电气信息学科的历史与教育 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:郑州大学出版社

作者:蔡子亮

出品人:

页数:208

译者:

出版时间:2006-11

价格:22.0

装帧:

isbn号码:9787811063837

丛书系列:

图书标签:

• 电气工程
• 信息技术
• 学科史
• 教育史
• 高等教育
• 学科发展
• 科技史
• 学术研究
• 专业教育
• 电气信息

电子信息科学的演进与教学变革：跨越世纪的技术浪潮与人才培养 书籍名称：电子信息科学的演进与教学变革：跨越世纪的技术浪潮与人才培养 内容提要： 本书旨在深入剖析电子信息科学（Electronic Information Science and Technology）自20世纪中叶萌芽至今，在基础理论、关键技术及其教育体系方面所经历的深刻变革与发展脉络。全书内容聚焦于信息科学的横向拓展及其对社会产生的颠覆性影响，着重探讨了半导体物理、集成电路设计、通信网络构建、信号处理算法乃至当前人工智能与量子计算的前沿进展，并详尽分析了在这些技术迭代背景下，高等教育机构如何调整课程设置、教学方法与实验条件，以培养适应未来社会需求的工程技术人才。本书不仅回顾了历次技术革命的关键节点，更侧重于对学科发展驱动力的哲学思辨和教育改革实践的经验总结。 --- 第一部分：信息时代的奠基与早期发展（1940s - 1970s） 第一章：信息论的诞生与计算的曙光 本章追溯了香农（Claude Shannon）信息论的创立及其对信息传输极限的奠基性贡献。详细阐述了早期电子管计算机从ENIAC到冯·诺依曼架构的演变过程，解析了晶体管取代真空管所带来的计算能力的质的飞跃。探讨了早期的信息编码、存储技术（如磁鼓、磁芯存储器）在推动电子技术从“控制”向“信息处理”转型中的核心作用。 第二章：半导体物理：微观世界的宏观应用 重点剖析了晶体管的诞生及其背后的固体物理学原理。详细介绍了能带理论、PN结的形成机制，以及由此引申出的二极管和三极管的工作特性。本章强调了材料科学在电子信息学科发展中的不可替代性，并简述了早期半导体器件制造工艺的初步探索。 第三章：早期通信网络的雏形与模拟信号处理 考察了电话交换系统向电子化和自动化过渡的关键技术，如脉冲编码调制（PCM）的初步应用。对早期的模拟信号处理技术，包括滤波器设计、反馈控制系统在通信中的作用进行了系统梳理。这为后续的数字通信革命奠定了理论基础。 --- 第二部分：集成电路革命与计算机科学的交融（1970s - 1990s） 第四章：集成电路（IC）的规模化与摩尔定律的驱动 本书投入大量篇幅分析了集成电路技术如何实现电子元器件的小型化、低功耗化和高集成度。详细解读了从SSI（小规模集成）到VLSI（超大规模集成）的发展历程，并探讨了光刻技术、薄膜沉积等关键制造工艺的突破。本章深入剖析了摩尔定律对整个信息产业发展速度的决定性影响。 第五章：微处理器与个人计算的崛起 聚焦于微处理器的诞生及其对计算范式的重塑。分析了指令集架构（ISA）的设计哲学，以及内存管理、缓存体系结构等如何优化系统性能。探讨了个人电脑（PC）如何将强大的计算能力带入大众生活，以及软件工程学科如何随之兴起并规范化。 第六章：数字信号处理（DSP）的理论与实践 本章深入讲解了离散时间系统理论、Z变换和快速傅里叶变换（FFT）算法。通过实际案例（如数字音频压缩、图像基础处理），说明了DSP技术如何成为现代通信、多媒体处理和仪器仪表的核心支撑。 第七章：基础教育体系的首次转型 分析了在集成电路和微处理器技术普及后，高等教育机构在电子工程和计算机科学领域的专业分化与初步融合。重点讨论了如何在新兴的课程体系中嵌入数字逻辑设计、微机原理和数据结构等核心内容，以取代早期侧重模拟电路的教学模式。 --- 第三部分：网络化、数字化与智能化浪潮（2000s 至今） 第八章：全球互联：互联网、移动通信与信息架构 详尽描述了从TCP/IP协议栈到万维网（WWW）的构建过程，分析了路由器、交换机等网络设备的核心技术。重点探讨了2G到4G/5G移动通信技术在频谱效率、多址接入和信道编码上的巨大进步，以及这些进步如何支撑起“万物互联”的愿景。 第九章：现代信息采集与处理技术：传感器与嵌入式系统 本章关注信息从物理世界捕获并转化为数字信号的关键环节。深入分析了各类传感器（光学、电磁、生物传感器）的工作原理、信号调理电路的设计，以及嵌入式系统（MCU/MPU）在实时控制和数据预处理中的作用。介绍了实时操作系统（RTOS）的应用挑战。 第十章：算法的深化：机器学习与大数据范式 着重探讨了统计学习理论在信息处理中的回归，特别是深度学习（Deep Learning）的兴起。分析了神经网络（如CNN、RNN）在图像识别、自然语言处理等任务上的突破。同时，讨论了海量数据的存储、清洗、挖掘与分析所带来的系统架构挑战。 第十一章：前沿探索：量子计算与未来信息学 本章对信息科学的下一个可能前沿进行了审视，包括量子比特的实现技术（超导、离子阱等）、量子门操作的基本原理，以及量子算法（如Shor算法、Grover算法）的潜力与局限。探讨了这一新兴领域对当前信息安全和计算能力的潜在冲击。 第十二章：面向未来的电子信息人才培养策略 本书的总结部分集中于教育改革的深入实践。讨论了如何构建跨学科的“信息-工程-科学”融合的培养方案；如何有效整合虚拟仿真实验平台与真实的硬件平台，以应对快速迭代的技术需求；以及如何培养学生的创新能力、批判性思维和系统集成能力，以适应高度专业化和交叉化的现代电子信息产业生态。探讨了持续教育与产学研深度融合在维持技术活力的重要性。 --- 本书特点： 本书力求在技术描述的严谨性与历史叙述的连贯性之间取得平衡。它不仅是技术发展史的编年史，更是一部关于人类如何理解、量化并最终重塑世界的思想史。通过对技术演进逻辑的深度挖掘，为理解当前信息技术的内在驱动力提供了坚实的理论基础。

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这本书的结构安排上，展现出一种非常精妙的平衡感。它没有采取完全线性的时间推进方式，而是巧妙地将“技术进步”与“教育体系的演变”两条主线交织在一起。举个例子，当它详细介绍晶体管发明如何彻底改变电子学领域时，紧接着就有一章专门探讨了大学如何迅速调整课程设置，以适应这种颠覆性的变革。这种编排方式的好处在于，它让我清楚地看到了理论突破如何渗透到实践教学中去，以及教育理念在面对技术浪潮时的滞后与跟进。特别是关于战后高等工程教育改革的部分，作者深入分析了ABET（美国工程及鉴定委员会）等机构如何介入标准制定，以及这种标准化对培养创新能力可能带来的双刃剑效应。读完这部分，我开始重新思考我们当前教育体系中“理论与应用脱节”的根源问题，这本书无疑提供了极具历史深度的参照系。

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真正让我感到惊喜的是，作者在谈及教育体系时，并未陷入盲目推崇西方模式的窠臼。书中花了相当的篇幅去探讨不同文化背景下，电气信息人才培养的差异化路径。其中关于亚洲新兴工业国家如何吸收、消化并最终超越既有技术体系的案例分析，非常具有启发性。作者没有简单地将“快速追赶”等同于“成功”，而是深入剖析了这种高压培养模式可能带来的“应试化”倾向，以及对基础科学思维培养的潜在抑制。这使得整本书的视角超越了单纯的西方中心论，变得更加全球化和辩证。我注意到，书中对“跨学科人才”的论述也很有前瞻性，它将早期的数学家、物理学家与后来的工程师进行对比，强调了在信息时代，单纯的技术深度不足以应对复杂的社会挑战。这本书的价值，就在于它提供了思考未来教育方向时，一个坚实而又多元的历史基石。

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这本书的封面设计给我留下了非常深刻的印象，那种深邃的蓝色调，配上一些老照片的剪影，一下子就把人拉回到了电气工程学科发展的早期。我本来以为这会是一本枯燥的教科书式的历史回顾，但翻开后发现，作者在叙事上非常注重“人”的维度。它不仅仅罗列了那些重要的发明和时间节点，而是将焦点放在了那些开创性的科学家和工程师身上。比如，书中对于特斯拉和爱迪生之间那些激动人心的论战，以及他们各自团队内部的日常纷争，描写得栩栩如生。我尤其喜欢其中穿插的许多当时的信件摘录和会议记录，这些一手资料让历史仿佛触手可及。阅读这些文字时，我能真切感受到那个时代科学探索的激情与艰辛。它成功地将一个宏大的技术史课题，转化成了一部引人入胜的人物传记群像，完全超出了我对“学科史”的传统认知。我甚至觉得，即便是对技术细节不太了解的普通读者，也会被其中展现出的那种人类对未知领域不断探索的精神所深深吸引。

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读完这本书，我最大的感受是，历史的惯性是惊人的，但创新突破的瞬间又是如此的偶然和脆弱。它不仅是一部科技史，更是一部关于“选择”的历史。书中反复探讨了在关键的历史节点，如果某位科学家选择了不同的研究方向，或者某项关键技术标准没有被采纳，整个信息世界将会是何种面貌。这种对“反事实”历史的微妙暗示，极大地激发了读者的想象力。它成功地解构了我们习以为常的“必然性”——我们现在使用的互联网、移动通信技术，都是经过无数次艰难的竞争、妥协和时代浪潮筛选出来的产物，并非是科技树上自然生长的必然结果。这种对历史过程的细致描摹，使得我对当前正在发生的技术革命有了更深层次的敬畏感：今天的选择，很可能就是未来历史学家眼中又一个需要被审视的“关键岔路口”。这本书让人看完后，会情不自禁地去思考，我们当下对人才的定义，是否也正被某种“时代惯性”所局限。

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从文学性角度来看，这本书的语言风格是极其成熟和克制的，但同时又蕴含着一种深沉的力量。作者的文字功底非常扎实，学术的严谨性毋庸置疑，但绝不使用晦涩难懂的行话来故作高深。相反，它擅长使用精准的比喻来阐释复杂的原理或抽象的时代精神。例如，它将早期电力系统的建设比作“人类神经系统的首次大规模延伸”，这种描述既形象又富有哲思。此外，全书的注释和引文处理得非常到位，既提供了学术支撑，又不干扰主文的阅读流畅性。我甚至能从字里行间感受到作者对该领域前辈的敬意，那种敬意并非空泛的赞美，而是基于对他们工作量、思维深度以及历史局限性都有充分理解后的那种复杂情感。这本书的阅读体验，更像是在聆听一位饱经风霜的老专家，以一种近乎沉思的口吻，向你娓娓道来他所挚爱的领域的前世今生。

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