第一讲：电磁学与分析数学史概览.pptx

清华大学电子工程系电子信息科学与技术导引第一讲电磁学与分析数学史概览王希勤原稿：王希勤、黄翊东 2016年3月21日第一讲主要内容为什么开设导引课？学科的知识体系是如何形成的？电磁学与分析数学史概览历史告诉了我们什么？“导引课”讲些什么内容？为什么开设导引课？清华大学电子工程系的培养目标清华大学电子工程系最重要的使命是：培养世界一流的电子信息科学家和工程师。高等工程人才是拔尖创新型人才的重要类型英文单词“engineer” 来自拉丁语的“ingeniator”，意思是有创造性才能的（ingenious）、以建造的方式发明（devise in the sense of construct）、或者技能（craftsmanship）。还有好几个英文单词包括“ingenuity”（创造性才能）也与ingeniator有关。——美国工程院“The engineer of 2020: visions of engineering in the new century” 科技发展对人才提出更高的要求下一代工程师可能会面对若干新的技术突破比如生物技术、纳米技术、量子信息技术、新型信息和通信技术、物流管理，等等。下一代工程师会面临着若干大规模的工程技术挑战比如城市基础设施老化、环境污染、交通拥堵；信息通信系统、能源电力系统、食品供应链等基础设施面对恐怖袭击、自然灾害等突发事件的脆弱性；对电力、汽油、天然气等能源需求的增长，清洁水供应量的减少等资源问题；人口老龄化后的医疗保健、教育与就业、社会负担问题；信息爆炸，等等。下一代需要具备与前辈们不一样的素质未来工程实践将需要用更多的部件组织更复杂、更可靠的系统，而且需要把政治、经济、法律、宗教、语言、文化等诸多社会因素纳入系统分析与设计之中。下一代工程师将面临更大的挑战，挑战当然也意味着机遇，下一代工程师也面临着更大的机遇。 大科学大工程需要团队协作1960-2013年Web of Science库中不同作者数的科学和工程文献数量的增长情况（摘自“Enhancing the Effectiveness of Team Science”，NAP 2015）6-10个作者11-100个作者101-1000个作者1000个作者以上知识架构非常重要学科知识架构（structure of a subject）非常重要：记忆时间长运用速度快迁移能力强成为世界一流的人才，MAP非常重要：了解知识的脉络，建立知识的架构。知识架构的作用：“教育”的载体之一教育：通过文化的传递、内化、融合和创新，使个体社会化；发挥人的潜能，发现人的价值；引导完备人性的构建与发展，推动社会进步。社会化的两层含义：成为社会的一员成为专业的一员高等教育高等教育的基本特征：知识高等专门，对象身心成熟，过程综合复杂。大学因高深知识而存在布鲁贝克《高等教育哲学》高等教育与中等、初等教育的主要差别在于教材的不同：高等教育研究高深的学问。这些学问或者还处于已知与未知之间的交界处，或者虽然已知，但由于它们过于深奥神秘，常人的才智难以把握。学习高深的知识，尤其需要把握知识架构。高等教育三次重大变化博雅教育与功利教育的结合（18世纪末-19世纪初，英格兰） 教学与科研的结合（19世纪初，德国）自由研究与社会服务的结合（19世纪末-20世纪初，美国）高等教育面临新的重大变化：关于学习的理论小故事- 鱼 就 是 鱼Fish Is Fish从前有一条小鱼和小蝌蚪是好朋友……小故事- 鱼 就 是 鱼NAS，How Students Learn: History, Mathematics, and Science in the Classroom，2005. /catalog/10126.html . 小故事- 鱼 就 是 鱼NAS，How Students Learn: History, Mathematics, and Science in the Classroom，2005. /catalog/10126.html . 小故事- 鱼 就 是 鱼NAS，How Students Learn: History, Mathematics, and Science in the Classroom，2005. /catalog/10126.html . 学习理论告诉我们 Preconception学生是带着已有的知识（preconception）来到教室的。如果他们已经建立起来的概念没有被纳入教学之中，那么他们将很可能接受不了新的概念和信息，或者即使能够为了考试的目的学习新的知识，可是一离开教室他们还将回到他们的那些原有的知识体系中去学习理论告诉我们 Coreconception繁多的知识之间是相互衔接成体系的知识体系是建立在为数不多的“核心概念”基础之上的很