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作者：陳明 吳正平 張清河 單位：三峽大學(xué)理學(xué)院

電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的現(xiàn)狀

電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)基本設(shè)置在理科或與物理相關(guān)的院系,這與各院校授予理、工學(xué)士學(xué)位基本是相匹配的。但大多數(shù)院校,尤其是原重點(diǎn)綜合性和重點(diǎn)理工院校的這個(gè)專業(yè)是從專業(yè)目錄調(diào)整前的相關(guān)專業(yè)演變而來(lái),從課程設(shè)置來(lái)看,相當(dāng)大部分院校此專業(yè)與電子技術(shù)或電子信息工程或電子科學(xué)技術(shù),甚至與計(jì)算機(jī)應(yīng)用與通信等專業(yè)差別不大。電子信息產(chǎn)業(yè)是一項(xiàng)新興的高科技產(chǎn)業(yè)。該產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展,直接推動(dòng)了電子信息類畢業(yè)生的就業(yè)工作。電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)通常是一所大學(xué)中比較熱門的專業(yè),是不少優(yōu)秀考生的首選。同時(shí),電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生在理論基礎(chǔ)方面比較扎實(shí),按理說(shuō)也應(yīng)當(dāng)是用人單位的首選。但是不少用人單位反映,該專業(yè)畢業(yè)生雖然了解的知識(shí)很多,但是許多畢業(yè)生存在動(dòng)手能力差、對(duì)工具和方法的應(yīng)用不熟、經(jīng)驗(yàn)不足、缺乏獨(dú)立解決問(wèn)題的能力、缺乏實(shí)現(xiàn)抽象模型和軟件系統(tǒng)方面的能力等問(wèn)題。而且由于電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的專業(yè)特征不明顯,因而缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。我院是有近50年歷史的地方理科院系,在教學(xué)、科研方面都有著良好的基礎(chǔ),基礎(chǔ)設(shè)施也有一定的規(guī)模。如何結(jié)合我院良好的理科教育基礎(chǔ),建設(shè)特色鮮明的電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè),是同類型理科院校面臨的共同問(wèn)題。在專業(yè)建設(shè)中，主要存在的問(wèn)題為：一是,專業(yè)范圍不容易界定,電子信息涵蓋的范圍極其廣泛,并且處于不斷發(fā)展和擴(kuò)充之中,使得該專業(yè)的建設(shè)方面表現(xiàn)出了一定的不適應(yīng)性或盲目性[3]。尤其,我校還有相近的電子信息工程專業(yè)。本專業(yè)的課程體系、發(fā)展方向、專業(yè)特色等是影響學(xué)科建設(shè)和學(xué)生就業(yè)的嚴(yán)重問(wèn)題。二是,缺乏有著本專業(yè)系統(tǒng)教育背景的教師。三是,實(shí)踐實(shí)習(xí)的校外基地建設(shè)與社會(huì)支持力度難以滿足教學(xué)要求。四是,教學(xué)方法及思路的更新要求。因此,從目前本專業(yè)的現(xiàn)狀來(lái)看,有很多方面與現(xiàn)階段的培養(yǎng)目標(biāo)是不相應(yīng)的,特別是在專業(yè)課程設(shè)置與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)兩個(gè)方面,這就無(wú)法為人才培養(yǎng)體系創(chuàng)造和諧的環(huán)境條件,也就無(wú)法培養(yǎng)合格的人才。

磁電子方向課程群的構(gòu)建

針對(duì)上述問(wèn)題,通過(guò)這幾年廣泛深入地調(diào)查、分析和研究,我們明確了電子信息科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展方向；明確了地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃方向,特別是電子行業(yè)的主流方向；明確了湖北省對(duì)電子技術(shù)人才的需求；了解了湖北省各高校特點(diǎn)和專業(yè)設(shè)置現(xiàn)狀。結(jié)合我校特點(diǎn)與我院師資優(yōu)勢(shì),我們逐漸探索出一條適合我院電子信息科學(xué)與技術(shù)特色專業(yè)建設(shè)的路子,逐步形成了以磁電子器件應(yīng)用和磁電子信號(hào)處理為專業(yè)發(fā)展方向,以數(shù)理類、磁電子技術(shù)類和信息處理類為主要課程體系,以磁電子器件應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室、磁電子信息處理實(shí)驗(yàn)室、EDA與嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)為支撐,以校外實(shí)習(xí)和創(chuàng)新基地為補(bǔ)充的一個(gè)本專業(yè)人才培養(yǎng)體系。

1磁電子技術(shù)微電子材料與器件是二十世紀(jì)人類最偉大的創(chuàng)造之一，但是沒(méi)有利用電子自旋特性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體組件的尺寸縮小到納米級(jí)后，許多原有宏觀特性將喪失，必須采用電子的自旋特性來(lái)解決半導(dǎo)體的尺寸效應(yīng)問(wèn)題。自旋電子學(xué)正是在這樣的背景產(chǎn)生的。自旋電子學(xué)是一門以研究納米尺度范圍內(nèi)電子的自旋特性為主要內(nèi)容的一門交叉學(xué)科。自旋電子學(xué)，亦稱磁電子學(xué)，它是磁學(xué)與微電子學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。采用磁電子材料制造全新的或者高性能的器件，與傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件相比，具有大幅度降低能量消耗、增加集成密度和提高數(shù)據(jù)處理速度等優(yōu)點(diǎn)。磁電子器件廣泛應(yīng)用于磁場(chǎng)感應(yīng)、高速信號(hào)耦合和數(shù)據(jù)存貯等領(lǐng)域。磁電子材料及器件是目前國(guó)際學(xué)術(shù)界的一個(gè)熱門研究領(lǐng)域。根據(jù)巨磁阻(GMR)效應(yīng)[4-5]和自旋隧道(MTJ)效應(yīng)[6]制成的各類先進(jìn)磁敏器件迅速走向商品化。磁電子器件包括磁性傳感器、磁性隔離耦合器和磁性存儲(chǔ)器的市場(chǎng)前景巨大,未來(lái)年銷售額估計(jì)將高達(dá)1000億美元[7]。在2008年11月湖北召開(kāi)的第十三屆全國(guó)磁學(xué)和磁性材料會(huì)議上,磁電子材料和器件的研究被認(rèn)為是事關(guān)中國(guó)能否趕上世界第四次科技發(fā)展浪潮的一個(gè)關(guān)鍵。目前，由東方微磁公司在湖北宜昌投資興建的磁電產(chǎn)業(yè)園第一條磁電子芯片生產(chǎn)線已經(jīng)建成，預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年，對(duì)具有磁電子技術(shù)背景的畢業(yè)生的需求呈上升趨勢(shì)。

2磁電子方向課程設(shè)置磁電子方向課程群由微電子電路基礎(chǔ)、固體物理導(dǎo)論、磁電子學(xué)與傳感器與檢測(cè)技術(shù)等四門課程組成。該方向培養(yǎng)的總目標(biāo)是夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ),加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)技能,強(qiáng)化工程意識(shí),拓寬專業(yè)口徑,突出磁電子應(yīng)用特色。

(一)理論教學(xué)環(huán)節(jié)

微電子技術(shù)課程：包括系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)、器件物理、工藝技術(shù)、材料制備、自動(dòng)測(cè)試以及封裝、組裝等一系列專門的技術(shù),其教學(xué)內(nèi)容非常豐富,并要求學(xué)生有良好的數(shù)學(xué)、物理、材料等學(xué)科基礎(chǔ)。教學(xué)目的是給學(xué)生打好基礎(chǔ),為后續(xù)課程提供基本知識(shí)。本課程課堂教學(xué)主要做法為:(1)突出基本概念、注重器件原理和模型。簡(jiǎn)化復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和理論分析,強(qiáng)調(diào)對(duì)基本原理和規(guī)律的理解和掌握。(2)以應(yīng)用能力培養(yǎng)為導(dǎo)向,強(qiáng)調(diào)實(shí)用性和簡(jiǎn)明性。在講清模型的簡(jiǎn)化條件和物理意義的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)介紹模型的應(yīng)用方法和技巧。固體物理導(dǎo)論主要教學(xué)內(nèi)容是從晶體結(jié)構(gòu)、晶格振動(dòng)和電子運(yùn)動(dòng)的理論出發(fā)，通過(guò)引入各種元激發(fā)的模型、概念，為學(xué)生系統(tǒng)介紹了固體的熱學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)。是磁電子學(xué)的先修課程。磁電子學(xué)課程:根據(jù)我校本專業(yè)的發(fā)展方向和培養(yǎng)目標(biāo),所確定的主要教學(xué)內(nèi)容包括磁電子學(xué)的基本概念、巨磁電阻(GMR)效應(yīng)、自旋隧道(MTJ)效應(yīng)、和磁電子學(xué)的應(yīng)用等。由于學(xué)生相關(guān)物理基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，講授本課程的主要做法是:(1)加強(qiáng)巨磁電阻(GMR)效應(yīng)與隧道巨磁電阻內(nèi)容的講述,簡(jiǎn)要介紹典型的巨磁電阻傳感器的工作原理。(2)磁電子學(xué)的應(yīng)用是本課程的講授重點(diǎn),講授內(nèi)容包括磁電傳感的應(yīng)用、磁記錄讀出磁頭、磁電阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、自旋晶體管和量子計(jì)算機(jī)等,以培養(yǎng)應(yīng)用能力為主要目標(biāo)。傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程：該課程在教學(xué)內(nèi)容的選取上，以“必需、夠用”為度，舍棄繁雜的理論分析，突出基礎(chǔ)理論知識(shí)和實(shí)際操作技能。同時(shí)，注重吸收傳感器與檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域的新知識(shí)、新技術(shù)，并將磁電傳感器單獨(dú)設(shè)置為項(xiàng)目，便于教師根據(jù)科研項(xiàng)目的實(shí)際情況選擇教授。

(二)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)

表1中給出了該專業(yè)方向所開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)情況,這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有許多來(lái)源于教師的科研課題，主要以設(shè)計(jì)性、綜合性和研究性實(shí)驗(yàn)為主,鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)、自己動(dòng)手制作和開(kāi)發(fā)研究,同時(shí)還鼓勵(lì)學(xué)生積極參與導(dǎo)師的科研工作和科技創(chuàng)新大賽,指導(dǎo)學(xué)生撰寫和發(fā)表研究論文。該實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)體現(xiàn)了教學(xué)與科研的有機(jī)結(jié)合，不僅有利于師資水平的提高、教學(xué)內(nèi)容的更新、傳統(tǒng)專業(yè)的改造以及新專業(yè)的增建,更有利于新學(xué)科、交叉學(xué)科的形成與發(fā)展。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

課程建設(shè)效果

1優(yōu)化了課程體系,提高了教學(xué)質(zhì)量在規(guī)定專業(yè)方向磁電子課程群后,學(xué)院組成了課程建設(shè)小組,加強(qiáng)了對(duì)專業(yè)方向課程群的建設(shè)與改革,提高了課程群的教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)學(xué)生對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)、就業(yè)方向更明確,有效的提高了學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,教學(xué)質(zhì)量得到明顯提高。

2加強(qiáng)了學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ),優(yōu)化了學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)建專業(yè)方向課程群后,學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)課程之間的關(guān)系比較清楚,學(xué)習(xí)時(shí)目標(biāo)明確,能很好的處理各門課程學(xué)習(xí)的關(guān)系,能注重基礎(chǔ)、抓住重點(diǎn),學(xué)深學(xué)透。同時(shí)對(duì)其它相關(guān)基礎(chǔ)課程如電路分析、電子技術(shù)基礎(chǔ)能下功夫?qū)W好。在專業(yè)課程的學(xué)習(xí)中,學(xué)生能有的放矢地加強(qiáng)自己專業(yè)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)和工程技術(shù)能力的訓(xùn)練,學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化,工程應(yīng)用能力得到了提高。

3培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力根據(jù)其反映的學(xué)科前沿研究和最新進(jìn)展的研究信息等優(yōu)勢(shì),有效的培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力和應(yīng)用能力,大大提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力,同時(shí)也使學(xué)生成為教學(xué)過(guò)程的主動(dòng)參與者,將研究與實(shí)踐結(jié)合起來(lái),提高了解決問(wèn)題的能力。

結(jié)語(yǔ)

磁電子技術(shù)是一門前沿尖端技術(shù),其發(fā)展速度非常迅猛,同時(shí)又與電子技術(shù)密不可分。這首先要求教師在進(jìn)行磁電技術(shù)人才培養(yǎng)和在開(kāi)展教學(xué)改革的過(guò)程中,密切注意學(xué)科發(fā)展的前沿與動(dòng)態(tài),始終將科研作為專業(yè)建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容,不但將最新科研成果和新型技術(shù)引入本科教學(xué)體系中,還要以全新的觀念指導(dǎo)專業(yè)建設(shè),以科研工作促進(jìn)教學(xué)工作。其次,在科研工作中,要積極吸納本科生加入到教師的科研活動(dòng)中,這是培養(yǎng)本科生科研能力、創(chuàng)新意識(shí)的一個(gè)非常重要而有效的方式。再次,要加強(qiáng)學(xué)院與企業(yè)之間的交流與合作,掌握企業(yè)對(duì)人才需求的動(dòng)向,根據(jù)社會(huì)需求調(diào)整培養(yǎng)模式和課程內(nèi)容。