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,從課程設(shè)置來看,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)是一項新興的高科技產(chǎn)業(yè)。該產(chǎn)業(yè)的長足發(fā)展,直接推動了電子信息類畢業(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,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,按理說也應(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)生雖然了解的知識很多,但是許多畢業(yè)生存在動手能力差、對工具和方法的應(yīng)用不熟、經(jīng)驗不足、缺乏獨(dú)立解決問題的能力、缺乏實現(xiàn)抽象模型和軟件系統(tǒng)方面的能力等問題。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,因而缺乏競爭力。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題。在專業(yè)建設(shè)中，主要存在的問題為：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)重問題。二是,缺乏有著本專業(yè)系統(tǒng)教育背景的教師。三是,實踐實習(xí)的校外基地建設(shè)與社會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)置與實驗室建設(shè)兩個方面,這就無法為人才培養(yǎng)體系創(chuàng)造和諧的環(huán)境條件,也就無法培養(yǎng)合格的人才。

磁電子方向課程群的構(gòu)建

針對上述問題,通過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,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)用實驗室、磁電子信息處理實驗室、EDA與嵌入式系統(tǒng)實驗室的建設(shè)為支撐,以校外實習(xí)和創(chuàng)新基地為補(bǔ)充的一個本專業(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后，許多原有宏觀特性將喪失，必須采用電子的自旋特性來解決半導(dǎo)體的尺寸效應(yīng)問題。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)用于磁場感應(yīng)、高速信號耦合和數(shù)據(jù)存貯等領(lǐng)域。磁電子材料及器件是目前國際學(xué)術(shù)界的一個熱門研究領(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器的市場前景巨大,未來年銷售額估計將高達(dá)1000億美元[7]。在2008年11月湖北召開的第十三屆全國磁學(xué)和磁性材料會議上,磁電子材料和器件的研究被認(rèn)為是事關(guān)中國能否趕上世界第四次科技發(fā)展浪潮的一個關(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)計在未來幾年，對具有磁電子技術(shù)背景的畢業(yè)生的需求呈上升趨勢。

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)與傳感器與檢測技術(shù)等四門課程組成。該方向培養(yǎng)的總目標(biāo)是夯實專業(yè)基礎(chǔ),加強(qiáng)實驗技能,強(qiáng)化工程意識,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、器件物理、工藝技術(shù)、材料制備、自動測試以及封裝、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。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。簡化復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和理論分析,強(qiáng)調(diào)對基本原理和規(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)實用性和簡明性。在講清模型的簡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)、晶格振動和電子運(yùn)動的理論出發(fā)，通過引入各種元激發(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)存取存儲器、自旋晶體管和量子計算機(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)理論知識和實際操作技能。同時，注重吸收傳感器與檢測技術(shù)領(lǐng)域的新知識、新技術(shù)，并將磁電傳感器單獨(dú)設(shè)置為項目，便于教師根據(jù)科研項目的實際情況選擇教授。

(二)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)

表1中給出了該專業(yè)方向所開設(shè)的實驗情況,這些實驗項目有許多來源于教師的科研課題，主要以設(shè)計性、綜合性和研究性實驗為主,鼓勵學(xué)生自己設(shè)計、自己動手制作和開發(fā)研究,同時還鼓勵學(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。該實驗教學(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。