电子工程专业简化

文／丢由

大家好，我是你们的cz学姐，毕业于新加坡国立大学。大学期间我遇到很多因为高考志愿的选择而焦头烂额的高中生和家长，也有很多因为错误的选择追悔莫及的学长姐，很多人甚至耽误几年时间重新选择专业，便意识到高中专业选择其实对人生有着举足轻重的影响，产生浓厚兴趣，开始自行研究。大学期间我和朋友合伙创业，组织各类初高中生职业指导营，也常常带领初高中学生去名校学习前沿科技，设计各类课程帮助培养他们的专业选择意识，逐渐积累起来的专业知识让我成为生活中的智囊团，常常被学弟妹请教。因此，我决定设立这门课程，去帮助更多学弟妹以更快捷的方式，通过名校学长姐的亲身体验，来全面了解每门学科，并作出让青春无悔的选择。

1.第一讲，电子工程。

2. 电子工程学什么？

爱因斯坦说过：“教育就是当一个人把在学校所学全部忘光之后剩下的东西。”。那么我决定分两个层面讲述我学到的：一种是学校里需要死记硬背的，一种是爱因斯坦说言，当你忘记一切公式定理后，依旧铭记于心的知识和道理。

先说说工程系本身。不同工程系，除了面对的物件不一样 -- 比如土木工程面对水泥、电子工程面对电路、机械工程面对锤子啊、钉子啊 -- 但是受教方式类似，学习系统大同小异。

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每个必修的工科课程有两类考核:理论知识和学科项目。

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首先我来介绍理论知识。电子工程算是基于物理和数学的学科。大学工程系教授的数学内容，也称之为高等数学，大部分内容算是高中理科数学的进阶版，比如更高难度的微积分啊、函数啊。数学底子薄弱的同学暂且不用担心，因为教授一般都会先带着大家复习高中内容，然后再上理论大菜：什么傅立叶分析啊、线性代数、离散数学...就排着队上来了。这部分的数学知识一定要学扎实，因为日后的电子工程专业课的学习需要反复利用这些数学理论。

所以，数学很重要！很重要！很重要！重要到要强调三遍。

除了数学，物理学中的电学科目也非常重要，基本上高中都学过、系统设计 、电路设计，当然，还有大量实验。理论知识包含大量计算、理论应用。不得不说有些抽象，但最终都会应用到实际生活：比如肉眼看不到的电流遇到一个节点，就会准确按照公式计算那样一部分左转、一部分右转。

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基础知识中，和数学重要程度不分仲伯的就是编程。这个词听起来熟悉又陌生。编程是21世纪人人必会的计算机语言。无论是工科还是文科，无论日后在公司做管理还是做技术，都要或多或少学些编程让工作生活更快捷。乔布斯说「每个美国人都应该会编程，因为它教你如何思考」越来越多国家把计算机科学教育列为中小学甚至幼儿园课程的一部分。德国、英国、意大利、澳大利亚、韩国、芬兰、新加坡和香港等国家都已经落实了计算机科学教育课程。不仅是在国外，一线城市焦虑的中国父母已经把编程计入了孩子规划未来的清单，北京上海已经有了学前儿童编程培训班，为5、6岁的儿童教授编程知识。

简单来说： 编程就是为了借助于计算机来达到某一目的或解决某个问题，而使用某种程序设计语言编写程序代码，并最终得到结果的过程。比如我们的手机芯片和电脑芯片可能本质上一样，但是一个具备手机功能，一个具备电脑功能，就是因为我们输入他们的编程语言不一样。就像天生相差无几的婴儿，因为后天教育的不同被塑造成不同的人。编程学好需要心细：一个小数点、冒号...甚至字母大小写的错误，都能让几千几百行的程序不能运作，那么一行行检查下来，不仅耗费人的激情，还损伤视力、伤害皮肤，但是等程序跑通的一瞬间，是非常让人有成就感的。

--对这门知识闻所未闻的同学不用担心，这是一门学起来相当有趣的科目。如果想提前了解，可以通过ppt上的网站链接自行学习，给自己一些心理准备。【编程网站】

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其余的理论课包括计算机基础，大学基础物理，电路分析，电路设计，特定软件的应用，比如matlab，信号与系统，自动控制，微波等等...首先，这些理论课都是进阶教学，也就是相互关联，逐渐深入。大家可以根据兴趣和特长选择科目，久而久之就出现了不同的发展路线，那么到了大三大四，同学们可以选择在特定路线进行深入学习。不同学校路线不一样，比如我从2018年的学校官网上看到，清华电子工程系有光电子研究，我们没有，我们把智能系统和机器人研发绑在一起教，清华则偏向视觉智能系统研究。大家可以自行去心仪学校网站查询，最好一上大学就开始摸索方向：

一，生物电子系统。Bioelectronic system.翻译有点奇怪。

对于生物医学颇感兴趣的同学可以选择。为什么生物和电子结合到一起呢？举个例子吧。X光大家都知道吧，就是高压电厂、加速电子，“碰”撞到重金属上停下来，99%动能转化成热能，1%成了X光，一种射线。人体不同部位对这射线吸收程度不一样，比如骨头，密度大，吸收少，那么射线穿过去打在板子上、显白色，亮嘛。肉密度小，吸收多，就是黑色。所以就有了黑白色的X光片。这是生物和电子结合的一个例子。

所以这门学科包含什么？首先，你要接受射线的信号，所以就有信号传输。然后，这个成像怎么提高、怎么更清晰、怎么更快、更少内存...你得学习计算机视觉。举个例子，我们把照片放大到极致就是就是色块，那么色块越少、这照片占电脑空间越少、成像时间越快，如果不损失信息，当然是首选。所以可能涉及概率学：从色块A附近的BCD可以预测A的颜色，这样传输信息就少传了一个，速度就快了。概率和数学密不可分，不爱数学的同学慎选。

我上过两节这门课，个人感受就是有点绕、复杂。需要很多公式计算，但是授课老师风趣幽默，受点苦就没什么。我们会利用一些软件来练习“解密”程序。比如密码学里可以把A用C代替，B用Z代替，以此类推写一封谁都看不懂的信。如何利用软件一瞬间破解密码？然后得到最后成相呢？毕竟一个字母代表一种色块，最后是有可能形成医学图像的。

二、信息互动、电磁场啊、无线电啊，总而言之就是各种情况下的信息互动。这个就是手机啊、多媒体的交流了。多媒体就是视频播放啊，还有现在很流行的直播啊，那么有些视频需要缓冲、那怎么把缓冲时间缩短？哪怕牺牲点画质呢？直播偶尔会卡壳，那么怎么更流畅、也会增加打赏。学生会学习信号传输。说到电磁场不由地说2017年小米手机发布的一个招聘广告：一千个招聘者中，天线工程师和射频工程师最多，因为在智能硬件和电磁场里，这科技是个爆发点。他们是做什么的？比如设计无线网（Mobilecellularradio systems）、无线蜂窝移动通信，如果加入这行，没准发明5G网络的就是你。这个行业需要很强数学基础，比如西安电子科技大学的叫永昌教授就是数学专业，然后再转移到电磁场。

三、计算机工程和信息处理。这个分支还有三个小分支：嵌入式系统，分布式系统，和多媒体信号处理。嵌入式系统，始终计算机系统，完全嵌入了某个机器，那么这个机器就被控制了。比如我们大型制造工厂的那些机器，就是被这样控制的。大家开车路过工业区就能看到数不胜数的大工厂、冒着烟。我之前在药厂实习，现在在半导体行业工作，那么那些制药的、切芯片的机器都是嵌入式系统。曾经的工厂以人为主，现在的工厂像科幻片那样，充满了神奇的机器：比如自动摆放产品的机器人、在天花板上飞来飞去的传送带...都是电子工程师的功劳。再举个当代例子，就是现在很流行物联网。互联网大家都知道，就是看不见摸不着的网络，那么物联网就是把世间所有物品连成个网，可以详细定位彼此，比如XX型号的电脑在哪里，我丢失的手机在网上的哪个部位...

四、多媒体信号处理就是处理视觉信息，可以很娱乐，比如发明一种美图秀秀的滤镜啊、也可以很严肃，比如怎么制作更清晰的X光片。大家可以看到，很多分支最后还是会交汇，所以不同学科没有明显界限，要想有所成就需具备多学科知识。

五、智能系统和机器人。这点大家都懂，尤其是阿尔法狗2017年战胜人类世界排名第一的棋手柯杰。所以要想像科幻片一样用科技摧毁地球，可以去做机器人。开玩笑。不过值得一提的就是，个人认为工业机器人是个很好的发展空间。什么是工业机器人？大家可以想象一下，工厂里只有寥寥无几的工人，和数不胜数的机器人，24小时运转，不要工资、只要电费，能给老板省多少钱、能让生产变得多高效、而且机器还比人工要精准，产品质量也高。比如位于德国辛德尔芬根的奔驰工厂，就是一个有4500台工业机器人的超级工厂。因为目前中国有人才缺口、国家政策支持工业机器人的发展，所以好找工作、薪水高，大家可以关注。当然，还有其他类型的机器人，比如核泄漏时候代替人类探索环境的机器人、比如现代越来越多的宠物机器人、和无处不在的吸尘器机，都是极好的发展方向。

第六，微电子研究。微电子研究是研究什么的呢？说到这点就不由得提起半导体，也就是大家电脑里的芯片。那么微电子就是研究这些芯片上的微小电路。英特尔创始人之一戈登·摩尔曾经提出摩尔定律：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。 一句话概括，每隔18-24月，就是同样价格的电子产品的性能至少翻倍一次。这就是科技发展的速度。当然，后来这定律被打破，应为晶体管体积越小、虽然制作成本降低，但是研发成本变高，小的厂家研发不起了，最后就剩大厂商了。所以微电子毕业后大部分进入这些著名的半导体厂商工作。半导体的话，国外技术比中国大陆要发达许多，美国啊、韩国啊，都是很值得去留学的。不过这行业缺点就是，已经有些饱和，对人才需求高，想要相关产业的好工作，本科文凭可能不够。不过中国大陆由于国家支持，应该还是会有相关工作机会，只是相比软件工程的学生而言薪水较低，很多电子工程学生最后转去计算机科学。然而，传统行业中，相比机械制造和化工，还是有一定优势。

最后一个就是电能系统。国家电网，大家听说过吧？这是一个很有意义的行业，给人类带来更清洁的能源、发明更省能的用电方式，无异于延长人类这个种族的寿命。2018年，国家电网于工作会议上提出：积极推进北方清洁取暖五年计划、争取2018年电能替代1300亿千瓦。所以说这是造福民族的行业。那么除了电网，还能做什么贡献？特斯拉大家知道吧。前些年不是有个叫做SpaceX的工资决定1.5亿美元一张船票的价格开启月球旅行吗，这个SpaceX和特斯拉是一个老板。特斯拉就是电动车始祖。当今为了保护环境，车辆都在逐渐向电动转型，那么电池续航能力啊、充电方式啊，都是很值得研究的。

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理论学科的介绍先到此为止，再说说电子工程教学中学生们必须经历的另一种考核：学科项目。

什么时学科项目？比如大一，我做过一个能躲避光源的小汽车、做过麦克风、做过智能门禁...等等。那么学科项目的考核也有两个方面：考核一围绕你做出来的产品，分别是功能，比如这个麦克风能不能出声、小车走不走，产品特色，比如小车自动刹车功能，麦克风自动降噪功能，还有就是美观度，比如电路设计得是不是简单明了、产品是否做工精致。另一种考核，就是你的展示能力。作为学生，你要说服教授给你和队员高分，作为产品制作者，你要说服客户购买你的产品。怎么说服别人喜欢你的团队、喜欢你的产品：先说制作理由，也就是你的产品能弥补什么社会不足，比如你设计了声控路灯来节约能源，然后把具体原理讲明白，甚至究竟能节约多少能瓦的电能也算出个大概，增加说服力。而后你要详细讲述你的制作过程，这包括制作原理，也就是你如何活学活用课堂知识做成这个产品，其次讲述你们团队如何分工、如何遇到问题解决问题，证明每个人都有参与其中且有所成长。最后如果还有时间，可以结合真实社会来说明自己产品的优势，比如市面上对于路灯节能已经有了解决方案，也就是低能源路灯，那么你们相比现有方案的优点是什么：比如更节约用电、反应更快、灯泡寿命更长，这需要大量社会调查，也是自我学习的过程。

由此可见，工科学习项目能能帮助学生怎么成长呢：首先，利用课堂知识做项目时你无形中增加对理论知识的理解，并让理论不再是理论，照亮现实。其次是团队协作能力，这点对进入社会极其重要。第三是写作能力，这里不是写小说或议论文，而是需要缜密思维、严谨推理和大量资料支持的论文，每一句话都要标明出处，绝不能糊弄，追求真理。第四就是自我推销，不仅推销自己和团队，还推销产品，这也是进入社会后能帮你获取资源和信任，实现理想的重要因素。因为现实生活中，酒香很怕巷子深，完美的产品没有良好的展示，大多数情况下都会默默无闻。即便不卖产品，极强的沟通力也是工程系学生的必备品，因为现实生活中的大型工厂是由不同背景的工程师运作，建造一辆汽车，汽油部分化工的人负责、车架子机械工程的人负责、汽车内音响电子工程人负责，那么能够把自己的作品用浅显易懂的语言讲出来，并保证门外汉也能听懂，是和不同背景的人合作的基础。

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有人问：我不擅长沟通、就是和和机器打交道，那我适不适合工科？这里的沟通并非社交场合的往来，比如同学聚会的交际花啊、餐桌上的万人迷啊，而是专业知识交换。只要你的语言能力能讲明白制作原理，哪怕说话慢点、断断续续的大家都能体谅，毕竟技术过硬才最重要。其实在团队考核中，老师准许学生各司其职，技术过硬的负责设计和制作，口才超人的负责展示，这看起来没有让学生全面发展，但也是帮助他们发挥长处，在优势领域变得不可替代。

总结

以上就是电子工程的介绍。总而言之，这是个表面完美、难处多多的学科。为什么表面完美？就业多，转行方便，甚至很多金融公司专门想找工程系学生，转到当下流行的计算机专业也没问题，被称之为万金油。为什么又说它难处多多呢？

首先，这门学科的学习状态让大家倒退十年。我大一、大二期间，常常拎着个工具箱，里面是五颜六色的电线。相比于商学院那些光鲜亮丽、妆容精致的学生们，我们工程系无论男女基本上就是怎么舒服怎么来。再加之新加坡气候热、学校文化衫随便发放，所以工程系内一片裤衩背心的海洋，其实进入职场后身边人大多数也是牛仔裤平底鞋，极少有高跟鞋出现，可能会给外界留下不会打扮的印象。 

其次，这也是一个压力很大的学科。不像市场分析、商业管理，可以适当地用伶牙俐齿来增加自己的专业性。但是工科是和实打实的物件打交道，一个器件运作得好好的，结果考试时崩溃了，那么老师不会听你巧舌如簧的辩解，只会给你个不及格。这让人压力很大。毕竟电子器件并非总是听话，教学用的免费器件更是常常莫名其妙地出故障。这让刚入门、知识量有限的本科生大部分时间只能干瞪眼、尽量排除环境干扰。所以，一般做硬件项目时学生们总是担惊受怕，为了难以理解的电器元件故障操碎心。

比如之前做的载人无人机项目，因为硬件条件有限，所以每次充电要耗费三小时、却只能飞二十分钟。另外，只要这机器有磕磕碰碰，全队人就要花上一整天去修理。如果磕碰多了，这机器可能彻底报废。所以选择这个方向的同学要做好应对大量突发情况的准备。

根据以上分析和个人经验，想学好电子工程，学生需要清晰、有条理的思维，相比于善于言辞，踏踏实实做事可能更重要。当然，有条理地讲出自己的做事方法也很重要。拥有强大的数学、物理基础的学生必将成为此系的中流砥柱。若你追求真理、崇拜科技、相信团队且擅长理科，那么我相信电子工程将会给你难忘的大学生活。

希望以上内容能给同学充分的信息去思考自己是否真正对这门学科感兴趣，这门学科又是否真能为同学带来理想的大学生活和工作环境呢？