1-0電子類《工程學概論》

1、第一講 高等工程教育與工業(yè)創(chuàng)新第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展第三講 電子信息類學科的教育第四講 電子信息類學科的教學,工程學概論2012.2 適用：電子信息工程(本科)主講：賈志成 教授,2,第一講 工程教育與工業(yè)創(chuàng)新,一.工程教育與工業(yè),二.工業(yè)創(chuàng)新,三.素質教育和終身教育,四.核心問題,3,一.工程教育與工業(yè)1.工程教育的起源和工程教育的目的工程教育起源于工業(yè)發(fā)展的需求，工業(yè)發(fā)展的規(guī)模和水平?jīng)Q

2、定著工程教育的規(guī)模和水平；工程教育的水平和質量是工業(yè)發(fā)展水平和質量的人才保證和智力基礎；工業(yè)是現(xiàn)代國家的命脈；工業(yè)是國民經(jīng)濟的主導 (農業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎) ；國家興辦工程教育的目的是推動經(jīng)濟和社會發(fā)展，以增強綜合國力；,第一講 工程教育與工業(yè)創(chuàng)新 一. 工程教育與工業(yè),,4,1.工程教育的起源和工程教育的目的 在中世紀晚

3、期,隨著歐洲社會的復興,新興城市中逐漸出現(xiàn)了一批知識分子。這些知識分子群體在西方社會缺失專門教育機構的背景下,以10世紀的學術復興為契機,以行會組織為參照,組建大學社團,并最終導致西方大學的逐漸形成。世界現(xiàn)存最古老的幾所大學:1、愛資哈爾大學，開羅，埃及，988年創(chuàng)立 （在1960年代由一所宗教學院發(fā)展為現(xiàn)代大學 ） 2、博洛尼亞大學，博洛尼亞，意大利，1088年創(chuàng)立 3、牛津大學，牛津，英國，1096年創(chuàng)立 4、巴黎大學，巴黎

4、，法國，1150年創(chuàng)立（目前分為13所獨立的大學） 5、摩德納大學，摩德納，意大利，1175年創(chuàng)立 6、劍橋大學，劍橋，英國，1208年創(chuàng)立 7、薩拉曼卡大學，薩拉曼卡，西班牙，1218年創(chuàng)立,第一講 工程教育與工業(yè)創(chuàng)新 一. 工程教育與工業(yè),,5,1.工程教育的起源和工程教育的目的 中國經(jīng)歷一個多世紀，

5、新中國成立后得到大發(fā)展 天津大學 —— 天津中西學堂(1895年) 上海交通大學 —— 上海南洋公學(1896年) 浙江大學 —— 杭州求是書院（1897年） 北京大學 —— 京師大學堂(1898年) 清華大學 —— 清華學堂(1911年) 河北工業(yè)大學 —— 北洋工藝學堂(1903年

6、)，光緒皇帝欽點周學熙為學堂首任督辦。為中國最早的工科高校，并創(chuàng)辦了中國高校最早的校辦工廠和“工學并舉”的辦學先河。 新中國成立時，全國工科院校28所，在校本?？粕?萬人，累計畢業(yè)生3.2萬人，研究生不足100人；改革開放以來，中國工程教育的規(guī)模、質量、學科結構、綜合水準得以很大提高；中國工程教育對國家綜合實力提高起重要作用；面對未來，中國工業(yè)和工程教育面臨嚴峻挑戰(zhàn),第一講 工程教育與工業(yè)創(chuàng)新

7、 一. 工程教育與工業(yè),,6,目前中國大學數(shù)量及分類——（見附件1-3）全國全日制普通高校一共1553所，本科院校642所，專科院校911所。其中，副部級的學校32所，進入 “985工程” * (見參考)的高校是38所，教育部的直屬高校72所， “ 211工程” * (見參考)重點建設的高校是95所。按照學校隸屬關系，高校又分為兩類：一類是部委院校，共111所；一類是地方院校，共1442所。

8、按照三級學位授予權，又分為博士學位授權單位、碩士學位授權單位及只能授予學士學位的普通本科院校。按學校的定位又分為研究型大學、教學研究型大學和教學型大學。盡管沒有明確的界線，但普遍認為，研究型大學大概就是30余所；教學研究型的有70余所，其他的是教學型。,7,,2. ——見附件《工業(yè)工程》3. 21世紀對中國工業(yè)的考驗——創(chuàng)新當代科學技術急速發(fā)展，世界正處于前所未有的變化中，機遇與挑戰(zhàn)并存；現(xiàn)代高新技術的發(fā)展使人類的工程活動空間

9、和水平，拓展到前所未有的領域、規(guī)模和高度；全球和地區(qū)間政治和經(jīng)濟的劇烈競爭和廣泛合作，綜合國力成為其主要資本；（弱國無外交,貧窮無地位 ）資源、生態(tài)環(huán)境與發(fā)展需求形成尖銳矛盾；迫使尋找新的可持續(xù)發(fā)展道路；工業(yè)創(chuàng)新、技術創(chuàng)新成為發(fā)展的重要推動力。,第一講 工程教育與工業(yè)創(chuàng)新 一. 工程教育與工業(yè),,8,4.工程與技術自然科學：對物質認識的學問，即“

10、為什么”；工程技術：對自然界的改造，即“能做什么”；工 程：以利用和改造客觀世界為目的的實踐；技 術：實現(xiàn)工程目的的具體手段；工程技術的特點：既有科學原理也含有非科學因素，以綜合應用的目的連接成為一個工程整體；現(xiàn)代工程化的典型過程：研究——開發(fā)——設計——制造——運行——管理 等環(huán)組成的工程鏈；工業(yè)創(chuàng)新是社會、經(jīng)濟發(fā)展不竭的動力。 * 工程技術是自然屬性、社會屬性、生產力屬性和商品屬性的統(tǒng)一

11、體；具有改造世界的實用性和可行性、創(chuàng)造價值的功效性和經(jīng)濟性、自成體系的系統(tǒng)性和綜合性、歷時發(fā)展的先進性與時效性等特點。,第一講 工程教育與工業(yè)創(chuàng)新 一. 工程教育與工業(yè),,9,二.工業(yè)創(chuàng)新1.創(chuàng)新是民族進步的靈魂江澤民同志指出 ： “創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發(fā)達的不竭動力”。科學進展、技術發(fā)明、經(jīng)營管理、行銷服務、軍事戰(zhàn)略和戰(zhàn)術、教育

12、培訓，無不依賴于創(chuàng)新。當代社會，國家的富強、民族的興旺、乃至企業(yè)的興衰，無不取決于對科學技術知識的學習與掌握及其創(chuàng)造性的開拓和應用。創(chuàng)新已是人類社會發(fā)展的基礎和生命力所在。,第一講 工程教育與工業(yè)創(chuàng)新 二. 工業(yè)創(chuàng)新,,10,2.科學家與工程師美國加州理工學院的馮·卡門教授有句名言 ：“科學家研究已有

13、的世界，工程師創(chuàng)造未來的世界”。即“發(fā)現(xiàn)”和“發(fā)明與革新”；兩者都需要創(chuàng)造性和先進性；認識自然界的科學研究可不必強調其應用目的；創(chuàng)造人工物的工程活動，以及任何其規(guī)律性的工程科學研究，必須講究應用目的。,第一講 工程教育與工業(yè)創(chuàng)新 二. 工業(yè)創(chuàng)新,,11,3.科學與工程技術 科學在實驗中誕生技術在實踐中養(yǎng)

14、成 科學強調理想狀態(tài)的邏輯關系技術強調實際狀態(tài)的應用總結 科學知識屬于全人類，特點：不能申請專利；工程和技術屬于自己，有功利性，與經(jīng)濟、文化、政治、社會、自然資源與環(huán)境密切相關并受其制約；科學發(fā)現(xiàn)一般都搶先發(fā)表；技術專利一般由世界性的知識產權制度保護，有償轉讓或秘而不宣；許多先進技術和適用技術想買也買不到。,第一講 工程教育與工業(yè)創(chuàng)新

15、 二. 工業(yè)創(chuàng)新,,12,科學與技術的區(qū)別及其聯(lián)系科學與技術的關系，在現(xiàn)代，一方面表現(xiàn)為密不可分，幾乎被看作是同一范疇；另一方面二者的任務、目的和實現(xiàn)過程不同，在其相互聯(lián)系中又相對獨立地發(fā)展，二者是辯證統(tǒng)一的整體?？茖W的任務是通過回答“是什么”和 “為什么”的問題，揭示自然的本質和內在規(guī)律，目的在于認識自然。技術的任務是通過回答“做什么”和“怎么做”的問題，滿足社會生產和生活的實際需要，目的

16、在于改造自然。 科學主要表現(xiàn)為知識形態(tài)，技術則具有物化形態(tài)?？茖W提供物化的可能，技術提供物化的現(xiàn)實?？茖W上的突破叫發(fā)現(xiàn)，技術上的創(chuàng)新叫發(fā)明?？茖W是創(chuàng)造知識的研究，技術是綜合利用知識于需要的研究。對科學的評價主要視其創(chuàng)造性、真理性，對技術的評價則首先看是否可行，能否帶來經(jīng)濟效益。,13,科學和技術相互促進，又有區(qū)別：一、形態(tài)不一樣?？茖W一般表現(xiàn)為知識形態(tài)，理論形態(tài)；而技術則一般表現(xiàn)為物質形態(tài)。二、任務不一樣?？茖W要解決“是什么”、“

17、為什么”的問題；技術回答的是“做什么”、“怎么做”。三、目的不一樣?？茖W的目的是現(xiàn)象之中求本質，以認識課題為己任；技術是來自某種認識或者經(jīng)驗的升華，用于改造課題的活動。四、管理方法不一樣?？茖W的管理方法強調工作得如何；技術則注重如何工作。五、科學革命與技術革命不是一回事?？茖W革命至今已經(jīng)歷了兩次，目前正醞釀著第三次。第一次是哥白尼等科學家，研究了宏觀低速運動規(guī)律。第二次是量子論和狹義相對論的產生，發(fā)現(xiàn)了微觀高速運動的規(guī)律。生命科學

18、將是第三次革命的主要內容。技術革命至今已經(jīng)歷了三次。一次是蒸汽機革命，一次是電機革命，再一次是控制論、原子能和電子計算機革命?，F(xiàn)正面臨著第四次產業(yè)革命。,14,六、科學與技術的評價方法不同。對科學的評價是一個深字；對技術的評價是一個新字。七、科學是不保密的，保密的都是技術。各國先進的科學研究成果都搶先公開。但是新技術卻絕對保密。八、科學沒有強烈的沽譽主義色彩和商業(yè)性質，不能出賣和轉讓，而技術則可以.,15,三.素質教育和終身教育

19、1.工業(yè)改革與教育改革 社會經(jīng)濟的發(fā)展要求人才培養(yǎng)適合社會需求； 高等工程教育的改革勢在必行； 高等教育是個慣性很大的保守系統(tǒng)：教育的效果時效性更長；效果的表征更具多元和隱含性；意見很難一致；高等工程教育的改革任重道遠；,第一講 工程教育與工業(yè)創(chuàng)新 三. 素質教育和終身教育,,16,2.教育目標教育方針：“培養(yǎng)德、智、體全面發(fā)展的建設者和

20、接班人”。工業(yè)教育也不例外；問題是要研究、分解細化教育目標，以實現(xiàn)該目標；總體的教育思想和各工程專業(yè)的教學實施；素質教育和終身教育成為必然。,第一講 工程教育與工業(yè)創(chuàng)新 三. 素質教育和終身教育,,17,3. 成才規(guī)律教育是系統(tǒng)工程，有特定的成才規(guī)律。,第一講 工程教育與工業(yè)創(chuàng)新

21、 三. 素質教育和終身教育,,18,4.素質教育與終身教育工程教育是培養(yǎng)工程人才，包括：工程技術、工程科學、工程管理的人才；工程教育以工程實踐為基礎；工程教育要面向中國社會實際，面向未來、面向世界；“技術上狹窄的工程教育”；“狹窄于技術的工程教育”；,第一講 工程教育與工業(yè)創(chuàng)新 三. 素質教育和終身教育,,19,4.素質教育與終身教育（

22、續(xù)）要求大學教育為素質教育素質的定義：是在人的先天生理基礎上、經(jīng)過后天教育和社會環(huán)境的影響，由知識內化而成的相對穩(wěn)定的心理品質人的素質包括：思想道德素質、文化素質、業(yè)務素質、身體心理素質技術的高速發(fā)展，教育成為終身的行為諾貝爾獎獲得者的體會：一生中最重要的教育在幼兒園,第一講 工程教育與工業(yè)創(chuàng)新 三. 素質教育和終身教育,,20,5.中國教育的

23、出路——改革 中國國情是人均資源不富裕，要發(fā)展只有改革開放 經(jīng)濟社會發(fā)展要走有中國特色的可持續(xù)發(fā)展的社會主義之路 教育發(fā)展也要走改革之路,第一講 工程教育與工業(yè)創(chuàng)新 三. 素質教育和終身教育,,21,四. 核心問題 1.創(chuàng)新設計創(chuàng)新設計對工程教育有重要作用創(chuàng)新設計是所有專業(yè)訓練的核心，是將專業(yè)與科學區(qū)分開的主要標志設計不僅僅是翻手冊套

24、公式，畫工程圖，有創(chuàng)造性工作 “常規(guī)設計”與“創(chuàng)新設計”實現(xiàn)創(chuàng)新設計需要創(chuàng)新的意識、創(chuàng)新的思維,第一講 工程教育與工業(yè)創(chuàng)新 四. 核心問題,,22,2.工藝技術（見《生產工藝專題》——VCD）工藝技術是工程教育的核心之一工藝是創(chuàng)新設計得以經(jīng)濟、清潔、高效實現(xiàn)的創(chuàng)造性技藝，是創(chuàng)新設計物化的技術過程工藝技術包含有物

25、理、化學、生物學等物質科學的最新成果工藝技術包括數(shù)學、信息科學、系統(tǒng)科學等再生產制造過程的建模、仿真、運籌、控制、檢測等方面創(chuàng)新工藝技術包括硬件和軟件在制造設備和系統(tǒng)中的創(chuàng)新集成工藝技術包含經(jīng)營管理和市場行銷服務的CIMS(計算機綜合自動化制造系統(tǒng))、敏捷制造等新的概念現(xiàn)代工藝技術更重視新材料、新工藝、先進制造技術和系統(tǒng)、工藝過程的仿真、優(yōu)化和監(jiān)控。,第一講 工程教育與工業(yè)創(chuàng)新

26、 四. 核心問題,,23,3.管理和經(jīng)營工程教育不應該是單純的科學技術教育工程活動是社會化的工程技術和經(jīng)濟行為 現(xiàn)代管理科學、經(jīng)營戰(zhàn)略、法制規(guī)范、職業(yè)道德、公關和協(xié)同等，應是現(xiàn)代工程教育的核心內容之一未來的工程師要有高超的專業(yè)業(yè)務能力，還應有較寬領域的相應基本知識、能力和素質,第一講 工程教育與工業(yè)創(chuàng)新

27、 四. 核心問題,,24,4. 21世紀對工程師的要求 21世紀的工程師至少要回答四個問題： 會不會去做 值不值得做 可不可以做 應不應該做,第一講 工程教育與工業(yè)創(chuàng)新 四. 核心問題,,25,5.工業(yè)創(chuàng)新的范疇新產品、新材料、新工藝高新技

28、術、信息技術、信息的利用轉化為生產力硬件創(chuàng)新和軟件創(chuàng)新，新概念與新思維工業(yè)創(chuàng)新的立足點：工業(yè)技術活動、社會化的經(jīng)濟活動,第一講 工程教育與工業(yè)創(chuàng)新 四. 核心問題,,26,第二講 電子信息類學科的歷史、 現(xiàn)狀和發(fā)展,一.電子信息類學科的歷史,二.電子信息類學科的現(xiàn)狀,三.電子信息類學科的發(fā)展,2

29、7,一.電子信息類學科的歷史1.通信概念的起源2.通信技術的發(fā)展歷程3.通信理論的發(fā)展歷程4.微電子學與物理電子學的崛起,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展 一.電子信息類學科的歷史,,28,1.通信概念的起源古代的“結繩記事”、發(fā)明文字為信息的存貯古代的“舉火為號”和“狼煙”為數(shù)字通信 近代航海的“旗語”也為數(shù)字通信 現(xiàn)代有種類繁多的通信技術 通信與信息工程的需要，完善了通信的概念,第二

30、講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展 一.電子信息類學科的歷史,,29,,2.通信技術的發(fā)展歷程1831年英國人法拉第 (M.Faraday) 發(fā)現(xiàn)電磁感應規(guī)律，為空前偉大的發(fā)現(xiàn)1832年美國人莫爾斯 (S.Morse) 發(fā)明有線電報和著名的莫爾斯電碼，電通信技術誕生1864年英國人麥克斯韋 (J.C.Waxwell) 用理論方法預言存在電磁波，有劃時代意義1877年洛奇(O.Lodge)發(fā)明粉末檢波器，

31、促進了無線電的發(fā)展1887年德國物理學家赫茲(H.Hertz)用實驗證實電磁波的存在1895年意大利的馬可尼(M.Marconi)和俄國的波波夫(A.C.BonoB)同時獨立完成實用的無線電通信系統(tǒng)1906年弗雷斯特(L.D.Forest)發(fā)明電子三極管，可放大電信號，遠距離通信成為可能,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展 一.電子信息類學科的歷史,,30,阿姆斯特朗(E.Armstrong)在第一次世

32、界大戰(zhàn)期發(fā)明外差式接收機，1933年又發(fā)明調頻通信系統(tǒng) 1927年美國人法恩斯沃思(P.Farnsworth)獲電子電視專利 1933年美國人茲沃列金(V.K.Zworykin)獲光電攝象管專利 1936年英國BBC開始黑白電視廣播 隨著真空電子學的發(fā)展，出現(xiàn)了微波電子管，并于30年代末出現(xiàn)微波通信和微波雷達 1946年第一臺電子計算機開始運行 1948年第一只晶體管問世1953年美國聯(lián)邦通信委員會批準NTSC兼容制彩色電

33、視系統(tǒng) 60年代通信衛(wèi)星發(fā)射成功 70年代大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路迅速發(fā)展，使微機技術、通信技術迅猛發(fā)展 80年代至今，通信網(wǎng)絡(如Internet)、集成信息系統(tǒng)大量應用，深刻改變了世界,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展 一.電子信息類學科的歷史,,31,3.通信理論的發(fā)展歷程通信的基本問題：有效性和可靠性;需要解決的問題：信息的測度問題, 即：通信的數(shù)學理論或信息論1824年波爾茲曼已

34、提出信息可測的概念;1922年卡森提出了調制理論，建立了邊帶概念;1924年奈奎斯特建立了信號傳輸速率理論，使電報信號速率與信道頻帶之間建立關系;1928年哈特萊提出信息量I=log n，n為符號數(shù);1948年仙農創(chuàng)立信息論，通信理論成為科學;通信理論研究的問題：信息的測度、信源和信道特性、編碼理論、噪聲理論、信號檢測與濾波理論、調 制理論、信息處理理論等;,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展 一.

35、電子信息類學科的歷史,,32,3.通信理論的發(fā)展歷程（續(xù)）1948年維納創(chuàng)立控制論，為信息理論的另一分支;有效性編碼：信源編碼，包括語音編碼、圖象編碼、數(shù)據(jù)壓縮編碼等有效性編碼的發(fā)展：莫爾斯電碼（1832）、聲碼器（1938）、信源編碼的通用理論—信息論（1948）可靠性編碼：1950年漢明首次提出糾錯編碼，發(fā)展成：線性分組碼、漢明碼、BCH碼、RS碼、卷積碼、代數(shù)幾何碼、級聯(lián)碼、乘積碼、Tubor碼等保密通信理論：50年代

36、仙農創(chuàng)立，分為分組密碼、序列密碼等同時期還建立了信號的檢測、濾波、估什、調制理論等現(xiàn)通信理論發(fā)展非常迅速，使多媒體技術、音像技術發(fā)展迅速,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展 一.電子信息類學科的歷史,,33,4.微電子學與物理電子學的崛起電學、電磁學、材料科學的發(fā)展為微電子學與物理電子學的發(fā)展奠定了基礎1906年真空電子管的發(fā)明、1948年晶體管的發(fā)明、1958年發(fā)明集成電路、直至目前超大規(guī)模集成電

37、路微電子學與物理電子學不斷取得新近展，促進集成電路的發(fā)展，導致信息科學的飛速發(fā)展微電子學：為信息學科技術的先導和基礎物理電子學、光電子學和真空電子學：,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展 一.電子信息類學科的歷史,,34,二.電子信息類學科的現(xiàn)狀1.功能強大的微電子學與大規(guī)模集成電路2.靈活的電路與系統(tǒng)的設計方法3.無處不在的計算（機）技術4.性能卓越的電子信息技術5.形形色色的通信技術6

38、.改變世界的網(wǎng)絡技術,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展 二.電子信息類學科的現(xiàn)狀,,35,1.功能強大的微電子學與大規(guī)模集成電路微電子學為電子系統(tǒng)的集成制造提供了理論與技術基礎：工藝、材料、技術等 摩爾定律：每隔三年集成度提高4倍 目前集成度： 0.1 um單片108~109個晶體管 2010年將達0.09~0.07 um的64GB DRAM 提高集成度的主要限制：“物理”限制，隨理論發(fā)展而不斷

39、突破 大規(guī)模集成電路：RAM和ROM存貯器、門陣列、高性能CPU、高速信號處理器、專用的大電子系統(tǒng)等,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展 二.電子信息類學科的現(xiàn)狀,,36,1.功能強大的微電子學與大規(guī)模集成電路（續(xù)）集成系統(tǒng)是21世紀初微電子技術發(fā)展的重點集成電路：以實現(xiàn)單片電路功能為主，系統(tǒng)要由多芯片電路組成集成系統(tǒng)：從實現(xiàn)整個系統(tǒng)的角度出發(fā)，把處理機制、模型算法、芯片結構等設計緊密結合進行設計，

40、以充分發(fā)揮各電路元件的作用。集成系統(tǒng)比用傳統(tǒng)設計的電路所需集成度低2~3個數(shù)量級半導體激光器、光電子技術、集成光電路逐步成熟 微機電系統(tǒng)迅速發(fā)展：微電機、微機械光開頭、全硅集成衛(wèi)星等,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展 二.電子信息類學科的現(xiàn)狀,,37,,2.靈活的電路與系統(tǒng)的設計方法傳統(tǒng)電路設計方法：根據(jù)分立元件、固定功能及半固定功能集成電路設計，用理論分析，或實驗驗證，或計算機模擬電路性能目前電

41、路的設計方法：很少使用分立元件，主要使用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路、可編程電路可編程電路有：門陣列、ROM、帶ROM的CPU、可編程運算放大器、可編程濾波器等隨集成度的提高，電子系統(tǒng)與芯片間界限模糊，使芯片設計涉及系統(tǒng)內容，系統(tǒng)設計必需考慮芯片設計，產生EDA,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展 二.電子信息類學科的現(xiàn)狀,,38,2.靈活的電路與系統(tǒng)的設計方法（續(xù)）先進的電路系統(tǒng)設計方法：電子設計自動化

42、的方法EDA，即硬件描述語言在計算機上自動設計、仿真系統(tǒng)，并由工廠生產專用電路深亞微米集成電路設計方法學、可測性問題、低功耗設計等成為新的研究領域集成電路設計自動化成為微電子學應用的重要領域，并可能成為我國微電子工業(yè)走向世界的起點,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展 二.電子信息類學科的現(xiàn)狀,,39,3.無處不在的計算（機）技術 計算機向大型和小型兩個極端發(fā)展微型機的三種類型：通用微機PC、微控制器、

43、數(shù)字信號處理器DSP微控制器的發(fā)展使各種電子設備和部件智能化，例：計算機的鍵盤、磁盤驅動器、打印機、VCD、電視機、電飯鍋、玩具等，凡能想到的......通信技術中的微型機和大型機：程控交換機、Modem、手機、電話機、衛(wèi)星接收機......為計算機的最大用戶自動化領域，各種工業(yè)、民用等控制系統(tǒng)軍事領域：導航、制導、通信、自動控制、指揮系統(tǒng)等有電子系統(tǒng)就有計算機技術，并提高其性能,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展

44、 二.電子信息類學科的現(xiàn)狀,,40,4.性能卓越的電子信息技術 廣播電視工程： 工程遙測遙控系統(tǒng)：水、電、氣調度管理系統(tǒng)等 衛(wèi)星遙感系統(tǒng)：資源遙感、衛(wèi)星云圖、信息偵察 全球定位導航系統(tǒng)：飛機、船舶、汽車等 電子測量儀器：示波器、信號源、頻率計等 現(xiàn)代醫(yī)學診斷儀器、治療設備等： B超、CT、核磁共振等 民用消費類電子產品：電視機、VCD、音響等 汽車電子設備,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展

45、 二.電子信息類學科的現(xiàn)狀,,41,5.形形色色的通信技術 有線通信與無線通信 移動通信與固定通信 電通信技術與光通信技術 模擬通信與數(shù)字通信 點對點通信與組網(wǎng)通信 商用通信與專用通信 調制技術：調幅、調頻、調相、脈沖調制、各種數(shù)字調制、光調制等 信源壓縮編碼技術：語音、圖象、多媒體、傳真,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展 二.電子信息類學科的現(xiàn)狀,,42,5.形形色色的通信

46、技術（續(xù)）糾錯編碼技術：BCH碼、卷積碼、TUBOR碼保密通信編碼：分組密碼、流密碼（序列密碼）擴頻通信和跳頻通信技術時分多址通信TDMA和碼分多址通信CDMA技術衛(wèi)星通信技術：同步衛(wèi)星、低軌衛(wèi)星、高軌衛(wèi)星散射通信技術、流星余跡通信技術、水聲通信技術、地下隧道通信技術光通信技術：碼分復用、波分復用、光孤子通信交換技術：電路交換、程控交換、數(shù)字程控交換、虛電路交換、包交換、ATM（異步傳輸模式）交換、光交換等,第二講 電

47、子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展 二.電子信息類學科的現(xiàn)狀,,43,6.改變世界的網(wǎng)絡技術專用通信網(wǎng)的建立保證了部門利益商用通信網(wǎng)提供了廉價的通信線路Internet已改變了現(xiàn)實世界：起源美國軍方，現(xiàn)廣泛使用局域網(wǎng)把本地計算機用通信線路聯(lián)接起來，用網(wǎng)橋把分散世界各地的局域網(wǎng)聯(lián)接起來，構成InternetIntranet 是用防火墻技術隔離沒有授權的用戶，利用Internet 網(wǎng)把分散世界各地的有關局域網(wǎng)或用戶

48、聯(lián)接起來，并構成企業(yè)或行業(yè)內部網(wǎng)絡的一種技術電子商務、網(wǎng)上教育、網(wǎng)上旅游成為可能信息技術改變了人類的：生產方式、生活方式、工作方式、經(jīng)濟方式和社會行為,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展 二.電子信息類學科的現(xiàn)狀,,44,三.電子信息類學科的發(fā)展1.信息技術的基礎：微電子技術2.全光通信網(wǎng)技術3.智能信息技術4.多媒體通信技術5.未來的移動通信技術6.網(wǎng)絡經(jīng)濟與電子商務時代7.網(wǎng)絡信息安全

49、與保密,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展 三.電子信息類學科的發(fā)展,,45,1.信息技術的基礎：微電子技術提高超大規(guī)模集成電路的集成度提高信號處理速度提供高性能的芯片，發(fā)展高性能的電子系統(tǒng)的設計方法優(yōu)化系統(tǒng)設計方法，在芯片上實現(xiàn)大系統(tǒng)發(fā)展光電子技術，實現(xiàn)光電子集成電路、光電混合集成電路發(fā)展微機電系統(tǒng)等,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展 三.電子信息類學科的發(fā)展,,

50、46,2.全光通信網(wǎng)技術光纖通信技術：1966年研究光纖(高錕為光纖通信創(chuàng)始人-見下頁附錄)，70年代光纖通信開始商用，現(xiàn)已達到1Tbit/s（萬億比特每秒）速率(商用系統(tǒng))光纖通信開始應用時，僅為用光信號傳輸信息，網(wǎng)絡交換技術的電信號交換通信速率的急劇提高，電信號交換已不適應，要求全光交換全光交換方式有：空分光交換、時分光交換、波分光交換、復合光交換光交換需要光開關等導波光學元件，分有源和無源元件兩大類全光通信網(wǎng)為21世

51、紀的通信網(wǎng)絡技術發(fā)展的重點,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展 三.電子信息類學科的發(fā)展,,47,最早使用光傳遞信息的國家是中國。 “周幽王烽火戲諸侯”的就是典型。    19世紀70年代，英國科學家丁麥爾發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象：像水一樣透明的物質可以傳送光束。他曾經(jīng)做過這樣一個實驗：在一個容器的壁上鉆一個小孔，然后裝入大量的水，讓水從小孔中流出。此時，將光射人容器內的

52、水中。在這時候，他看到射入水中的光竟隨著水從小孔噴出，而且同水流一起，呈弧線狀落到地面，在地面上形成一個光斑。這個重大的發(fā)現(xiàn)在當時并沒有引起學術界的重視。    20世紀30年代，希臘的一位制玻璃工人意外地發(fā)現(xiàn)，光能毫無散射地從玻璃棒的一端傳到另一端。這已經(jīng)初步揭示了光在玻璃上的傳播規(guī)律?？稍诋敃r，人們也沒有意識到這一發(fā)現(xiàn)有什么重大意義。    光的容量

53、特別大，很適合通信領域。但以光作為聯(lián)系的媒介，具有許多的缺陷，比如：它只能直線傳播，不能轉彎；在傳播過程衰減得快，傳播距離很有限；用光傳遞信息目標大，不易保密，且不易反映復雜的通信內容。因此，這種通信技術長期處于停滯不前的狀態(tài)。    1958年，光的傳播規(guī)律在醫(yī)學領域得到應用。由2500根細玻璃纖維制成的“內窺鏡”，將光引到人體胃內，使醫(yī)生不用開刀，就可以看到胃里的情況。 

54、0;  1960年，美國科學家梅曼用紅寶石做材料，制成世界上第一臺激光器，獲得了激光。激光是一種人造強光，與自然光相比，具有許多的優(yōu)點。它的亮度極高，比太陽光要高100億倍；方向性也極好，比最好的探照燈要好1000倍。而且激光的能量集中，束散很小。因此，把信息載到激光上，將會傳到很遠很遠的地方。,48,1966年，英籍華人高錕博士正式在有關學術刊物上闡述了有關光纖通信的理論，他成了光纖通信的創(chuàng)始人之一。此后，許多科學

55、家也做了深入的研究。經(jīng)過反復試驗，科學家終于研制出了一種光導纖維。它是用具有特殊光學性能的材料——超石英或其他的物質制成的細絲。它比鋼還堅硬，比銅還柔韌。它可使光在里面以30萬公里每秒的速度前進。      光纖通信是利用激光作為載波，用光導纖維作傳輸媒質傳遞信息的“有線”激光通信。光纖通信除了可以用來傳送聲音以外，還可以傳送電視圖像、數(shù)據(jù)、圖表等。由于用光導纖維傳送信息容量大，頻帶寬

56、、衰耗小、質量高，保密性強，抗電磁干擾和抗輻射性能好。與傳統(tǒng)電纜相比光纖重量輕，占用空間少，便于鋪設，原材料來源豐富，制造成本也在迅速降低。光纖通信中常用的光波波長在0.8～1.6μm之間。光纖通信應用的場合很多，除了“光話”、“光視”外，還可以用在計算機網(wǎng)絡、廠礦內部的通信，光纜電視，電力、鐵道系統(tǒng)的通信等等。光纖通信是以光導纖維作為通道的。它的誕生，使人類的通信水平又上了一個新臺階！    

57、 利用光導纖維作為光的傳輸媒介的光纖通信，其發(fā)展只有二三十年的歷史。光纖通信的發(fā)展可分為以下幾代進程：      第一代光纖通信系統(tǒng)，是以1973－1976年的850nm波長的多模光纖通信系統(tǒng)為代表；      第二代光纖通信系統(tǒng)，是70年代末80年代初的多模和單模光纖通信系統(tǒng)；    

58、60; 第三代光纖通信系統(tǒng)，是80年代中期以后的長波長單模光纖通信系統(tǒng)；      第四代光纖通信系統(tǒng)，是指進入90年代以后的同步數(shù)字體系光纖傳輸網(wǎng)絡。      光纖通信是當今世界上最有發(fā)展前途的通信技術，目前光纖通信技術已被廣泛應用于郵電通信，廣播電視、計算機聯(lián)網(wǎng)、交通管理等許多方面。,49,3.智能信息技術智能信息技術含：智

59、能通信技術、智能計算機技術、智能控制技術智能信息技術建立在人工智能理論基礎上人工智能理論含：機器學習理論、模式識別理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、知識發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)采掘等我們主要研究：文字識別技術、語音識別與合成技術、自然語言理解、圖象識別和理解、網(wǎng)絡智能化技術等重點、難點問題：數(shù)學理論、信息理論、數(shù)據(jù)壓縮理論等,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展 三.電子信息類學科的發(fā)展,,50,4.多媒體通信技術現(xiàn)行通信網(wǎng)：

60、電話網(wǎng)、電報網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)等多網(wǎng)并存，導致效率低下三網(wǎng)合一（電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和計算機通信網(wǎng)），成為必然計算技術飛速發(fā)展，使文字、語音、圖象等多種數(shù)據(jù)形式可混合處理，并表征意義，產生多媒體技術要求通信網(wǎng)能傳輸多媒體數(shù)據(jù)多媒體數(shù)據(jù)特點：速率不一致要求通信網(wǎng)適應不同用戶的速率要求，并根據(jù)數(shù)據(jù)允許延時的長短，自動安排傳輸現(xiàn)發(fā)展方向：ATM（異步傳輸）交換技術、寬帶接入技術、光纖入戶等,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)

61、狀和發(fā)展 三.電子信息類學科的發(fā)展,,,51,5.未來的移動通信技術 第一代模擬蜂窩移動通信僅提供語音服務; 第二代數(shù)學蜂窩移動通信統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率只有9.6kb/s，最高可達32kb/s; 第三代蜂窩移動通信：傳輸速率2Mb/s （專家則預估，第四代移動通信系統(tǒng)可以達到10Mb/s至20Mb/s，甚至最高可以達到100Mb/s

62、，這種速度將相當于目前手機（GSM）的傳輸速度的1萬倍左右。 ） 非蜂窩移動通信：衛(wèi)星移動通信、氣球移動通信、平流層 氣球通信技術 無線局域網(wǎng)無線因特網(wǎng)技術紅外線無線通信：在室內建立高速局域網(wǎng)重點技術問題：技術標準、頻率資源的利用率、天線技術、編碼技術、安全技術、用戶健康等,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展

63、 三.電子信息類學科的發(fā)展,,52,6.網(wǎng)絡經(jīng)濟與電子商務時代 信息時代與經(jīng)濟發(fā)展，產生網(wǎng)絡經(jīng)濟 通信與計算機技術的結合產生信息網(wǎng)絡技術，改變了世界 網(wǎng)上信息的流通創(chuàng)造巨大經(jīng)濟效益 網(wǎng)上交易導致電子商務的產生 電子商務正快速發(fā)展，電子貨幣、電子支付等概念產生 信息安全成為重點,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展 三.電子信息類學科的發(fā)展,,53,7.網(wǎng)絡信息安全與保密不安全的

64、因素：惡意攻擊、安全缺陷、軟件漏洞、結構隱患等網(wǎng)絡的絕對安全是不存在的網(wǎng)絡安全的實現(xiàn)：采用先進的網(wǎng)絡安全技術，嚴格的安全管理體系、嚴格的法律法規(guī)網(wǎng)絡安全技術：密碼技術、防火墻技術、反病毒技術等,第二講 電子信息類學科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展 三.電子信息類學科的發(fā)展,,54,一.教育要符合技術發(fā)展的要求,二.電子信息類學科教育的組成,三.電子信息類學科的本科生教育體系,第三講 電子信息類學科的教育,四.電子信息類學

65、科的研究生教育體系,55,教育要符合技術發(fā)展的要求我國的電子信息學科教育：以前為在計劃經(jīng)濟體制下的小專業(yè)教育社會及技術的發(fā)展，要求寬知識面、綜合能力的高素質人才，應寬口徑培養(yǎng)技術的發(fā)展導致終身教育思想，需要自我學習、自我發(fā)展、終身學習社會需求不同類型的人才：專科生、本科生、工學碩士和博士研究生、工程碩士研究生、MBA等教育要多樣化、有靈活的體制,第三講 電子信息類學科的教育 一.教育要符合技術發(fā)

66、展的要求,,56,二.電子信息類學科教育的組成中專和高等?？平逃秊槁殬I(yè)技術教育，主要培養(yǎng)技術工人和面向生產的工程技術人員 大學本科教育為專業(yè)基礎教育，有扎實的理論基礎、初步的工程實踐能力和較強的再學習及自我發(fā)展能力工學碩士和博士研究生教育培養(yǎng)高級的專業(yè)科學研究人才，從事科學研究、工程科學研究、高等教育工程碩士研究生教育面向企業(yè)，培養(yǎng)高級工程技術人才，以解決工程實際的重大工程技術問題為主MBA（工商管理碩士）教育為各行業(yè)培養(yǎng)高

67、級管理人才,第三講 電子信息類學科的教育 二.電子信息類學科教育的組成,,57,三.電子信息類學科的本科教育體系教育部新專業(yè)目錄：電氣信息類共有7個本科專業(yè) 電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程、通信工程、計算機科學與技術、電子科學與技術、生物醫(yī)學工程豉勵有能力的學校按電氣信息類大專業(yè)培養(yǎng)人才新專業(yè)目錄的調整拓寬了學生的專業(yè)面，更適于社會的需要和人才的自我發(fā)展各高等學?？筛鶕?jù)本學校特

68、色自行制定教學設計，確定人才培養(yǎng)方向，靈活多樣為適應社會的經(jīng)濟、技術發(fā)展，國家教育部又新設立的信息安全、電子商務等本科專業(yè)。,第三講 電子信息類學科的教育 三.電子信息類學科的本科教育體系,,58,新專業(yè)覆蓋的老專業(yè) 電子信息工程包括：電子工程、應用電子技術、信息工程、電磁場與微波技術、廣播電視工程、電子信息工程、無線電技術與信息系統(tǒng)、電子與信息技術、攝影測量與遙感(部分)、公共安全圖象技術共10個老

69、專業(yè) 通信工程包括：通信工程、計算機通信共2個老專業(yè) 電子科學與技術包括：電子材料與元器件、微電子技術、物理電子技術、光電子技術、物理電子與光電子技術共5個老專業(yè),第三講 電子信息類學科的教育 三.電子信息類學科的本科教育體系,,59,電子科學與技術(原國家教委制定的專業(yè)規(guī)劃)專業(yè)培養(yǎng)目標： 本專業(yè)培養(yǎng)具備物理電子、光電子與微電子領域內寬厚理論基礎、實驗能力和專業(yè)知識，能在該