新工科电子信息类专业工程导论

道，是自然运行的规律。术，是人遵行自然规律的做事方式。编写本书的灵感源自阅读《通信之道——从微积分到5G》。《通信之道——从微积分到5G》将数学和通信技术原理知识高度融合在一起，并且循序渐进地进行讲解，非常适合大学生阅读，美中不足的是没有大量提及通信工程涉及的实践性内容，而这些恰恰是工科大学生迫切需要的。因此，我们编写了一本以培养应用型通信工程及相关专业的工程师为目标的专门教材——《新工科电子信息类专业工程导论》，以区别于传统工科大学的教学内容和教材体系。举例而言，量子通信无疑是当前热门的前沿通信技术，要完全理解量子通信的原理绝非易事，但这并不表示电子信息类专业的学生就不可能搭建一个量子通信链路，实际上，只要知道如何把信号调制到量子态并且制作出量子收发机来完成通信就可以了。正如一个木工虽然不懂某胶水的配方，但只要知道其功能和性质，照样可以用它来黏合木头。由此可见，帮助学生搭建知识框架结构是十分必要的。本教材力图从工程师的角度去安排教学内容，站在学生的立场来把握教学内容的深度和广度，强调知识框架和体系，着眼于引导学生探索和思考，激发学生学习的内驱力，将重点放在方法和实践上。针对信息时代资源泛滥和良莠难辨的现状，本教材力图形成高度浓缩的总体框架和层层深入的技术细节，循序渐进地把精彩的电子信息类工程技术呈现给未来的工程师。本书分六章，分别是第1章概论、第2章硬件、第3章软件、第4章信息、第5章网络和第6章产品。在内容设计上遵循删繁就简、层层深入的原则，不让知识成为负担。在每一章里都凝练出了若干核心概念，通过举例进行讲解，这些概念都是需要学生牢牢掌握的，是学生思考信息通信问题的起点和基础，更是学生将来不断学习的方向和线索。教材是确保教学质量的基础，其中需要把握难度、深度、广度、高度、强度和精度等很多维度，特别是在信息时代，对这些维度的把握还需要在实践中不断分析总结。要实现上面的目标绝非易事，但这个想法得到了学校、学院和教研室同事的大力支持。在此表示衷心感谢！本教材的序言、第1章及第6章由裴进明老师编写，第2章由张天飞老师和丁娇老师编写，第3章由刘春静老师编写，第4章由张迎春老师编写，第5章由张磊老师编写，全书由张天飞老师统一整理，陈曦老师及史玉华老师协助校稿。教材编写过程中，得到了章敏凤、徐旺等老师的关心和鼓励，学院其他同事也给予了很多支持，在此表示感谢！学习信息与通信工程的目的在于巧妙运用现代技术，让我们的生活更美好！编者2022年3月18日

本教材力图从工程师的角度去安排内容（以硬件、软件、信息、网络、产品等逐步展开专业介绍，逻辑清晰明了）和教学，站在学生的立场来安排深度和广度，强调知识框架和体系，着眼于引导和思考，开发学生学习的内驱力，重点放在方法和实践，克服信息时代资源太多和良莠难辨的现状，形成高度浓缩的总体框架和层层深入的技术细节，循序渐进的把精彩的通信工程技术呈现给未来的工程师。作为专业导论课教材，主要面向电子信息类专业的大一新生，也可以作为大学四年学生的参考手册。

张天飞，女，中共党员，现任安徽信息工程学院电气与电子工程学院通信工程专业教研室主任，主要承担单片机、图像处理等课程的教育教学改革研究和讲授等工作。目前获安徽省教学成果奖二等奖1项、三等奖1项，主持省级重点自然科学研究项目1项、省级质量工程项目多项。近年来，在国家公开刊物上发表10余篇教科研论文；授权2项发明专利，多项实用新型专利。

第1章概论1

1.1信息与通信工程类本科专业简介1

1.2新工科的形势和要求1

1.3本教材安排说明2

第2章硬件3

2.1什么是硬件3

2.2硬件发展历史与现状12

2.3核心概念15

2.4典型应用38

2.5进一步学习49

参考文献55

第3章软件56

3.1什么是软件56

3.2软件发展历史与现状62

3.3核心概念69

3.4典型应用75

3.5进一步学习89

参考文献92

第4章信息94

4.1什么是信息94

4.2核心概念96

4.3典型应用——基于物联网的智能家居系统109

4.4进一步学习111

参考文献113

第5章网络115

5.1什么是网络115

5.2网络基础知识116

5.3核心概念124

5.4典型应用139

5.5进一步学习150

参考文献156

第6章产品157

6.1产品基础157

6.2核心概念159

6.3典型应用162

6.4进一步思考164 

本教材从构建学生专业知识体系角度出发，专门针对培养应用型工科通信工程、电子信息工程等相关专业的工程师为目标，立足应用、构建全新的专业知识体系，方便学生理解专业内容和终身学习方向，对专业内容高度凝练，适合刚进入大学学习的新生快速理解大学专业学习课程体系的内在逻辑，引导学生把握核心概念，增强自学能力。