作者：陳明 吳正平 張清河 單位：三峽大學理學院

電子信息科學與技術專業的現狀

電子信息科學與技術專業基本設置在理科或與物理相關的院系,這與各院校授予理、工學士學位基本是相匹配的。但大多數院校,尤其是原重點綜合性和重點理工院校的這個專業是從專業目錄調整前的相關專業演變而來,從課程設置來看,相當大部分院校此專業與電子技術或電子信息工程或電子科學技術,甚至與計算機應用與通信等專業差別不大。電子信息產業是一項新興的高科技產業。該產業的長足發展,直接推動了電子信息類畢業生的就業工作。電子信息科學與技術專業通常是一所大學中比較熱門的專業,是不少優秀考生的首選。同時,電子信息科學與技術專業畢業生在理論基礎方面比較扎實,按理說也應當是用人單位的首選。但是不少用人單位反映,該專業畢業生雖然了解的知識很多,但是許多畢業生存在動手能力差、對工具和方法的應用不熟、經驗不足、缺乏獨立解決問題的能力、缺乏實現抽象模型和軟件系統方面的能力等問題。而且由于電子信息科學與技術專業的專業特征不明顯,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、科研方面都有著良好的基礎,基礎設施也有一定的規模。如何結合我院良好的理科教育基礎,建設特色鮮明的電子信息科學與技術專業,是同類型理科院校面臨的共同問題。在專業建設中，主要存在的問題為：一是,專業范圍不容易界定,電子信息涵蓋的范圍極其廣泛,并且處于不斷發展和擴充之中,使得該專業的建設方面表現出了一定的不適應性或盲目性[3]。尤其,我校還有相近的電子信息工程專業。本專業的課程體系、發展方向、專業特色等是影響學科建設和學生就業的嚴重問題。二是,缺乏有著本專業系統教育背景的教師。三是,實踐實習的校外基地建設與社會支持力度難以滿足教學要求。四是,教學方法及思路的更新要求。因此,從目前本專業的現狀來看,有很多方面與現階段的培養目標是不相應的,特別是在專業課程設置與實驗室建設兩個方面,這就無法為人才培養體系創造和諧的環境條件,也就無法培養合格的人才。

磁電子方向課程群的構建

針對上述問題,通過這幾年廣泛深入地調查、分析和研究,我們明確了電子信息科學與技術的發展方向；明確了地方經濟發展規劃方向,特別是電子行業的主流方向；明確了湖北省對電子技術人才的需求；了解了湖北省各高校特點和專業設置現狀。結合我校特點與我院師資優勢,我們逐漸探索出一條適合我院電子信息科學與技術特色專業建設的路子,逐步形成了以磁電子器件應用和磁電子信號處理為專業發展方向,以數理類、磁電子技術類和信息處理類為主要課程體系,以磁電子器件應用實驗室、磁電子信息處理實驗室、EDA與嵌入式系統實驗室的建設為支撐,以校外實習和創新基地為補充的一個本專業人才培養體系。

1磁電子技術微電子材料與器件是二十世紀人類最偉大的創造之一，但是沒有利用電子自旋特性。隨著科學技術的發展，半導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體的尺寸效應問題。自旋電子學正是在這樣的背景產生的。自旋電子學是一門以研究納米尺度范圍內電子的自旋特性為主要內容的一門交叉學科。自旋電子學，亦稱磁電子學，它是磁學與微電子學相結合的產物。采用磁電子材料制造全新的或者高性能的器件，與傳統半導體器件相比，具有大幅度降低能量消耗、增加集成密度和提高數據處理速度等優點。磁電子器件廣泛應用于磁場感應、高速信號耦合和數據存貯等領域。磁電子材料及器件是目前國際學術界的一個熱門研究領域。根據巨磁阻(GMR)效應[4-5]和自旋隧道(MTJ)效應[6]制成的各類先進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1000億美元[7]。在2008年11月湖北召開的第十三屆全國磁學和磁性材料會議上,磁電子材料和器件的研究被認為是事關中國能否趕上世界第四次科技發展浪潮的一個關鍵。目前，由東方微磁公司在湖北宜昌投資興建的磁電產業園第一條磁電子芯片生產線已經建成，預計在未來幾年，對具有磁電子技術背景的畢業生的需求呈上升趨勢。

2磁電子方向課程設置磁電子方向課程群由微電子電路基礎、固體物理導論、磁電子學與傳感器與檢測技術等四門課程組成。該方向培養的總目標是夯實專業基礎,加強實驗技能,強化工程意識,拓寬專業口徑,突出磁電子應用特色。

(一)理論教學環節

微電子技術課程：包括系統電路設計、器件物理、工藝技術、材料制備、自動測試以及封裝、組裝等一系列專門的技術,其教學內容非常豐富,并要求學生有良好的數學、物理、材料等學科基礎。教學目的是給學生打好基礎,為后續課程提供基本知識。本課程課堂教學主要做法為:(1)突出基本概念、注重器件原理和模型。簡化復雜的數學推導和理論分析,強調對基本原理和規律的理解和掌握。(2)以應用能力培養為導向,強調實用性和簡明性。在講清模型的簡化條件和物理意義的基礎上,重點介紹模型的應用方法和技巧。固體物理導論主要教學內容是從晶體結構、晶格振動和電子運動的理論出發，通過引入各種元激發的模型、概念，為學生系統介紹了固體的熱學性質、光學性質、電學性質、磁學性質及力學性質。是磁電子學的先修課程。磁電子學課程:根據我校本專業的發展方向和培養目標,所確定的主要教學內容包括磁電子學的基本概念、巨磁電阻(GMR)效應、自旋隧道(MTJ)效應、和磁電子學的應用等。由于學生相關物理基礎相對薄弱，講授本課程的主要做法是:(1)加強巨磁電阻(GMR)效應與隧道巨磁電阻內容的講述,簡要介紹典型的巨磁電阻傳感器的工作原理。(2)磁電子學的應用是本課程的講授重點,講授內容包括磁電傳感的應用、磁記錄讀出磁頭、磁電阻隨機存取存儲器、自旋晶體管和量子計算機等,以培養應用能力為主要目標。傳感器與檢測技術課程：該課程在教學內容的選取上，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領域的新知識、新技術，并將磁電傳感器單獨設置為項目，便于教師根據科研項目的實際情況選擇教授。

(二)實驗教學環節

表1中給出了該專業方向所開設的實驗情況,這些實驗項目有許多來源于教師的科研課題，主要以設計性、綜合性和研究性實驗為主,鼓勵學生自己設計、自己動手制作和開發研究,同時還鼓勵學生積極參與導師的科研工作和科技創新大賽,指導學生撰寫和發表研究論文。該實驗教學環節體現了教學與科研的有機結合，不僅有利于師資水平的提高、教學內容的更新、傳統專業的改造以及新專業的增建,更有利于新學科、交叉學科的形成與發展。