《電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)導(dǎo)論課件》課件-第1章

第1章緒論1.1編寫本書的目的與意義

1.2高等教育及高等工程教育

1.3電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)介紹

1.4電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和相關(guān)專業(yè)的區(qū)別1.5電氣信息學(xué)科概述1.6電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)知識體系1.7電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及要求

1.1編寫本書的目的與意義

大學(xué),是夢開始的地方,每一位學(xué)子帶著家人殷切的期望和自己的夢想離開熟悉的故土,來到陌生的學(xué)校,走上自己的舞臺,既是導(dǎo)演又是主角。當(dāng)形形色色的人物、豐富多變的劇情、包羅百態(tài)的趣聞呈現(xiàn)在眼前時,有人堅定,有人迷失……面對這個大舞臺,我們要做的便是:“知止而后有定;定而后能靜;靜而后能安;安而后能慮;慮而后能得?！?《大學(xué)》)

我們只有明確了自身應(yīng)達(dá)到的境界,才能夠志向堅定;志向堅定才能夠鎮(zhèn)靜不躁;鎮(zhèn)靜不躁才能夠心安理得;心安理得才能夠思慮周詳;思慮周詳才能夠有所收獲。初入校園的學(xué)子們洋溢著青春的激情,保持著高度的學(xué)習(xí)積極性,希望通過大學(xué)學(xué)習(xí),成為掌握專門知識的專業(yè)技術(shù)人才。但對于剛離開父母羽翼的孩子們來說,夢寐以求的高校有著怎樣的文化,所學(xué)專業(yè)的概況及其與相關(guān)專業(yè)的區(qū)別和聯(lián)系,專業(yè)培養(yǎng)的目標(biāo)和方向,課程設(shè)置,教與學(xué)的形式,校園生活,報考研究生或畢業(yè)后的就業(yè)方向,自己如何適應(yīng)、從何學(xué)起、從何做起等,都還知之甚少。

在社會心理學(xué)中,第一印象是非常重要的,因為在總體印象形成上,最初印象獲得的信息比后來獲得的信息影響更大。那么,剛步入大學(xué)的學(xué)子們對高校及專業(yè)學(xué)習(xí)生活的第一次認(rèn)知,將持續(xù)地影響他們的學(xué)習(xí)激情和學(xué)習(xí)動機。從歷年大一學(xué)生對電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)導(dǎo)論課程的反響來看,學(xué)生對專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、課程設(shè)置等問題非常關(guān)注;針對歷屆畢業(yè)生的調(diào)查也反映出,四年的大學(xué)夢想能否實現(xiàn),最初的“知止”即知道自己真正追求的是什么非常關(guān)鍵。

因此,學(xué)院同仁們產(chǎn)生了組織編寫《電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)導(dǎo)論》的想法。由于電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)屬于高新技術(shù)交叉學(xué)科,專業(yè)內(nèi)涵并不單一,且目前尚無類似專業(yè)教程。在這種情況下,為了使學(xué)生在大學(xué)學(xué)習(xí)之初,對電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的發(fā)展、培養(yǎng)方案、課程體系、學(xué)習(xí)方法等有一個清晰的了解,我們編寫了《電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)導(dǎo)論》,以期為學(xué)子們規(guī)劃自己大學(xué)期間的奮斗目標(biāo)及其實現(xiàn)方案提供參考,希望每一位學(xué)子在大學(xué)的舞臺上都成為聚光燈的焦點,敢于嘗試、勇于開拓、創(chuàng)造未來。

1.高等教育

高等教育是教育系統(tǒng)的重要組成部分之一,是在中學(xué)教育后以掌握高深學(xué)問為目的的教育,也稱“第三級教育”。高等教育按其性質(zhì)可分為科學(xué)教育和技術(shù)教育兩大類。

科學(xué)教育又稱“理科教育”,通常指數(shù)(學(xué))、(物)理、化(學(xué))、天(文)、地(理)、生(物)等學(xué)科的教育,主要以數(shù)學(xué)和自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科為對象,以學(xué)科教育為特征,以培養(yǎng)該學(xué)科的研究、教學(xué)和應(yīng)用人才為目標(biāo),以學(xué)術(shù)性人才為主。

1.2高等教育及高等工程教育

技術(shù)教育包括工程、農(nóng)、林、醫(yī)等教育,以技術(shù)學(xué)科為主要學(xué)科基礎(chǔ),以應(yīng)用技術(shù)為主要專業(yè)內(nèi)容,以應(yīng)用為特征,以培養(yǎng)技術(shù)科學(xué)和應(yīng)用技術(shù)的研究、開發(fā)和應(yīng)用人才為目標(biāo)。在高等教育中,科學(xué)、技術(shù)、工程有著不同的含義。

科學(xué)是運用范疇、定理、定律等思維形式反映現(xiàn)實世界各種現(xiàn)象的本質(zhì)、規(guī)律的知識體系,它的任務(wù)在于揭示事物發(fā)展的規(guī)律,探求客觀真理,作為人們改造世界的指南。按研究對象的不同,科學(xué)可分為自然科學(xué)、社會科學(xué)和思維科學(xué),以及總括和貫穿于三個領(lǐng)域的哲學(xué)和數(shù)學(xué);按與實踐的不同聯(lián)系,科學(xué)可分為理論科學(xué)、技術(shù)科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)等?，F(xiàn)代科學(xué)正沿著學(xué)科高度分化和高度綜合的整體化方向蓬勃發(fā)展(《辭海》,上海辭書出版社,1999年。下同)。

技術(shù)是指根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和自然科學(xué)原理而發(fā)展成的各種工藝操作方法與技能,如電工技術(shù)、焊接技術(shù)、木工技術(shù)、激光技術(shù)等(《辭?！?。

工程有兩種含義:一是指“將自然科學(xué)的原理應(yīng)用到生產(chǎn)部門中去而形成的各學(xué)科的總稱”,如機械工程、電子工程等,這些學(xué)科是利用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的原理,結(jié)合在科學(xué)實驗及生產(chǎn)實踐中所積累的技術(shù)經(jīng)驗而發(fā)展出來的;二是指具體的基本建設(shè)工程項目,如京九鐵路工程、三峽工程等(《辭?！?。在討論教育時,指的是第一種含義。

工程和科學(xué)有聯(lián)系又有區(qū)別。工程以科學(xué)為基礎(chǔ),以技術(shù)為手段?？茖W(xué)主要屬于理論范疇,工程主要屬于實踐范疇;科學(xué)以發(fā)現(xiàn)為己任,工程以應(yīng)用為宗旨;科學(xué)注重分析,工程注重綜合。

電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)屬于技術(shù)教育中的工程教育。

2.高等工程教育

1)目標(biāo)與定位高等工程教育是高等教育中的重要組成部分,作為一種技術(shù)教育,其有兩個主要特點:一是以技術(shù)科學(xué)為主要學(xué)科基礎(chǔ),以應(yīng)用技術(shù)為主要專業(yè)學(xué)習(xí)內(nèi)容;二是以工程和應(yīng)用為主要對象。

工程教育和科學(xué)教育既有聯(lián)系又有區(qū)別。工程教育以培養(yǎng)工程師為主要目標(biāo),科學(xué)教育以培養(yǎng)科學(xué)家為主要目標(biāo)。科學(xué)家和工程師都崇尚科學(xué)、求真務(wù)實,但科學(xué)家的任務(wù)在于認(rèn)識世界,研究已有的世界;工程師的任務(wù)則在于改造世界,創(chuàng)造未來的世界。

航空工程的先驅(qū)者、美國加州理工學(xué)院馮·卡門教授有句名言:“科學(xué)家研究已有的世界,工程師創(chuàng)造未來的世界?！惫こ處熌堋皠?chuàng)造”一個什么樣的世界,給人類提供一個什么樣的生存環(huán)境,是與我們每個人都密切相關(guān)的大問題。因此,工程師除了需要具有良好的科學(xué)素養(yǎng)外,還需要具有較高的工程素養(yǎng)。工程素養(yǎng)主要包括理科素養(yǎng)、人文素養(yǎng)、技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)、工程技術(shù)知識、工程訓(xùn)練和全面的解決實際問題的能力等。

工程以科學(xué)為基礎(chǔ),以技術(shù)為手段,最終以服務(wù)社會、服務(wù)人為目的。因此,高等工程教育要培養(yǎng)高質(zhì)量的、適應(yīng)21世紀(jì)需要的工程技術(shù)人才,應(yīng)注重培養(yǎng)以下幾方面意識:

(1)明確的工程意識。工程是直接為人服務(wù),為人提供方便的,因此,明確的工程意識就是“以人為本”的意識,就是“質(zhì)量第一”的意識,就是“適用”的意識。

(2)強烈的實踐意識。工程師的天職是在生產(chǎn)現(xiàn)場解決工程實際問題,所以在高等工程教育中必須堅持科學(xué)教育與工程訓(xùn)練并重的原則,堅持教學(xué)、科學(xué)研究與生產(chǎn)實踐相結(jié)合的原則。

(3)寬闊的視野和全面的綜合意識。工程是一個復(fù)雜的綜合體,牽涉方方面面的問題:技術(shù)問題、環(huán)境問題、倫理問題、經(jīng)濟問題、管理決策等。因此,每一位工程師都要樹立大工程觀,要有寬闊的視野和全面的綜合意識。

(4)鮮明的創(chuàng)新意識。工程的本質(zhì)在于創(chuàng)新,創(chuàng)造未來的世界,工程技術(shù)的變化日新月異,因此要樹立終身學(xué)習(xí)的觀點、開放的觀點和不斷創(chuàng)新的觀點。

2)現(xiàn)代工程師應(yīng)具備的能力與素質(zhì)

當(dāng)今世界,各國綜合國力的競爭,其實質(zhì)是科技水平的競爭,是教育質(zhì)量的競爭,是創(chuàng)新能力的競爭,是人才素質(zhì)的競爭。這場競爭,對于社會的生產(chǎn)力(包括產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工具、勞動者素質(zhì)等)和人們的生產(chǎn)方式、生活方式、思想觀念的變革都將產(chǎn)生重大的、深遠(yuǎn)的影響。

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,有更多、更完善的科學(xué)理論指導(dǎo)工程實踐,也有更多、更先進(jìn)的技術(shù)手段供工程師在實踐中應(yīng)用,這就產(chǎn)生了現(xiàn)代工程?，F(xiàn)代工程的科學(xué)性、社會性、實踐性、創(chuàng)新性和復(fù)雜性等特征日益突出,其工作內(nèi)容也不斷擴展。人們通常提到工程化、產(chǎn)業(yè)化,實際上是從研究到開發(fā)、設(shè)計、制造、運行、營銷、管理、咨詢的一個過程,或者說是從思想(方案)到形成樣品、產(chǎn)品、商品、產(chǎn)業(yè)的一個過程,是鏈?zhǔn)竭M(jìn)行的。鏈條中的每個環(huán)節(jié)都有大量的技術(shù)問題、經(jīng)濟問題和社會問題需要工程師予以妥善解決。

實踐表明,現(xiàn)代工程需要的是能綜合應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)理論和技術(shù)手段,懂經(jīng)濟、會管理,兼?zhèn)淙宋木窈涂茖W(xué)精神(而不僅是科學(xué)知識)的高素質(zhì)工程技術(shù)人才。一名現(xiàn)代工程師應(yīng)該能綜合運用科學(xué)的觀點、方法和技術(shù)手段來分析、解決各種工程問題,承擔(dān)工程科學(xué)與技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用任務(wù)?，F(xiàn)代工程師應(yīng)具有的基本素質(zhì)包括知識、能力、品德三個方面:

知識方面,應(yīng)掌握必需的自然科學(xué)知識和人文社會科學(xué)知識;能力方面,應(yīng)具有收集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力、組織管理能力、綜合協(xié)同能力、表達(dá)溝通能力和社會活動的能力,尤其要不斷增強創(chuàng)新能力和實踐能力;品德方面,不僅要具備基本的倫理道德、社會公德,還要具有職業(yè)道德,如強烈的事業(yè)心、高度的責(zé)任感、不斷進(jìn)取的毅力、團結(jié)協(xié)作的精神、良好的個人修養(yǎng)等。

在國際化已成為教育發(fā)展的一種全球性趨勢的今天,我們列舉出美國工程與技術(shù)認(rèn)證委員會(ABET)制定的對工程教育培養(yǎng)專業(yè)人才的11條評估標(biāo)準(zhǔn):

(1)有應(yīng)用數(shù)學(xué)、科學(xué)與工程等知識的能力。

(2)有進(jìn)行設(shè)計、實驗分析與數(shù)據(jù)處理的能力。

(3)有根據(jù)需要去設(shè)計一個部件、一個系統(tǒng)或一個過程的能力。

(4)有多種訓(xùn)練的綜合能力。

(5)有驗證、指導(dǎo)及解決工程問題的能力。

(6)有對職業(yè)道德及社會責(zé)任的了解。

(7)有效地表達(dá)與交流的能力。

(8)懂得工程問題對全球環(huán)境和社會的影響。

(9)具備終身學(xué)習(xí)的能力。

(10)具有有關(guān)當(dāng)今時代問題的知識。

(11)有應(yīng)用各種技術(shù)和現(xiàn)代工程工具去解決實際問題的能力。

從這11條評估標(biāo)準(zhǔn)中可以看出,在重視加強數(shù)學(xué)和科學(xué)基礎(chǔ)的前提下,當(dāng)前,高等工程教育人才培養(yǎng)的側(cè)重點是:工程實踐能力;表達(dá)交流溝通能力與團隊合作精神;終身學(xué)習(xí)能力;職業(yè)道德及社會責(zé)任;人文和經(jīng)濟管理、環(huán)境保護(hù)等。由此看出,大學(xué)教育除了知識的傳授、能力的培養(yǎng)外,素質(zhì)教育也是重要的內(nèi)容。

3.大學(xué)中的素質(zhì)教育

素質(zhì)教育是中國教育界基于對教育的新認(rèn)識而提出的概念,它揭示了教育的本質(zhì),是中國教育界對教育理論的貢獻(xiàn)。

1)素質(zhì)和素質(zhì)教育

什么是素質(zhì)?詞典對此有三種解釋:

①指人通過先天遺傳獲得的品質(zhì),它是人后天能力培養(yǎng)的基礎(chǔ);

②泛指一個人的素養(yǎng)、涵養(yǎng)和品質(zhì);

③指人在先天遺傳的基礎(chǔ)上,經(jīng)過后天環(huán)境和教育的長期內(nèi)化而形成的穩(wěn)定的品質(zhì)。

第一種解釋是生理學(xué)和心理學(xué)上的解釋,

第二種解釋是一般人的寬泛的理解,

第三種解釋是教育學(xué)上的解釋,也是本書采用的界定。

這一界定有三點值得注意的地方:

第一,教育學(xué)上的素質(zhì)既考慮了先天遺傳的基礎(chǔ),更考慮了后天環(huán)境和教育的作用;

第二,素質(zhì)的形成是一個長期內(nèi)化的過程;

第三,素質(zhì)是一種穩(wěn)定的品質(zhì),一旦形成,將會時時處處起作用。

那么,什么是素質(zhì)教育呢?素質(zhì)教育就是以提高人的素質(zhì)為目標(biāo)的教育。隨著社會的發(fā)展,人們的認(rèn)識得到了提高,對教育的本質(zhì)有了更深入的領(lǐng)會。雖然人們已逐漸認(rèn)識到教育的目的是使人成為完整的人、和諧的人,但對通過什么途徑才能成為完整的人、和諧的人這一問題,也經(jīng)歷了一個不斷深化的認(rèn)識過程。起初,人們認(rèn)為知識就是力量,因此,教育就是以傳授知識為主要目的,這就形成了知識本位的教育價值觀。隨著認(rèn)識的深入,人們發(fā)現(xiàn)僅有知識還不夠,還需要能力,于是,能力的重要性受到關(guān)注,能力本位的教育價值觀被接受。社會的發(fā)展和進(jìn)步使人們更深刻地領(lǐng)悟到僅有知識和能力也是不夠的,更需要有高素質(zhì),所以,素質(zhì)的重要性得到承認(rèn),人們開始樹立素質(zhì)本位的教育價值觀。

2)知識、能力和素質(zhì)的關(guān)系

正確理解知識、能力和素質(zhì)的關(guān)系是正確理解素質(zhì)教育的關(guān)鍵。知識是人們認(rèn)識事物的基礎(chǔ),但它處于表層。能力是在知識的基礎(chǔ)上經(jīng)過有意識的訓(xùn)練而形成的,處于里層;素質(zhì)則是在知識和能力的基礎(chǔ)上經(jīng)過長期的內(nèi)化形成,處于內(nèi)核。

三者的關(guān)系除了層次上的區(qū)別外,還有相輔相成的關(guān)系。知識不等于能力,但能力是在知識的基礎(chǔ)上形成的,知識越多,越有利于能力的形成。因此,我們在強調(diào)素質(zhì)教育時,決不能忽視知識的傳授。從知識到能力,需要經(jīng)過一次質(zhì)的飛躍。

同樣,知識和能力也不等于素質(zhì),但素質(zhì)是在知識和能力的基礎(chǔ)上形成的,知識越多,能力越強,越有利于素質(zhì)的提高。因此,在強調(diào)素質(zhì)教育時,同樣不能忽視能力的培養(yǎng)。從知識、能力到素質(zhì),還需要再經(jīng)過一次質(zhì)的飛躍。事實上,要全面有效地推進(jìn)素質(zhì)教育,必須以傳授知識為基礎(chǔ),以培養(yǎng)能力為重點,以提高素質(zhì)為目標(biāo)。

3)實施素質(zhì)教育

推進(jìn)素質(zhì)教育已成為我國教育界的共識,但要真正落到實處、取得實效并不是一件容易的事。素質(zhì)教育的實施要注意以下幾方面:

(1)素質(zhì)教育是一種教育理念。素質(zhì)教育不是一種教育模式,不應(yīng)用它全盤取代現(xiàn)有的教育。素質(zhì)教育既要求每一個人在德、智、體、美諸方面全面發(fā)展,又要求每一個人的知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展,使人真正成為一個和諧的人。

素質(zhì)教育是一種可持續(xù)發(fā)展的教育觀,它通過提高一個人的素質(zhì),使其實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,而不是一段時間內(nèi)的發(fā)展。素質(zhì)教育是一種辯證的、統(tǒng)一的教育,是個人本位和社會本位的辯證統(tǒng)一,它既幫助個人得到可持續(xù)發(fā)展,又通過全民素質(zhì)的提高,使國家、社會得到可持續(xù)發(fā)展;既幫助人類得到發(fā)展,又使人類和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。

(2)加強通識教育。通識教育是對長期以來我國高等教育由于專業(yè)劃分過細(xì)而導(dǎo)致的人的片面發(fā)展的一種矯正。通識教育課程包括比較廣泛的人文、自然科學(xué)、體育和工具技能性課程(外語、計算機等),基本上涵蓋了大學(xué)教育中主要的公共課程和基礎(chǔ)課。

(3)要整體優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)和素質(zhì)結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代大學(xué)生必須要具備較寬的知識面。既要具備科學(xué)知識,又要具備人文知識和社會知識;既要具備本專業(yè)的知識,又要具備相關(guān)專業(yè)的知識;既要具備扎實的基礎(chǔ)知識,又要具備較寬的前沿知識?，F(xiàn)代大學(xué)生還需要具備多種能力,核心的能力有:學(xué)習(xí)能力、實踐能力、創(chuàng)新能力、表達(dá)交流能力和協(xié)作能力?，F(xiàn)代大學(xué)生更需要具備多種素質(zhì),核心的素質(zhì)有:思想道德素質(zhì)、文化素質(zhì)、業(yè)務(wù)素質(zhì)和身體心理素質(zhì),主要的品質(zhì)包括使命感、責(zé)任心、人文關(guān)懷、鑒賞品位、務(wù)實精神、創(chuàng)新意識、承受力和寬容心。

(4)要正確處理創(chuàng)新教育和素質(zhì)教育的關(guān)系。創(chuàng)新教育是素質(zhì)教育的有機和重要組成部分。創(chuàng)新能力是重要的能力,創(chuàng)新意識是重要的品質(zhì)和素質(zhì),不能把創(chuàng)新教育和素質(zhì)教育割裂,也不能用創(chuàng)新教育代替素質(zhì)教育。同時,學(xué)校在推行創(chuàng)新教育時,一定要防止浮躁的心態(tài),要克服急功近利的思想,注重樹立多元的觀念,營造寬松的環(huán)境,鼓勵創(chuàng)新的意識。

按照素質(zhì)教育的思想,教育的目的是全面提高人的素質(zhì),要通過學(xué)校的各種教育,把對學(xué)生而言是外在的知識和感受內(nèi)化為學(xué)生個人內(nèi)在的、穩(wěn)定的個性心理品質(zhì),從而為學(xué)生一生的發(fā)展提供良好的基礎(chǔ)。在大學(xué)的教學(xué)過程中,教師傳授必要的知識是重要的,更重要的是使學(xué)生養(yǎng)成正確的學(xué)習(xí)方法和較強的自學(xué)能力,具備科學(xué)精神和健全人格。

1.3電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)介紹

電子科學(xué)與技術(shù)是建立在物理學(xué)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之上的一門光學(xué)和半導(dǎo)體物理電子技術(shù)等高新科技交叉的應(yīng)用科學(xué)。隨著信息時代的到來,電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)應(yīng)運而生,其涵蓋的學(xué)科領(lǐng)域有光電子技術(shù)、微電子技術(shù)、電子材料與元器件、物理電子技術(shù)和電磁場與微波等,其中,光電子技術(shù)和微電子技術(shù)的前身是激光專業(yè)和半導(dǎo)體專業(yè)。

1.主要方向概況

1)微電子技術(shù)方向

1947年美國貝爾實驗室發(fā)明了晶體管,開創(chuàng)了固體電子技術(shù)時代。在隨后的10年中,晶體管技術(shù)不斷進(jìn)步,德州儀器和貝爾實驗室分別在1954年推出晶體管收音機和全晶體管計算機,并且1957年美國第一個軌道衛(wèi)星“探測者”也首次使用了晶體管技術(shù)。根據(jù)國外發(fā)展電子器件的進(jìn)程,我國在1956年提出“向科學(xué)進(jìn)軍”的號召,將半導(dǎo)體技術(shù)列為重點發(fā)展的領(lǐng)域之一。

2)光電子技術(shù)方向

激光是20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的新光源,其與半導(dǎo)體均被視為20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)4項重大發(fā)明之一。激光技術(shù)也被美國科學(xué)家總結(jié)為影響全球未來發(fā)展的18項重大關(guān)鍵技術(shù)之一,可廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域,并以其強大的生命力深刻地影響了社會的發(fā)展,推動了光電子技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。1964年,中國科學(xué)院在上海建立了當(dāng)時世界上第一所激光技術(shù)專業(yè)研究所上海光學(xué)精密機械研究所;電子工業(yè)部成立了從事激光與紅外研究的11所等。

這些國家研究所是早期光電子技術(shù)高層研究型人才的搖籃。隨著激光技術(shù)的飛速發(fā)展,1971年,由清華大學(xué)、北京大學(xué)、天津大學(xué)、中國科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西北電訊工程學(xué)院、北京工業(yè)學(xué)院、華中工學(xué)院、成都電訊工程學(xué)院等院校在科學(xué)研究的基礎(chǔ)上,成立了激光專業(yè),后來又有多所學(xué)校相繼成立了激光專業(yè);1985年,根據(jù)國家教委頒布的專業(yè)目錄,激光專業(yè)與紅外光譜學(xué)合并,更名為光電子技術(shù)專業(yè)。

光電子技術(shù)集中了固體物理、波導(dǎo)光學(xué)、材料科學(xué)、半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)和信息科學(xué)技術(shù)的研究成就,成為具有強烈應(yīng)用背景的新興交叉學(xué)科。時至今日,光電子技術(shù)已被應(yīng)用于工業(yè)、通信、信息處理、檢測、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事、文化教育、科學(xué)研究和社會發(fā)展等各個領(lǐng)域。可以預(yù)見,繼微電子技術(shù)之后,光電子技術(shù)將再次推動人類科學(xué)技術(shù)的革新。

3)電子材料與元器件方向

電子材料與元器件專業(yè)方向起源于20世紀(jì)50年代末西安交通大學(xué)、電子科技大學(xué)、華中科技大學(xué)等院校先后成立的無線電元件與材料專業(yè)。該專業(yè)在70年代初更名為電子元器件與材料專業(yè),1985年根據(jù)國家教委頒布的專業(yè)目錄,又改為電子材料與元器件專業(yè),它側(cè)重于半導(dǎo)體材料、敏感材料、光電材料、電子陶瓷材料以及相關(guān)元器件的研究和制備。

4)物理電子技術(shù)方向

物理電子技術(shù)專業(yè)方向起源于20世紀(jì)50年代清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、西安電子科技大學(xué)等院校設(shè)立的電真空技術(shù)專業(yè)。1985年本科專業(yè)調(diào)整,物理電子技術(shù)整合了電子物理技術(shù)、真空電子技術(shù)、氣體電子學(xué)與激光等11個專業(yè)。物理電子技術(shù)是一個寬口徑的專業(yè)方向,與近代物理學(xué)、電子學(xué)、光學(xué)、光電子學(xué)、量子電子學(xué)及相關(guān)技術(shù)交叉與融合,形成了真空電子學(xué)與技術(shù)、微波電子學(xué)與技術(shù)、光電子學(xué)與技術(shù)、納米電子學(xué)與技術(shù)、超導(dǎo)電子學(xué)與技術(shù)等專業(yè),并形成了若干新的科學(xué)技術(shù)增長點,如光波與光子技術(shù)、信息顯示技術(shù)與器件、高速光纖通信與光纖網(wǎng)等。

5)電磁場與微波方向

電磁場與微波專業(yè)方向是由20世紀(jì)70年代無線電通信與電子系統(tǒng)學(xué)科演變而來的,該方向以電磁場理論、光導(dǎo)波理論、光器件物理及微波電路理論為基礎(chǔ),并與通信系統(tǒng)、微電子系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)等相結(jié)合。隨著當(dāng)代物理、數(shù)學(xué)、技術(shù)科學(xué)的不斷進(jìn)步,電磁場和微波技術(shù)得到日新月異的發(fā)展,在通信、雷達(dá)、激光和光纖、遙感、衛(wèi)星、微電子、高能技術(shù)、生物和醫(yī)療等高新技術(shù)領(lǐng)域中起著重要作用。

從整合的五個專業(yè)方向的發(fā)展可以看出,電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)涵蓋的學(xué)科范圍極其廣泛,它以電子和光電子器件為核心,由物理、材料、工藝、器件、系統(tǒng)構(gòu)成了一個完整的學(xué)科體系。器件物理、器件材料和器件制作工藝構(gòu)成了電子和光電子器件的技術(shù)支撐,形成了多個緊密關(guān)聯(lián)的學(xué)科群,器件封裝工藝和器件測試技術(shù)的不斷發(fā)展,確保了電子和光電子器件在器件應(yīng)用、器件集成和系統(tǒng)集成等方面的應(yīng)用不斷提升,形成了以系統(tǒng)帶動器件、以器件帶動材料的良性循環(huán)發(fā)展。

2.人才培養(yǎng)的知識結(jié)構(gòu)

電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)各學(xué)科方向及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,吸引了許多高校紛紛加盟該學(xué)科,或新建了該專業(yè),或擴充了專業(yè)方向。據(jù)統(tǒng)計,截至2017年底,全國有200余所高校開設(shè)了電子科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)。各高校充分利用現(xiàn)有的資源和優(yōu)勢,加強學(xué)科基礎(chǔ),拓寬專業(yè)口徑,注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力,堅持通識教育與專才教育相結(jié)合,探索適合各自學(xué)校特色的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)模式。

電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)科本身的發(fā)展十分活躍,新理論、新材料、新器件不斷涌現(xiàn),技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品更新快,與之相適應(yīng)的培養(yǎng)目標(biāo)、知識體系、核心課程等也須緊跟學(xué)科的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步。為達(dá)到知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的綜合培養(yǎng)目標(biāo),本專業(yè)教育內(nèi)容和知識體系由通識教育、專業(yè)教育、集中實踐教育和第二課堂三大部分組成。

通識教育內(nèi)容包括:人文社會科學(xué),自然科學(xué),經(jīng)濟管理,外語,計算機信息技術(shù),體育,實踐訓(xùn)練等。

專業(yè)教育內(nèi)容包括:學(xué)科大類基礎(chǔ),本學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ),專業(yè)實踐訓(xùn)練等。

集中實踐教育和第二課堂內(nèi)容包括:思想教育,學(xué)術(shù)與科技活動,文體活動,自選活動等。

通識教育為專業(yè)教育打下扎實的基礎(chǔ);專業(yè)教育傳授本專業(yè)及相關(guān)學(xué)科知識并提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力;集中實踐教育和第二課堂更多地展現(xiàn)個性化,是提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的重要內(nèi)容。

由于電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)所涵蓋的專業(yè)方向比較廣,各高校一般側(cè)重1~2個專業(yè)方向,在構(gòu)建的知識體系中,各自對自然科學(xué)、學(xué)科大類基礎(chǔ)、專業(yè)基礎(chǔ)的要求存在一些差異。

3.影響本專業(yè)教育的因素

1)與本學(xué)科專業(yè)密切相關(guān)的產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以光電子信息技術(shù)為主導(dǎo)的信息產(chǎn)業(yè)將成為21世紀(jì)的最大產(chǎn)業(yè),面對光電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,美、德、日、英、法等發(fā)達(dá)國家競相加大投入力度,全球相關(guān)產(chǎn)業(yè)市場競爭愈加激烈,這必將推動我國電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的建設(shè)和發(fā)展。

2)國家經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)政策導(dǎo)向

我國《“十三五”先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》中提出,“十三五”期間,先進(jìn)制造領(lǐng)域重點從“系統(tǒng)集成、智能裝備、制造基礎(chǔ)和先進(jìn)制造科技創(chuàng)新示范工程”4個層面圍繞13個主要方向開展重點任務(wù)部署。在這13個方向中,第二(激光制造)、第四(極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝)、第五(新型電子制造關(guān)鍵裝備)個方向明確地與電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)科緊密相關(guān)。

3)國家教育政策的扶持和激勵學(xué)術(shù)發(fā)展的各項體制

國家因地制宜地制定產(chǎn)學(xué)研政策與相關(guān)的機制,能夠促使高校與企業(yè)強強聯(lián)手,從而激勵本學(xué)科快速發(fā)展。在我國“863”計劃“973”計劃和國家攻關(guān)計劃中,電子科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域都有大量立項,未來還將有更大的發(fā)展空間。

4)教育理念

我國本科的教育理念正在不斷地發(fā)生變化,從過去僅著眼于傳授知識發(fā)展為重視創(chuàng)新意識和能力的培養(yǎng),重視知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的新型人才觀念,以及為了適應(yīng)社會未來發(fā)展需求的終身教育理念。

近年來,全面工程教育理論在國內(nèi)外教育界不斷被提起。隨著研討的推進(jìn),全面工程教育對當(dāng)代教育變革的影響日益明顯。當(dāng)前,世界范圍內(nèi)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速進(jìn)行,綜合國力競爭愈加激烈。工程教育與產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密聯(lián)系、相互支撐。為推動工程教育改革創(chuàng)新,2017年2月18日,教育部在復(fù)旦大學(xué)召開了高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會,與會高校對新時期工程人才培養(yǎng)進(jìn)行了熱烈討論,共同探討了新工科的內(nèi)涵特征、新工科建設(shè)與發(fā)展的路徑選擇,并達(dá)成了共識:我國高等工程教育改革發(fā)展已經(jīng)站在新的歷史起點。

2017年2月底,教育部發(fā)布了《教育部高等教育司關(guān)于開展“新工科”研究與實踐的通知》,希望各地高校開展“新工科”的研究實踐活動,從而深化工程教育改革,推進(jìn)“新工科”的建設(shè)與發(fā)展。“新工科”更強調(diào)學(xué)科的實用性、交叉性與綜合性,尤其注重信息通信、電子控制、軟件設(shè)計等新技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)的緊密結(jié)合。專家們目前普遍看重的面向新技術(shù)的專業(yè)大類都與電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)科息息相關(guān)。

1.4電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和相關(guān)專業(yè)的區(qū)別

在2012年教育部對1998年版的專業(yè)目錄進(jìn)行修訂后,電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)與電子信息工程專業(yè)、通信工程專業(yè)、微電子科學(xué)與工程專業(yè)、光電信息科學(xué)與工程專業(yè)和信息工程專業(yè)同屬工學(xué)下的電子信息類(0807)。

1.電子信息工程專業(yè)

電子信息工程是一門應(yīng)用計算機等現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)行電子信息控制和信息處理的學(xué)科,主要研究信息的獲取與處理,以及電子設(shè)備與信息系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)、應(yīng)用和集成。電子信息工程專業(yè)是集現(xiàn)代電子技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)于一體的專業(yè)。該專業(yè)的學(xué)生主要學(xué)習(xí)信號的獲取與處理、電子設(shè)備信息系統(tǒng)等方面的專業(yè)知識,受到電子與信息工程實踐的基本訓(xùn)練,適應(yīng)社會發(fā)展的要求,從事本專業(yè)或相關(guān)的產(chǎn)品及設(shè)備的生產(chǎn)、安裝調(diào)試、運行維護(hù)、新產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)等工作。

2.通信工程專業(yè)

通信工程是信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速并極具活力的一個領(lǐng)域,尤其是數(shù)字移動通信、光纖通信、Internet網(wǎng)絡(luò)通信,使人們在傳遞信息和獲得信息方面達(dá)到了前所未有的便捷。該學(xué)科關(guān)注的是通信過程中的信息傳輸和信號處理的原理和應(yīng)用。本專業(yè)學(xué)習(xí)通信技術(shù)、通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)等方面的知識,能在通信領(lǐng)域中從事研究、設(shè)計、制造、運營及在國民經(jīng)濟各部門和國防工業(yè)中從事開發(fā)、應(yīng)用通信技術(shù)與設(shè)備的工作。

3.微電子科學(xué)與工程專業(yè)

微電子科學(xué)與工程是在物理學(xué)、電子學(xué)、材料科學(xué)、計算機科學(xué)、集成電路設(shè)計制造等多個學(xué)科和超凈、超純、超精細(xì)加工技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新興學(xué)科。該學(xué)科主要研究半導(dǎo)體器件物理、功能電子材料、固體電子器件、超大規(guī)模集成電路(ULSI)的設(shè)計與制造技術(shù),微機械電子系統(tǒng)以及計算機輔助設(shè)計制造技術(shù)等。微電子科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)具有扎實的數(shù)理基礎(chǔ)和電子技術(shù)基礎(chǔ)理論,掌握新型微電子器件和集成電路分析、設(shè)計、制造的基本理論和方法,具備本專業(yè)良好的實驗技能,能在微電子及相關(guān)領(lǐng)域從事科研、教學(xué)、科技開發(fā)、工程技術(shù)、生產(chǎn)管理與行政管理等工作的人才。

4.光電信息科學(xué)與工程專業(yè)

光電信息技術(shù)是由光學(xué)、光電子、微電子等技術(shù)結(jié)合而成的多學(xué)科綜合技術(shù),涉及光信息的輻射、傳輸、探測以及光電信息的轉(zhuǎn)換、存儲、處理與顯示等眾多的內(nèi)容。光電信息技術(shù)以其極快的響應(yīng)速度、極寬的頻寬、極大的信息容量以及極高的信息效率和分辨率推動著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展,從而使光電信息產(chǎn)業(yè)在市場的份額逐年增加。

光電信息科學(xué)與工程專業(yè)主要學(xué)習(xí)光學(xué)、機械學(xué)、電子學(xué)及計算機科學(xué)基礎(chǔ)理論及專業(yè)知識,了解光電信息技術(shù)的前沿理論,把握當(dāng)代光電信息技術(shù)的發(fā)展動態(tài),學(xué)生應(yīng)具有研究開發(fā)新系統(tǒng)、新技術(shù)的能力,接受現(xiàn)代光電信息技術(shù)的應(yīng)用訓(xùn)練,掌握光電信息領(lǐng)域中光電儀器的設(shè)計及制造方法,具有在光電信息工程及相關(guān)領(lǐng)域從事科研、教學(xué)、開發(fā)的基本能力。

1.5電氣信息學(xué)科概述

電氣信息學(xué)科是當(dāng)今世界上發(fā)展最快的學(xué)科之一,是介于基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用技術(shù)之間的一種科學(xué),在人類社會的技術(shù)發(fā)展中起著十分重要的作用。電氣信息學(xué)科涉及眾多的子學(xué)科和相關(guān)學(xué)科,如電氣工程和自動化專業(yè)、自動化專業(yè)、電子信息工程專業(yè)、通信工程專業(yè)、計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)和電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)等。電氣信息類專業(yè)將傳統(tǒng)的電工技術(shù)與計算機、電子、自動控制、系統(tǒng)工程及信息處理等新技術(shù)相結(jié)合,具有廣闊的應(yīng)用前景。

1.6電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)知識體系

電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)知識體系由4個層次組成:知識領(lǐng)域、知識模塊、知識單元和知識點。基礎(chǔ)知識體系的內(nèi)容由4個知識領(lǐng)域組成:電路與電子、光電子技術(shù)、光電信息處理和計算機。每個知識領(lǐng)域由若干個知識模塊組成,每個知識模塊由多個知識單元組成,而每個知識單元又由若干個知識點構(gòu)成。

1.電路與電子知識領(lǐng)域

電路與電子知識領(lǐng)域主要包括電路分析基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、高頻電子線路、光電子線路等知識模塊。(1)電路分析基礎(chǔ)。電路分析基礎(chǔ)模塊包含的知識單元有:集總電路電壓、電流的約束關(guān)系;用獨立電流、電壓變量分析的方法;大規(guī)模電路分析方法概要;分解方法及單口網(wǎng)絡(luò);簡單非線性電阻電路的分析;電容元件與電感元件;一階、二階電路;沖擊函數(shù)在動態(tài)電路分析中的應(yīng)用;交流動態(tài)電路的分析;阻抗和導(dǎo)納;正弦穩(wěn)態(tài)功率和能量、三相電路;電路的頻率響應(yīng);耦合電感和理想變壓器;雙端口網(wǎng)絡(luò)。

(2)模擬電子技術(shù)。模擬電子技術(shù)模塊包含的知識單元有:半導(dǎo)體二極管及基本電路;半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ);場效應(yīng)管及其放大電路;功率放大電路;集成運算放大器;反饋放大電路;信號運算及處理電路;信號產(chǎn)生電路;直流穩(wěn)壓電源。

(3)數(shù)字電子技術(shù)。數(shù)字電子技術(shù)模塊包含的知識單元有:邏輯代數(shù);門電路;組合邏輯電路;觸發(fā)器;時序邏輯電路;脈沖波形產(chǎn)生及整形;半導(dǎo)體存儲器;A/D、D/A轉(zhuǎn)換。

(4)高頻電子線路。高頻電子線路模塊包含的知識單元有:高頻小信號放大器及電子噪聲;高頻功率放大器;正弦波振蕩器;振幅調(diào)制與解調(diào);變頻器;角度調(diào)制與解調(diào);反饋控制電路。

(5)光電子線路。光電子線路模塊包含的知識單元有:低噪聲放大器;微弱信號檢測技術(shù);有源濾波器;調(diào)制與解調(diào);光電器件電路設(shè)計;模擬電壓的切換和信號的采樣保持電路;光電信號的數(shù)字處理;小功率高壓穩(wěn)壓器和大功率穩(wěn)流電源。

2.光電子技術(shù)知識領(lǐng)域

光電子技術(shù)知識領(lǐng)域主要包括工程光學(xué)、半導(dǎo)體物理學(xué)、激光原理與技術(shù)、激光器件與應(yīng)用、光纖傳感技術(shù)等知識模塊。

(1)工程光學(xué)。工程光學(xué)模塊包含的知識單元有:幾何光學(xué)的基本定律;幾何光學(xué)的成像理論;光學(xué)儀器;光度學(xué);光的干涉;光的衍射;光的偏振;光的吸收、色散和散射;光的輻射;光子和波粒二象性;薄膜光學(xué);傅立葉光學(xué);全息術(shù)。

(2)半導(dǎo)體物理學(xué)。半導(dǎo)體物理學(xué)模塊包含的知識單元有:半導(dǎo)體中的電子狀態(tài);半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級;半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計分布;半導(dǎo)體的導(dǎo)電性;非平衡載流子;PN結(jié);金屬和半導(dǎo)體接觸;半導(dǎo)體表面與MIS結(jié)構(gòu);半導(dǎo)體的光學(xué)性質(zhì)和光電與發(fā)光現(xiàn)象。

(3)激光原理與技術(shù)。激光原理與技術(shù)模塊包含的知識單元有:激光的基本原理;開放式光腔與高斯光束;電磁場和物質(zhì)的共振相互作用;激光振蕩特性;激光放大特性;激光器特性的控制和改善;典型激光器。

(4)激光器件與應(yīng)用。激光器件與應(yīng)用模塊包含的知識單元有:氣體激光器的放電激勵基礎(chǔ);氣體原子激光器;氣體分子激光器;氣體離子激光器;固體激光工作物質(zhì)的性質(zhì);光泵浦系統(tǒng);激光器的熱效應(yīng)及散熱;固體激光器光學(xué)諧振腔;固體激光器輸出特性;半導(dǎo)體激光器工作原理;半導(dǎo)體激光器的輸出特性;異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器;其他類型的半導(dǎo)體激光器。

(5)光纖傳感技術(shù)。光纖傳感模塊包含的知識單元有:光纖波導(dǎo)理論;光纖模式耦合理論;光纖的基本特性;光纖傳感器中的光源;光纖傳感器中的光電探測器;光纖傳感器中的光調(diào)制技術(shù);熱工參數(shù)測量光纖傳感器;電磁參數(shù)測量光纖傳感器;機械量測量光纖傳感器;溫度測量光纖傳感器;其他光纖傳感器;光纖傳感技術(shù)的發(fā)展概況及展望。

3.光電信息處理知識領(lǐng)域

光電信息處理知識領(lǐng)域主要包括電磁場與電磁波、光信息處理、光纖通信、光電檢測技術(shù)、現(xiàn)代顯示技術(shù)等知識模塊。

(1)電磁場與電磁波。電磁場與電磁波模塊包含的知識單元有:矢量分析;電磁場中的基本物理量和基本實驗定律;靜電場分析;靜態(tài)場邊值問題的解法;恒定磁場分析;時變電磁場;正弦平面電磁波;導(dǎo)行電磁波;電磁波的輻射。

(2)光信息處理。光信息處理模塊包含的知識單元有:標(biāo)量衍射的角譜衍射;光學(xué)成像系統(tǒng)的頻率特性;光全息術(shù);空間光調(diào)制器;光學(xué)信息處理技術(shù);圖像的全息顯示;光學(xué)三維傳感。

(3)光纖通信。光纖通信模塊包含的知識單元有:光纖和光纜;通信用光器件;光端機;數(shù)字光纖通信系統(tǒng);模擬光纖通信系統(tǒng);光纖通信新技術(shù);光纖通信網(wǎng)絡(luò)。

(4)光電檢測技術(shù)。光電檢測模塊包含的知識單元有:光電檢測技術(shù)基礎(chǔ);光電檢測器件;熱電檢測器件;光源與光電耦合器件;