollen die wichtigsten aus passiven und aktiven Bauelementen bestehenden Schaltungen kennen, verstehen und mit geeigneten Modellen beschreiben können. Die/der Studierende soll den Ablauf beim Entwickeln einer Schaltung/Platine mit Hilfe von CAE-Software kennen und verstehen. Die/der Studierende soll eine Reihe von Grundschaltungen (Transistor, Operationsverstärker, Netzteil, Verstärker, Filter) kennen und verstehen. Analysieren Die/der Studierende soll in der Lage sein, eine gegebene Schaltung zu analysieren und ihr Verhalten zu erkennen Die/der Studierende soll in der Lage sein, eine Problemstellung aus dem Bereich der Elektronik zu analysieren. Den Studierenden sind technisch relevante aktive und passive diskrete Bauelemente der Niederfrequenz- und Leistungselektronik und deren wichtigste Eigenschaften bekannt. Die Studierenden sollen die wichtigsten Halbleitertechnologien zur Herstellung von integrierten Schaltungen kennen. Die Studierenden können integrierte Schaltungen anhand verschiedener Kriterien einordnen. Die Studierenden sollen durch Anwenden der Grundgesetze der Netzwerktheorie Grundschaltungen der Transistoren, Passive Bauelemente Halbleiterelektronik Aktive Bauelemente Schaltungen (Kleinsignalmodelle, Schaltungstechnik) 60% B3, 40% V5 Integrierte Schaltungen Operationsverstärker 70% B3, 30% V5 Leistungselektronik (F - Faktenwissen, B - Begriffliches Wissen V - Verfahrensorientiertes Wissen M - Metakognitives Wissen FK Elektrotechnik im BLK-Projekt Leistungspunktesystem

8 Anwenden Die/der Studierende soll in der Lage sein, eingeübte CAE- Entwurfstechniken auf andere Problemstellungen zu übertragen. Bewerten Die/der Studierende soll in der Lage sein, verschiedene mögliche Problemlösungen zu vergleichen und unter vorgegebenen Randbedingungen (Schaltungsaufwand, Leistungsbedarf, Platzbedarf, Kosten, etc.) zu bewerten. Schaffen Die/der Studierende soll in der Lage sein, einen vorgegebenen Entwicklungsauftrag selbständig und methodisch durchzuführen. Operationsverstärker und der Leistungselektronik verstehen. Die Studierenden sind in der Lage sein, einfache Transistor- Schaltungen mit Hilfe eines Kleinsignalansatzes zu analysieren. Komplexere Schaltungen können die Studierenden durch Zerlegen in Blöcke einfacherer Grundschaltungen analysieren. 1 Erinnern 2 Verstehen 3 Anwenden 4 Analysieren 5 Bewerten 6 - (Er)Schaffen vergl. Anderson L., Krathwohl, D. et. al. (2001): A taxonomy for learning, teaching, and assessing: a revision of Bloom s taxonomy of educational objectives. Longman. New York.) FK Elektrotechnik im BLK-Projekt Leistungspunktesystem

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