UBC电气工程辅导｜课程内容概览及重点难点分析

加拿大不列颠哥伦比亚大学（UBC）的电气工程专业课程结构严谨，具有前沿的研究方向和以实践为导向的教学模式。以下是UBC电气工程课程内容概览及重点难点分析，希望对该专业的学生有所帮助。

一、UBC电气工程专业课程内容概览

1、第一学年

• APSC 100 - 工程导论 I

工程职业导论，包括：工程师的角色与职责、工程学科领域、可持续发展、工程设计流程导论、相关基础科学原理的介绍与应用、原型制作、工程制图、技术沟通及工程伦理。

• CHEM 154 - 工程化学

化学键与物质性质。化学热力学及其在相平衡、水溶液平衡及电化学中的应用。表面过程。

• MATH 100 - 物理科学与工程应用微分学

初等函数的导数。应用与建模：图形绘制、优化。

• PHYS 157 - 工程物理导论 I

热学、热力学、振动、波与声学。

• PHYS 170 - 力学 I

质点静力学、刚体平衡、刚体静力学与内力、桁架；运动学：直线运动；动力学：牛顿第二定律、摩擦、冲量、动量、功与能。

2、第二学年

• CPEN 211 - 微型计算机导论

布尔代数；组合逻辑与时序电路；微型计算机结构与操作、存储器寻址模式、信息表示、指令集、机器语言与汇编语言编程、系统程序、I/O结构、I/O接口与I/O编程、基于微型计算机的数字系统设计导论。

• ELEC 201 - 电路分析I

集中线性时不变电路分析基础；网络定理；运算放大器；一阶电路；二极管、双极晶体管及场效应管电路的直流分析。

• ELEC 281 - 技术沟通

工程领域的书面与口头沟通。技术描述、报告撰写、商务函件及技术材料口头陈述。

• MATH 253 - 多变量微积分

偏导数与方向导数；极值求解；拉格朗日乘子法与二阶导数测试；多重积分及其应用。

• MATH 256 - 微分方程

线性常微分方程、拉普拉斯变换、傅里叶级数及线性偏微分方程的分离变量法。

3、第三学年

• CPEN 311 - 数字系统设计

高级组合逻辑与时序电子系统设计。运用硬件描述语言（HDL）及CAD工具进行硬件规格定义、建模与仿真。基于可编程逻辑（含FPGA）的设计。应用涵盖复杂状态机、微控制器、算术电路及接口单元。

• ELEC 311 - 电磁场与电磁波

波传播理论；麦克斯韦方程组；应用包括传输线；阻抗匹配与史密斯图；反射与折射；波导与天线。

• ELEC 321 - 随机信号与系统

信号与系统的随机行为；离散与连续概率论；随机过程；线性时不变系统的建模与识别；二元假设检验与决策分析。

• ELEC 342 - 电-机械能量转换与传输

三相电力；变压器与谐波；磁性材料与电路；电-机械能量转换；直流电机；旋转磁场、交流感应电机与同步电机；变频运行；无刷直流电机；步进电机与单相电机。EECE 373、ELEC 342 与 EECE 374 仅可选修其中一门获得学分。

• ELEC 391 - 电气工程设计工作室 II

项目管理导论。问题定义。设计原理与实践。实施技术包括电路设计、软件设计、实体建模、PCB设计、组装与封装。测试与评估。高效演示。

4、第四学年

• APSC 450 - 专业工程实践

影响工程实践的法规；职业道德准则与责任。工程企业管理；劳资关系、安全与环境法规。仅限工程专业本科生在毕业年级修读。

• ELEC 481 - 工程项目经济分析

时间-金钱关系；替代方案的经济分析（含利率、通胀、折旧、税收及不确定性影响）；成本估算与预算编制；工程运营的财务分析。

• ELEC 491 - 电气工程顶点设计项目

针对由行业领域、研究实验室或其他适宜机构提供的真实电气工程问题，进行解决方案的设计、分析与实施。涵盖项目管理等主题。

• ELEC 442 - 机器人导论

常见机械臂结构、执行器与传感器技术。基于实时微处理器的机器人控制算法高效表示与计算方法。机器人控制方法、网络等效模型、阻抗控制。遥操作实现要点导论。

• ELEC 463 - 微/纳米制造与仪器实验室

微制造方法与纳米制造技术。微纳结构成像与表征。

二、UBC电气工程课程重点难点分析

（一）课程重点与核心技能

UBC电气工程的学习目标不仅是掌握理论，还要求学生具备实践能力。以下是学习过程中必须重点突破的核心内容。

1. 电路与电子学

• 重点知识：

- 直流与交流电路分析（节点电压法、网孔电流法）

- 半导体器件模型（PN结、MOSFET偏置）

- 运放设计（放大器、滤波器）

• 难点：

- 使用仿真工具（Multisim、LTspice）进行电路设计

- 掌握示波器、信号发生器等实验设备操作

2. 信号与系统

• 重点知识：

- 傅里叶变换与系统频率响应

- 拉普拉斯变换与稳定性分析

- 采样定理及数字信号处理

• 难点：

- 卷积运算的物理意义

- 系统极点位置与稳定性的关系

3. 控制系统

• 重点知识：

- PID调节器参数整定

- 根轨迹法和频域设计方法

- 状态空间模型与可控性分析

• 难点：

- 非线性系统控制

- 数字控制器实现与采样延迟问题

4. 嵌入式与数字系统

• 重点知识：

- 微控制器编程（C语言、汇编）

- FPGA开发（Verilog/VHDL）

- 实时操作系统（RTOS）

• 难点：

- 硬件调试能力（逻辑分析仪、示波器）

- 嵌入式系统功耗优化

5. 电磁学与电力系统

• 重点知识：

- Maxwell方程与电磁波传播

- 传输线特性阻抗、驻波比

- 电机建模与功率流分析

• 难点：

- 高频电路电磁兼容设计

- 电力系统故障分析与保护

（二）学习难点及应对策略

UBC电气工程课程难度较大，常见难点包括：

1. 数学与理论抽象性强

• 问题：傅里叶变换、拉普拉斯变换、电磁场理论对数学功底要求高。

• 解决方案：

- 提前强化多变量微积分、常微分方程学习

- 使用MATLAB/Python工具实现可视化分析

2. 硬件与软件结合挑战

• 问题：课程要求学生既懂硬件调试，又会嵌入式编程。

• 解决方案：

- 课前熟悉Arduino或Raspberry Pi

- 学习Altium Designer等PCB设计软件

3. 多学科交叉知识整合难

• 问题：通信、控制、半导体、计算机体系结构交叉。

• 解决方案：

- 每学期明确学习重点，逐步拓展选修

- 参与UBC Design Team，积累项目经验

总之，UBC电气工程专业课程体系完整、内容丰富，既注重理论深度，又强调实践能力。从大一的基础课程到大二大三的核心内容，再到大四的专业方向和毕业设计，学生不仅需要扎实掌握电路理论、信号处理、控制系统、嵌入式编程，还要应对电磁学、电力系统等抽象性强、计算量大的课程。

如果学生在学习过程中遇到问题，随时可以与新航道的课程顾问联系。新航道能够立即安排一对一不列颠哥伦比亚大学课程辅导。通过有针对性的辅导，学生将及时解决课业疑问、消除学习难点、强化知识理解、掌握核心概念，从而有更好的学业表现。