电子信息类专业导论
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前言

本书是教育部特色专业建设《通信工程》、《集成电路设计与集成系统》,专业综合试点改革计划以及国家级教学团队的研究成果之一,也是推行学校“一制三化”(导师制、小班化、国际化、个性化),书院制、创新实验班的教学改革成果。本书提供教学课件,可登录北航课程中心网站(http://course.buaa.edu.cn/portal)或电子工业出版社华信教育资源网(www.hxedu.com.cn)免费注册下载。

或许你是出于对“热门”的考虑而选择电子信息类专业,但是未必了解其内涵。面对第一学期的课表,你会发现“电子信息”这一名词很少出现,困惑也就接踵而至:我们应该学什么?为什么学?怎么学?大学不是中学的简单延伸,仅凭借中学的经验难以回答上述疑问,不妨让我们一起探讨。

本书分为两部分。第一部分从身边感性的事物——智能手机——入手,介绍移动通信、集成电路、互联网与物联网,通过追溯科学发现与技术创新的演变历史,穿插人物故事、创业案例,将电子信息专业的内涵蕴藏其中,使读者不仅了解技术,还能体会到创新精神与企业家精神。第二部分首先着眼于电子信息专业的培养目标,看似不经意点缀的名人成长经历、教育观点,其实是能力素质的载体。随后介绍国内外大学理念演化历史与高等工程教育改革思路,从课程学习、科技与生活实践三方面探索大学教育。按照这一思路,内容安排如下:

第1章,移动通信,它是智能手机的主要功能。伴随移动通信从 1G到3G的快速发展,手机已经不仅仅是一部电话,它已经成为个人数据中心,而中国通信技术标准与企业也逐渐登上了国际舞台。展望未来4G/5G 通信,那里将有供我们施展才能的空间。

第2章,集成电路,它是智能手机的核心基础。拆解智能手机,能看到其核心部件,包括应用处理器、基带处理器、存储器、显示器、音频与图像、传感器,等等。电子管、晶体管与集成电路的相继诞生将半导体产业由“发明时代”带入“商用时代”,摩尔定律诠释了集成电路的发展速度与威力,石墨烯、自旋电子与忆阻器又将如何延续后摩尔时代的辉煌?

第3章,移动互联,它为智能手机增添了威力。目睹移动互联业务快速发展,再也不能说互联网不属于电子信息了。超文本协议、图形化浏览器、门户网站的诞生开启了网络新经济的大门,搜索引擎、电子商务、社交网络的发展让虚拟世界走进了现实生活。互联网的幕后英雄是网络协议、路由器与光纤通信等技术,发展趋势是移动互联、云计算、大数据。

第4章,物联网,它拓展了智能手机的功能与互联网的终端数量。物联网是一种理念,工业化与信息化融合,从互联网走向物联网,终端用户由“人”扩展到普遍的“物”,为互联网与移动通信的发展带来了更多机会。物联网发展将依赖于纳米技术、嵌入式技术、通信技术、传感器技术与智能技术的进步。

第5章,培养目标,这是向工程师迈进的前提。通过诠释社会需求的多样性,鼓励读者依据自身特点确定个性化目标。在前四章的基础上预测未来工程实践背景,借用包起帆、鲁冠球、王选与高锟等人物的故事,旨在帮助读者深入理解能力素质内涵。最后以智能手机为线索概要介绍电子信息专业基本知识体系。

第6章,大学是什么,这是理解大学教育的基础。以西方大学理念演化史、中国教育思想与中国大学发展史来诠释大学理念,包括大学、大学教育与培养目标等,这些理念对正在开展的工程教育改革有重要指导意义,它也是本书及其编写过程中遵循的指导思想。

第7章,大学怎么读,这是完成大学教育的途径。站在学生个人角度,从大学新生面临的问题开始谈起,然后围绕课程探讨了课内与课外、预习与复习、理论与实验、主课与辅课的关系与方法,科技实践涉及SRTP、学科竞赛以及如何走进科研实验室,最后强调只要留意,生活中处处是学习机会,而选择的自由能使你更具鲜明的个性。

本书的编写工作分工如下,赵恒、钟哲、彭守仲负责前3章,王琨负责第4章,王梦醒负责后 3章,王莹、南江与孙佩霞负责插图的设计与制作。张有光负责本书的构思、教育理念、教学方法、学习方法,以及全书的审核工作。

本书体现了作者从事本科教学管理六年以来的实践与思考。作者与各类学生进行了广泛交流,包括学习成绩优秀生、科技竞赛获奖者、国际交换生、转专业学生,也包括面临问题的降级试读生等。每位学生都很可爱,他们使我感受到了其多样性,也体会到了校长怀进鹏院士倡导“有温度的教育”的重要性。另一方面,作者也会与学生家长面谈,期待他们给孩子一个自己成长的空间。同时,时刻提醒自己需要关爱学生,也需要有等待成长的耐心:允许他们走一些弯路、犯一些“错误”,在挫折中自己走出来;留一些“迷茫”,让他们“自悟”。

这里要特别感谢教育部教学指导委员会副主任张晓林教授、申功璋教授,长期以来得到了他们指导、鼓励与帮助,并在百忙中审阅了本书初稿提出了中肯的建议。感谢长期合作的领导、教师以及辅导员们,分享了他们的教学经验。在编写过程中,还有十几位大二、大三同学参与讨论、试读,提出了许多有益的建议。

本书的编写得到了竺南直、张小乐编辑的大力支持,他们就书稿内容、编写理念等方面提出了自己的宝贵意见,在此对出版社的同仁们表示感谢。

我们深知自己水平有限,因而书中难免存在问题,敬请读者批评指正!

张有光

2013年9月8日