陈名松 姜兴 何宁
(桂林电子科技大学信息与通信学院桂林541004)
摘要:本文按照“加强综合、发展交叉、突出前沿”为原则的人才培养方针,结合我校实际,构建电子科学与技术专业课程体系,以适应新世纪社会对具有创新能力电子科学与技术专业人才的需求。重点说明了电子科学与技术专业发展现状、专业发展定位、专业发展思路、专业发展特色以及专业建设措施。
关键词:电子科学与技术专业建设专业发展
引言
桂林电子科技大学所开设的电子科学与技术专业面向广西及大西南的国民经济建设,围绕广西及大西南的通信与信息产业发展和以信息化带动工业化的进程,坚持基础扎实、面向应用、自主创新的指导思想,拓宽学科领域,建设成为人才培养与科学研究基地,为广西及大西南的通信与信息产业及国民经济建设提供更多的科技人才和有力的技术支撑。
我校的电子科学和技术专业在师资培养和引进、理论课程建设、专业实验室建设方面均提出了切实可行的发展规划和分期建设目标,并在实施中不断优化和改进,建成一支结构合理,综合素质优良的高水平学术队伍,使整体水平达到广西乃至国内先进水平。
一、专业现状分析
人类进入21世纪之际,电子科学与技术在某种程度上已经从其历史根源扩展到了围绕基于电子现象的几乎所有工程活动的领域。这一领域知识跨越的戏剧性增长需要我们去仔细研究并可能重组桂林电子科技大学电子科学与技术专业的研究和教学等很多方面的资源和内涵,以确保电子科学与技术专业能够对学生情况和研究环境的快速变化做出高效地响应。这份发展规划报告提供了一个关于本专业将如何适应和迎接上述挑战的初步计划和思路,并有意成为一个变化和可以修改的文件。因此可以这样认为,该报告既不可能反映本专业所有的优势和机会,同样也未将本专业将来的发展限制于此。我们的研究和认识表明,在未来五年,影响电子科学与技术发展的最重要的几个因素是:
1.信息技术的主导地位
信息技术(广义地扩展为计算机、世界范围的高带宽数据网络和通信系统),以及需要去感知、处理、存储和显示信息的信息技术的支撑技术,已经对电子科学与技术领域产生了主导性的影响。可以这样说,信息技术获得的连续指数增长极大地依赖于电子科学与技术主要领域的连续不断的创新。而另一方面,信息技术领域的进展也将提供实现这些创新所需要的先进工具和手段。
2.水平不断提升的复杂性和抽象性
电子系统复杂性水平的不断提升的结果,使得电子科学与技术将来大多数的研究会强化信息技术在新领域的作用和影响。这些研究将要求我们工作在更高的抽象层次以管理不断增长的复杂性。从本质上来讲,我们传授学生在抽象层次上创造系统的知识和技能,而同时,学生也应形成一些对支持抽象能力的深层技术的洞察力。进一步而言,系统层面的潜在影响的视野的建立对电子科学与技术研究工作的开展和进行也变得愈来愈重要。
3.交叉领域的收敛性
由于电子科学与技术(特别是桂林电子科技大学的电子科学与技术专业是一个新专业)总是自然地形成一个交叉学科,因此该领域愈来愈多的研究和教学活动将与其他学科领域和系形成交叉。例如,信息技术重要性的存在,电子科学与技术与计算机科学与技术、光电子、自动化以及电子与信息工程等之间的联系不断加强而且必将变得具有无缝连接性。类似地,电子科学与技术研究的进展也为医学、物理科学以及其他工程领域等提供了特别开放的学科交叉机遇。
4.科学与工程的融合性
电子科学与技术的一个非常重要的特征就是总是将新的科学发现转化为实用的工程系统。大量的信息革命一直基于各种不同的支撑技术的指数增长,而这些支撑技术又常常依赖于我们探索数学和物理科学的能力。为持续信息技术领域这样的连续成长,就势必需要在电子科学与技术的各个领域进行持续不断的创新性工作,如新器件、新材料以及新算法。同时,工程领域方面获得的进步又反过来在科学研究领域持续不断地刺激并产生新的进展。
5.变化的快速性
技术的发展、分析和设计方法的进步的步伐是如此的神速,导致很多工程问题的解决方案和方法每几年就必须完全重新加以思考。这对我们所需要的教师的类型和素质以及对我们所提供给学生的培养方案都将产生意义深远的影响。
二、专业发展定位
电子科学与技术已对社会产生了深远的、持续性的影响,所提供的技术已经在我们生活和工作的环境的改变和形成中起到了主导性的作用。近十多年来,电子科学与技术和计算机技术的协调发展已经形成一个信息技术的革命并正在快速地改变我们的世界。更进一步地讲,技术改变社会的速率正处于持续的加速过程之中。
与其他领域相比,电子科学与技术产生的是处理信息的基础手段和技术手段。由于近几十年来信息技术呈指数增长,信息的处理、存储以及通信已经开始主导整个电子科学与技术的各个方面。而同时,电子科学与技术、数学和物理学等方面的进展又反过来使得信息技术的增长在很大程度上得以驱动和加固。电子科学与技术遍布处理信息的每个方面,从传感和数据采集、经过通信、网络、交换、处理和存储,到显示和打印。这些能力对社会作出的贡献已经显现出来并正在不断发展,这同时也被证实为电子科学与技术发展的知识和资本的驱动器并持续至可以预测的将来。
信息技术的这一指数性增长为电子科学与技术创造了巨大的机遇和挑战。它提供我们以创造的空间,提供我们以分析和设计的工具,提供我们甚至更加复杂的电子系统和新型材料等,这些将我们快速地从一个技术限制的设计领域转移到创造性限制的设计领域。为了将来对不断提升的复杂系统和新型材料的设计成为可能,我们需要提升我们思考这些电子系统和材料的抽象水平和层次,需要训练我们的学生具有足够的知识面以横跨围绕项目的分散性主题。例如,一个现代网络系统包括从量子固态器件到网络协议的集成,一个新型材料也包括从数学、材料科学、材料工艺到计算机科学等诸方面的内容。
假若电子科学与技术能持续地适应和响应我们现在正在经历的快速的知识增长,那么,电子科学与技术作为一个学科,抑或是作为一个系,都是具有丰富的内涵的。
然而,开拓信息技术的成长带给我们的机遇需要我们日益注意和调整我们对本专业焦点的认识,需要我们建立信息系统的层次结构中不同层面的专门人才以及专门知识和技术以填补知识的空隙。另外,为保证我们所培养的电子工程师的知识宽度,毕业生应该具有对信息系统层次结构中每个抽象层次的知识。
桂林电子科技大学所开设的电子科学与技术专业面向广西及大西南的国民经济建设,围绕广西及大西南的通信与信息产业发展和以信息化带动工业化的进程,坚持基础扎实、面向应用、自主创新的指导思想,拓宽学科领域,建设成为人才培养与科学研究基地,为广西及大西南的通信与信息产业及国民经济建设提供更多的科技人才和有力的技术支撑。
三、专业发展思路
电子科学与技术是现代IT产业的基础,它主要研究电子信息系统中光波与电磁波的传输、调制、接收及通信设备组网的理论与技术。
近年来,在传输技术方向上,取得重要发展的两个领域,一是延伸到微波频段内的宽带无线传输技术,它满足了人们在移动时对通信的要求,同时延伸到过去用电缆实现信号和指令传输的其他领域,如控制领域内的通信网络。另一个是光通信技术,光通信技术的快速发展,为整个通信网络提供了巨大的带宽,目前基于DWDM技术的光传输系统的带宽已达到1.6Tb/s,预计在3~5年内能够达到10Tb/s的数量级。
这两方面的技术发展,将对网络的体系结构、核心路由器、服务质量保证机制和网络应用的发展产生深远的影响,同时也吸引了广大的研究人员和厂商的注意和投资。
种种资料表明,微波与光波传输的理论及网络应用技术,不仅具有科学前沿性,而且关系到我国的国计民生,具有举足轻重的地位。同时,权衡我校现有的科研人才和各种硬件条件,我们认为完全可以在该专业方向上进行深入的研究,为广西的信息产业建设作出贡献。
在我校电子科学与技术的专业建设中,主要依托电磁场与微波技术和光电子技术两个学科。微波技术是一门以电磁场理论和数学为基础,研究电磁波在各类环境和材料中传播的学科。历史上,该学科领域内重要的发明、发现和理论研究,例如赫兹的电磁波辐射实验、传输线理论和光纤,成为雷达技术、电子技术和通信技术取得突破性发展的里程碑。光电子技术是一门由近代光学、现代信息学与电子学多学科相互交叉渗透的边缘学科。
现代无线通信技术的快速发展,为社会的发展提供了便捷的信息交流资源,同时也造就了一大批投资规模大、行业面宽的经济实体,这些经济实体覆盖了从原材料、元器件、通信系统到个人手持设备生产的制造产业链,以及效益显着的各类运营商。更为重要的是,它有力地推动了各相关学科,朝着全面、深入和相互渗透的方向发展。其中,微波电路与其姐妹学科——天线技术,为无线通信系统中,新材料、新器件、高速电路的实现和新系统应用方案的实现,提供了坚实的材料与系统测试、高速电路设计与仿真验证、高性能关键部件和系统核心的物理模型理论,这些都需要大量电子科学与技术方面的专门技术人才,需要我们加强在这方面的专业建设。
在微波与天线技术领域内,桂林电子科技大学微波与光波传输技术研究所集中研究、形成特色并取得成果的研究方向为计算电磁学理论与技术、移动通信中的宽带天线、微波无线通信系统、材料的介电参数测量和无线光通信系统等。
四、专业发展特色
在近几年,我校为了配合迎评促建工作,十分重视专业建设,把它作为我校促进教育规模、结构、质量、效益协调发展的重点工作来抓,并拨出专款进行重点建设。在这期间的专业建设不仅促进了我校的师资、课程、教材、实验、设施等教学基础建设和教学改革的步伐,大大提高了我校的办学规模和办学效益,同时也拓宽了我校的办学方向。
我校电子科学与技术专业的发展主要定位于以信息获取、传输、处理等光电子信息技术与系统在国防、工业、通信、交通、能源、农业和环保等领域的应用为背景,主要开展光通信、光雷达、空间光学与自适应光学、激光与光纤传感器等方面的系统与应用研究。本学科团队在该研究方向上形成了如下特色:
(1)无线光通信领域主要包括水下激光通信和大气激光通信两个方面。“八五”以来,本学科研究团队一直承担了国防科研以及广西自然科学基金等项目,各项科研经费累计400多万元,其中,“九五”期间已完成系统关键技术的突破并到海上进行了实验,在国内首次实现了在海上对水下50m目标进行312b/s数据率的传输,受到国防预研局的好评,验收评定为优。“十五”期间所进行的蓝绿光双向通信系统研究,在光PPM信号的最佳检测、自适应分集接收、PPM同步理论等方面都取得了较好的结果,具有国内领先水平。大气激光通信是无线光通信的另一个重要的研究领域,目前本学科团队在该领域承担了国家自然科学基金“高速无线局域网的红外PPM信道研究”以及多个广西自然科学基金和科技攻关研究项目,各项科研经费累计超过130万元。其中,在物理层的高速宽带红外无线互连形成了特色,已研制完成的计算机无线红外光Modem具有成本低,既可以在室内使用又可在室外应用的优点。
(2)光纤通信系统与光网络是以光电子为基础,寻求光子技术、微电子技术和通信技术的交叉融合。本学科团队在该方向的主要研究领域是:光纤组网技术、光纤/同轴系统接入技术、无源光接入网技术、模拟广播电视光纤传输技术、雷达信号光纤传输技术和光纤遥控传输技术等。相关研究成果为沈阳变压器厂研制的大型变压器故障检测光纤传输系统在大型变压器的可靠运行中发挥了重要作用。近期完成了电子科技大学宽带光纤国家重点实验室开放项目“面向宽带光城域网的弹性分组环(RPR)技术研究”,现在正承担着与中电集团34所合作项目“基于弹性分组网的光网络及其生存性”等科研项目的研究。
(3)天线技术。宽带小型化天线是军事移动通信领域内一项重要的研究课题,经过20年两代人的研究,我们总结出以多谐振模型构造的宽带小型化天线模型,大大提高了小天线的辐射效率,该项技术在国内处于领先地位,研究得到了总装备部的大力支持。在这一领域先后完成国防军事预研项目3项,科研经费160万元。
在完成军事预研项目研究的同时,我们积极开展与地方企业的合作研究工作。在2000年,参与了漓江信息产业集团广西科技三项项目“0.6m高性能天线”研究,该项目获2002年度广西科技进步二等奖,目前该产品取得新增产值700余万元,取得了良好的经济效益。
五、专业建设措施
1.指导思想
本专业建设的指导思想是:坚持社会主义办学方向,根据广西“十一五”期间的产业结构调整对人才的需求,以学校“十一五”计划和2015年长远规划为指导,适应广西教育、经济和科技文化长远发展的要求,以电子科学与技术专业建设和专业结构调整为重点,加强师资培养和新开课的建设。
2.指导目标
本专业建设的总体目标是:采取全面建设和重点建设相结合的方针,分期、分批、分级建设好一批重点课程;全面建设电子科学与技术本科专业的理论与实践教学体系,对个别课程重新进行调整,使其与专业的总体发展和布局相适应。努力使本专业的所有必修课程达到合格水平,选修课程系列化。以课程建设为中心带动其他教学基础建设,使本专业教学质量进一步提高。
本专业课程建设的总体目标是:本专业的全部必修课要达到合格标准,通过评估验收;对公共基础必修课、专业主干课、专业基础课分期分批进行重点建设;力争使本专业的优秀课程在5年内达到2门左右,使区级重点课程达到1门左右;配合学院教学成果的立项建设,努力使其中某些课程的教学成果获得区级以上奖励。
3.具体措施
在本专业的建设上将进一步瞄准电子科学与技术发展的前沿,紧密结合经济、社会发展的需要,以“加强综合、发展交叉、突出前沿”为原则,走外延发展为主的道路,重点建设和发展一批综合性、交叉性课程和实验,大力推进学科间的联合交叉,扶持新的专业增长点,使本专业逐步形成学科群体优势。并争取在本学科领域取得一批高水平的研究成果,若干方面取得较大突破,在国内产生一定的影响。
此外在专业的建设和发展上,一方面要与社会对人才培养需求相适应,根据社会及用人单位对人才需求情况的变化及时调整现有专业的培养方向和增设相关专业,以适应国家经济建设和发展的需要;另一方面,要与我校的总体发展和规划相适应,坚决调整撤并一些不切合我校总体发展规划的与我校现有办学条件不相适应的课程。此外,在专业的建设上,要考虑专业自身的发展前景和对学校整体发展的作用和影响,对增设课程要反复论证,切忌盲目上马。
在两年以内具体完成以下工程:
(1)制(修)订新的课程教学大纲。教学大纲是课程组织教学的基本依据,是教学的指导性文件,是为专业人才培养目标服务的。目前,随着社会进步和科学技术的发展,社会各部门对人才的培养不但提出了新的要求,而且要求越来越高,因此要在原有的基础上,根据人才培养目标和学科发展趋势进行重新修订。课程教学大纲的基本内容既要注重学科的基本理论、基础知识、基本技能,同时又要把学科发展的新成果、新方法等引入进来;要注意学科间的交叉和渗透。
(2)改革教学内容和教学方法。教学内容和教学方法的改革是教学改革的重要内容,为培养创新人才,承担相关课程教学的教师要改革教学内容,合理地对教学内容进行取舍,删除陈旧过时、重复的内容,把现代科技发展的新内容、新成果引入到课堂教学中来,加大课堂的信息量,提高课堂效率。按照“面向21世纪高师教改计划”的要求和未来教师的素质要求,建立科学的教学内容体系,精选或编制新的体系科学、系统、严谨、先进的教材。新教材的内容编写既要注意学科的基本理论,同时又要注意把学科、专业发展的新知识编写进来。使学生学习后能掌握比较扎实的基础理论、先进的专业知识。
我们任课教师还要加强对教学方法的研究,结合教学实际,采用启发、引导、讨论等方法进行教学,讲思路、讲重点、讲方法,把幻灯、录像、多媒体等先进的现代化教学手段引入课堂,提高课堂效率和学生的学习兴趣,培养学生的能力。
(3)适应学分制的要求,完善考核制度,建立试题库。随着学分制的实施,允许学生免修、免听等,为了保证教学质量,我们应根据课程性质建立一套科学、规范、完善的考核方法(包括命题、考核方法、评分、试卷分析与总结等整个考核过程),建立试题库。
六、结束语
培养应用型创新人才是21世纪对我们教师的必然要求。学生创新能力的培养必须通过科学合理的课程体系来保证。以“加强综合、发展交叉、突出前沿”为基本框架的电子科学与技术专业课程体系的构建和教学内容的改革,正是顺应了这一历史的要求。我们希望,通过这一课程体系的构建及其实践,为创新人才培养,贯彻“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的人才培养方针提供一些有益的探索。