DSP應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)改革的研究與探索

葉 青 黃 明 宋 鵬

北方工業(yè)大學(xué) 北京 100144

DSP應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)改革的研究與探索

葉 青 黃 明 宋 鵬

北方工業(yè)大學(xué) 北京 100144

DSP應(yīng)用技術(shù)課程是一門集工程性、技術(shù)性和實踐性于一體的專業(yè)課程。結(jié)合我校DSP應(yīng)用技術(shù)教學(xué)當(dāng)前實際情況，針對DSP應(yīng)用技術(shù)課程的教學(xué)現(xiàn)狀和課程特點，從理論教學(xué)和實驗教學(xué)兩個方面對該課程進(jìn)行了改革，提高了課程的整體教學(xué)效果，達(dá)到了理論教學(xué)與實踐教學(xué)緊密結(jié)合的目的。

DSP應(yīng)用技術(shù)；教學(xué)改革；研究與探索

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號處理作為數(shù)字化最重要的技術(shù)之一正以前所未有的速度向前發(fā)展。數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor)也稱為DSP芯片，是專門針對數(shù)字信號處理需要而設(shè)計的一種微處理器，其主要應(yīng)用是實時快速地實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理運算。DSP芯片自20世紀(jì)70年代末80年代初誕生以來，已經(jīng)在信號處理、通信、語音處理、圖形圖像、軍事、儀器儀表、自動控制、醫(yī)療、家用電器等多個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，DSP芯片成為數(shù)字信號處理領(lǐng)域不可替代的器件。由于DSP應(yīng)用技術(shù)的內(nèi)容涉及的理論與技術(shù)非常廣泛，實踐性又很強，DSP應(yīng)用技術(shù)已成為電子、通信類專門人才應(yīng)具備的一項重要的專業(yè)技能。為滿足社會對掌握DSP技術(shù)的人才的迫切需求，我國許多高校先后在電子和通信類專業(yè)開設(shè)了DSP應(yīng)用技術(shù)課程，因此對DSP教學(xué)進(jìn)行研究具有重要的現(xiàn)實意義，如何更好地進(jìn)行DSP應(yīng)用技術(shù)理論和實驗教學(xué)并使學(xué)生具備良好的DSP應(yīng)用開發(fā)能力成為當(dāng)前教學(xué)改革工作中的一件大事。

1 DSP應(yīng)用技術(shù)課程的教學(xué)現(xiàn)狀和課程特點

DSP應(yīng)用技術(shù)作為一門年輕的課程在當(dāng)前高校中開設(shè)，以其工程性、技術(shù)性和實踐性集于一體的特征受到了學(xué)生的廣泛歡迎。該課程涉及的知識面廣，教學(xué)內(nèi)容多，通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生熟悉DSP的硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和開發(fā)平臺，掌握數(shù)字信號處理的基本理論和算法，學(xué)會使用匯編語言、C/C++語言、DSP代碼生成與調(diào)試等相關(guān)工具，并要求學(xué)生把學(xué)到的理論和方法在實驗中加以驗證。該課程在本科生中開設(shè)重點在于培養(yǎng)學(xué)生具備利用通用可編程數(shù)字信號處理器芯片完成數(shù)字信號處理硬件系統(tǒng)設(shè)計和軟件編程的能力。

DSP應(yīng)用技術(shù)課程在我校作為電子信息工程、通信工程等專業(yè)本科生的一門重要的專業(yè)課程。該課程具有以下特點：

1.1 需要前期課程理論知識支撐

DSP應(yīng)用技術(shù)教學(xué)需要學(xué)生具有較扎實的前期課程理論知識，學(xué)生要掌握電子技術(shù)、微機原理、數(shù)字信號處理等課程的理論知識和相關(guān)算法，同時還應(yīng)該具有匯編和C語言的編程能力。

1.2 課程內(nèi)容多，課時緊

DSP應(yīng)用技術(shù)課程內(nèi)容多、課時緊，DSP芯片具有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，教學(xué)過程需要對其豐富的硬件資源、特殊的指令系統(tǒng)以及匯編程序設(shè)計、高級語言編程、開發(fā)工具CCS的使用進(jìn)行一一講解，因此必須對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，爭取用最少的學(xué)時，達(dá)到最佳的效果。

1.3 實踐性強

DSP應(yīng)用技術(shù)課程以實驗教學(xué)為主，要求學(xué)生從實踐中掌握DSP的集成開發(fā)環(huán)境CCS的使用、DSP匯編指令、DSP片內(nèi)片外資源的初始化和驅(qū)動程序、數(shù)字信號處理各種算法的實現(xiàn)。因此該課程實驗教學(xué)的開設(shè)需要提供DSP開發(fā)板、DSP仿真器和計算機，學(xué)生才可以在DSP實驗室完成各種實驗。

1.4 DSP芯片種類繁多，更新速度快

DSP芯片種類繁多，不同公司的芯片無論是硬件結(jié)構(gòu)還是匯編指令都不通用。甚至同一個公司不同系列的DSP結(jié)構(gòu)和指令也都大不相同。各校DSP課程由于專業(yè)不同，定位不同及選用的DSP芯片類型也不相同，教學(xué)內(nèi)容也就各不相同，教材也多種多樣。DSP芯片更新速度快，DSP應(yīng)用技術(shù)課程的內(nèi)容也需要經(jīng)常更新，體現(xiàn)出DSP技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r。

基于D S P應(yīng)用技術(shù)的上述特點，如何在有限的教學(xué)時數(shù)內(nèi)高質(zhì)量地完成DSP課程大量內(nèi)容的教學(xué)任務(wù)，如何使該課程與實際應(yīng)用相結(jié)合，使學(xué)生掌握用理論分析處理實際信號、設(shè)計實際系統(tǒng)的方法，是當(dāng)前教學(xué)改革研究的一個熱點，是提高教學(xué)質(zhì)量必須解決的問題。

2 DSP應(yīng)用技術(shù)理論課程教學(xué)改革

DSP應(yīng)用技術(shù)課程教師課堂教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的難度都較大，理論教學(xué)環(huán)節(jié)必須幫助學(xué)生理解和掌握該課程的基本概念、基本原理。根據(jù)DSP應(yīng)用技術(shù)課程的特點和我校課程開設(shè)的實際情況，我們總結(jié)出一套自己的教學(xué)方法，主要有：

2.1 采用多媒體與傳統(tǒng)板書相結(jié)合的教學(xué)方式

根據(jù)該課程內(nèi)容多、課時緊、學(xué)習(xí)起來較枯燥的特點，我們注重應(yīng)用多媒體課件教學(xué)，制作出一套內(nèi)容豐富、注重實例演示的多媒體教學(xué)課件，該套多媒體教學(xué)課件可以將許多示意圖生動地展示給學(xué)生，如DSP的硬件結(jié)構(gòu)、流水線操作示意圖、控制時序的工作流程等，還可以節(jié)省更多的課堂時間；同時理論課堂教學(xué)中利用傳統(tǒng)板書教學(xué)方法講授重點和難點，增加學(xué)生對知識點的理解。將多媒體教學(xué)方式與傳統(tǒng)板書教學(xué)方式結(jié)合起來能夠更快更好地向?qū)W生傳輸大量信息。

2.2 突出教學(xué)內(nèi)容，開拓學(xué)生知識面

教學(xué)內(nèi)容圍繞DSP主要是對數(shù)字信號進(jìn)行處理這一特點，在了解DSP芯片結(jié)構(gòu)的前提下側(cè)重于DSP芯片的特性和使用。增加DSP應(yīng)用技術(shù)中所用到的集成開發(fā)環(huán)境CCS使用方法的具體介紹，減輕學(xué)生學(xué)習(xí)開發(fā)環(huán)境的難度；同時增加片內(nèi)外圍設(shè)備的介紹，拓寬學(xué)生的知識面。鑒于DSP技術(shù)的不斷發(fā)展，教學(xué)中增加DSP發(fā)展的新趨勢，使學(xué)生多接觸新知識。當(dāng)然有限的課堂講述并不可能把全部相關(guān)的知識講述清楚，課堂中給學(xué)生列出相關(guān)內(nèi)容的參考文獻(xiàn)，學(xué)生可在課后自己閱讀，拓展學(xué)生知識面。實踐證明，這種做法收到了很好的效果。

2.3 大力開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

結(jié)合我校已有的多模式教學(xué)網(wǎng)，建立教學(xué)網(wǎng)站，網(wǎng)站中包含教學(xué)課件、習(xí)題解答、課外輔導(dǎo)資料、實驗指導(dǎo)書和例程、課外科研活動選題資料、網(wǎng)絡(luò)答疑以及網(wǎng)絡(luò)互動等項目。這些都為學(xué)生學(xué)習(xí)DSP課程提供了良好的學(xué)習(xí)資源，達(dá)到了輔助教學(xué)的目的。

3 DSP應(yīng)用技術(shù)實驗課程教學(xué)改革

D S P應(yīng)用技術(shù)實驗教學(xué)是該課程的重要組成部分，其任務(wù)是通過實驗教學(xué)，使學(xué)生對DSP應(yīng)用技術(shù)有一個清楚全面地認(rèn)識并激發(fā)起學(xué)生對DSP知識的濃厚興趣，熟悉TMS320C54X開發(fā)工具CCS的使用，鍛煉學(xué)生的軟件編程和硬件調(diào)試能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的綜合設(shè)計能力。我校結(jié)合TMS320VC5402芯片對DSP應(yīng)用技術(shù)課程的實驗教學(xué)進(jìn)行如下改革：

(1)根據(jù)DSP實驗平臺的硬件條件，結(jié)合國內(nèi)知名高校DSP應(yīng)用技術(shù)實驗課程所開設(shè)的內(nèi)容，規(guī)范并編寫了DSP應(yīng)用技術(shù)課程實驗指導(dǎo)書。

(2)開發(fā)了TMS320VC5402最小系統(tǒng)板，并供學(xué)生實驗使用，使學(xué)生更好地了解DSP系統(tǒng)板的構(gòu)成，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

(3)擴充硬件教學(xué)設(shè)備，以硬件仿真器編程控制DSP芯片的實驗教學(xué)模式取代過去DSP軟件仿真器編程為主的實驗教學(xué)模式。我校購置大量DSP實驗設(shè)備，在新的DSP實驗平臺的硬件條件上，全面開展采用硬件仿真器編程控制DSP芯片的實驗教學(xué)模式，通過學(xué)生自己動手搭建實驗平臺，安裝驅(qū)動程序，使用DSP編程工具CCS編寫程序，編譯、鏈接、裝載、執(zhí)行、查看執(zhí)行結(jié)果等各個步驟加深對DSP應(yīng)用技術(shù)的整體認(rèn)識，掌握DSP芯片的應(yīng)用技術(shù)，使實驗教學(xué)與課堂教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合，鍛煉學(xué)生的編程能力并強化學(xué)生的硬件基礎(chǔ)知識。

(4)開設(shè)了DSP應(yīng)用技術(shù)實驗課程的開放實驗環(huán)節(jié)，給學(xué)生提供一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和實驗平臺，鍛煉了學(xué)生的動手和編程能力，為我校順利開展此類課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、大學(xué)生科技行動及各類電子競賽奠定良好的基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

通過對DSP應(yīng)用技術(shù)理論教學(xué)和實驗教學(xué)的教學(xué)改革，大幅度地提升了課堂教學(xué)和實驗教學(xué)的整體教學(xué)效果，達(dá)到了理論教學(xué)與實踐教學(xué)緊密結(jié)合的目的，為學(xué)生打下堅實的數(shù)字信號處理理論基礎(chǔ)，提高了他們分析問題和解決問題的能力、實踐動手能力、設(shè)計和創(chuàng)新能力。隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的快速發(fā)展，我門需要緊跟時代步伐，不斷改進(jìn)DSP技術(shù)這門課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)形式，培養(yǎng)出合格的有技術(shù)、有創(chuàng)新能力的應(yīng)用性人才。

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Abstract: DSP application technology is a professional course with engineering, technical and practical. In this paper,combining the current actual situation of DSP application technology teaching in our school, we carry on the teaching reform of DSP application technology based on teaching situation and characteristics of curriculum, which includes theoretical teaching reform and practical teaching reform. The teaching reform improves the whole course teaching effect and achieves the closely combination of theoretical teaching and practical teaching.

Key words: DSP application technology; teaching reform; research and exploration

Research and exploration on teaching reform of DSP application technology

Ye Qing, Huang Ming, Song Peng
North China university of technology, Beijing, 100144, China

2010-10-19

葉青，碩士，講師。

北方工業(yè)大學(xué)2010年教育教學(xué)改革項目。