DSP技術(shù)課程教學(xué)方法研究與實(shí)踐

劉偉春

[摘 要] 當(dāng)前DSP技術(shù)課程匯總需要采取有效的教學(xué)方法，進(jìn)而提升教學(xué)質(zhì)量和效果，促進(jìn)課程教學(xué)發(fā)展，分析了DSP技術(shù)課程教學(xué)方法研究與實(shí)踐。

[關(guān) 鍵 詞] DSP技術(shù)課程；教學(xué)方法；研究；實(shí)踐

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2017）22-0116-02

DSP技術(shù)課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性、綜合性，知識(shí)較多且復(fù)雜。學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)也會(huì)遇到困難，這就需要教師采取有效的教學(xué)方法，幫助學(xué)生更好地掌握知識(shí)，提高教學(xué)質(zhì)量及效果。

一、DSP技術(shù)課程特點(diǎn)

（一）課程內(nèi)容多

DSP芯片集成度高，很多模塊都有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，且模塊之間具有緊密的聯(lián)系，各模塊中要學(xué)習(xí)的內(nèi)容都較多，包括有關(guān)程序設(shè)計(jì)、內(nèi)部寄存器設(shè)置，這也讓該課程有很多的學(xué)習(xí)內(nèi)容[1]。

（二）知識(shí)更新快

DSP產(chǎn)品的更新?lián)Q代很快，新的產(chǎn)品、技術(shù)以及應(yīng)用一直在進(jìn)行更新和升級(jí)。課程內(nèi)容也應(yīng)該及時(shí)地發(fā)展和更新。每個(gè)學(xué)校課程選擇使用的DSP芯片也存在差異，這是因?yàn)閷?zhuān)業(yè)定位不一樣，在教學(xué)內(nèi)容及教材上也存在差異，無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，這都為課程教學(xué)增加了難度。因此，應(yīng)該結(jié)合課程設(shè)置情況以及學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，開(kāi)展DSP教學(xué)及課外活動(dòng)，讓教師也可以外出進(jìn)行學(xué)習(xí)及交流，開(kāi)闊他們的眼界，提高他們的綜合素質(zhì)，進(jìn)而提高教學(xué)能力及水平[2]。

（三）綜合性強(qiáng)

DSP課程具有很強(qiáng)的綜合性特征，前期需要有基礎(chǔ)鋪墊，如單片機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)原理以及數(shù)字信號(hào)處理等。學(xué)習(xí)這一技術(shù)需要學(xué)生具備較強(qiáng)的硬件設(shè)計(jì)能力，能夠熟練地操作一些工具，如MATLAB、C/C++語(yǔ)言、CCS等，能夠利用這些工具進(jìn)行算法開(kāi)發(fā)及軟件設(shè)計(jì)。學(xué)生在算法開(kāi)發(fā)中對(duì)學(xué)生的能力還有要求，學(xué)生需要了解和掌握數(shù)字信號(hào)處理的理論知識(shí)以及有關(guān)算法，如，快速傅里葉變換算法、無(wú)限長(zhǎng)、有限長(zhǎng)沖激響應(yīng)濾波器算法等。

（四）具有很強(qiáng)的實(shí)踐應(yīng)用

DSP課程教學(xué)的目的就是要讓學(xué)生掌握這一技術(shù)，這也就需要課程更注重實(shí)踐環(huán)節(jié)。因此，學(xué)校應(yīng)該建立專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生可以在良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行練習(xí)，提高他們的動(dòng)手實(shí)踐能力以及創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置也需要按照由易到難的順序進(jìn)行教學(xué)，在學(xué)生初步熟悉CCS開(kāi)發(fā)環(huán)境時(shí)，要多鼓勵(lì)學(xué)生多做綜合性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的興趣。

二、DSP技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀

當(dāng)前DSP教學(xué)中仍然存在一些問(wèn)題，使得教學(xué)效果及人才培養(yǎng)效果受到限制。教學(xué)中教師也在盡力體現(xiàn)學(xué)生的主體性，要激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性，然而實(shí)際教學(xué)中情況并不是很理想，很多學(xué)生仍然看重考試、作業(yè)及練習(xí)題這些內(nèi)容，對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)缺乏重視，缺乏積極性，這就使得他們的實(shí)際應(yīng)用能力不足，無(wú)法得到有效提高。學(xué)生的DSP硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)較為困難，當(dāng)前學(xué)校中都建設(shè)了DSP課程實(shí)驗(yàn)室，也添置了開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生也習(xí)慣于基于這些平臺(tái)進(jìn)行軟件編程學(xué)習(xí)，且DSP硬件設(shè)計(jì)費(fèi)用比較高，學(xué)生在承受上有一定難度，這些也影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。另外，學(xué)生對(duì)DSP軟件開(kāi)發(fā)的掌握也不夠。這一課程中，C語(yǔ)言是一個(gè)主要的開(kāi)發(fā)工具，一些學(xué)生的基礎(chǔ)不夠好，編程注重結(jié)構(gòu)，忽視了在調(diào)試中提高編程能力，使得學(xué)生的軟件設(shè)計(jì)能力沒(méi)有得到提高。因此，需要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)規(guī)律，提高他們的實(shí)踐能力。

三、DSP技術(shù)課程教學(xué)方法研究與實(shí)踐

（一）多角度、多層面教學(xué)

DSP處理器速度快且操作靈活，其具有先進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，即1條程序總線、3條數(shù)據(jù)總線和4條地址總線，還具有豐富的片內(nèi)外設(shè)、專(zhuān)門(mén)硬件邏輯的CPU、專(zhuān)用的指令集以及高容量的片內(nèi)存儲(chǔ)器。DSP中有很多教學(xué)內(nèi)容，包括CCS開(kāi)發(fā)工具應(yīng)用、匯編程序設(shè)計(jì)、硬件資源、特殊的指令系統(tǒng)、高級(jí)語(yǔ)言編程。學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)會(huì)遇到困難，為了提高教學(xué)的有效性，在教學(xué)中可以采取多層面、多角度的教學(xué)方法，讓學(xué)生可以全面掌握有關(guān)重要技術(shù)。多層面就是對(duì)各種內(nèi)容實(shí)現(xiàn)多層面教學(xué)，具體層面包括學(xué)生層次分類(lèi)、內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)以及院系資源教師水平等。多角度包括學(xué)生應(yīng)試與就業(yè)、理論實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、與其他課程內(nèi)容關(guān)聯(lián)角度等[3]。二者相互補(bǔ)充，共同發(fā)展，進(jìn)而可以有效提高DSP教學(xué)效果及質(zhì)量。采取因材施教方法，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分類(lèi)培養(yǎng)、實(shí)踐及考核，可以讓學(xué)生在現(xiàn)有基礎(chǔ)上都能得到發(fā)展，提高人才培養(yǎng)的有效性。

1.教學(xué)內(nèi)容分層設(shè)計(jì)

教師需要結(jié)合學(xué)生情況，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)的分層設(shè)計(jì)，教師需要認(rèn)真推敲教學(xué)細(xì)節(jié)，將所有教學(xué)資源進(jìn)行有效組合，課程教研組需要對(duì)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，在這一過(guò)程中體現(xiàn)的就是分層設(shè)計(jì)思路。一共可以分成4個(gè)層次，第一層是基礎(chǔ)層，也就是必須層，教學(xué)內(nèi)容需要包括軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)等一些基礎(chǔ)的教學(xué)內(nèi)容；第二層是進(jìn)階層，是在第一層的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，并為下一層做好鋪墊，這一層次教學(xué)內(nèi)容主要是實(shí)驗(yàn)以及課程設(shè)計(jì)，有一些必修的知識(shí)點(diǎn)，剩下的則是選修，需要將理論和實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，提高學(xué)生的DSP工程技能水平；第三層是創(chuàng)新層，這一層也是選修層，主要內(nèi)容就是課程設(shè)計(jì)，要對(duì)學(xué)生的DSP工程應(yīng)用能力進(jìn)行培養(yǎng)，提高他們的科研創(chuàng)新能力，培養(yǎng)出優(yōu)秀的工程師；第四層是課外學(xué)習(xí)補(bǔ)充層，同樣也屬于選修層，教師要給學(xué)生提供相應(yīng)的教學(xué)資源，如網(wǎng)址、自學(xué)資料等，讓學(xué)生可以提升他們的自學(xué)能力，也是在拓展和豐富學(xué)生的知識(shí)面。在實(shí)際教學(xué)中，通過(guò)案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法，結(jié)合競(jìng)賽題目、電子設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)賽、課程設(shè)計(jì)等，使用提出、分析、解決問(wèn)題的教學(xué)方法，讓學(xué)生可以學(xué)有所用，增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)效果。

2.分類(lèi)培養(yǎng)

DSP技術(shù)課程教學(xué)中，學(xué)生的專(zhuān)業(yè)也是不一樣的，在設(shè)置選修課時(shí)就需要根據(jù)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案進(jìn)行分類(lèi)，結(jié)合專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，比如，偏向控制技術(shù)的教學(xué)班級(jí)，像電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，在設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容時(shí)就需要注重控制領(lǐng)域中應(yīng)用DSP技術(shù)的內(nèi)容教學(xué)；偏向于通信技術(shù)的班級(jí)，像電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)，教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)就應(yīng)該是通信領(lǐng)域中要用到的DSP內(nèi)容；而偏向于多媒體處理技術(shù)的班級(jí)，像研究生教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容方面就需要注重多核DSP內(nèi)容教學(xué)。在分類(lèi)培養(yǎng)中，根據(jù)學(xué)生的需求進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生可以結(jié)合自己的學(xué)習(xí)需求在學(xué)習(xí)自己班級(jí)內(nèi)容基礎(chǔ)上，也可以和其他班級(jí)一起學(xué)習(xí)，并且進(jìn)行考核。

3.分層實(shí)踐

每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)期望都存在差異，因此，在教學(xué)內(nèi)容分層設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，還需要實(shí)行實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的分層設(shè)計(jì)，培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)踐能力，讓那些有能力、有期望的學(xué)生可以獲得有效的培養(yǎng)，發(fā)展成DSP工程師，可以分成三層。第一層是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)的要求及設(shè)計(jì)要對(duì)學(xué)生的基本DSP應(yīng)用能力進(jìn)行有效培養(yǎng)；第二層是進(jìn)階實(shí)驗(yàn)，這一層中分成兩部分，包括進(jìn)階實(shí)驗(yàn)及選做課程設(shè)計(jì)，前者是為了鞏固和提高選修學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，后者是為了對(duì)那些有能力的學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)，提高他們的工程實(shí)踐能力。這一層實(shí)驗(yàn)中有多種類(lèi)型，如系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、軟件、硬件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等，學(xué)生可以結(jié)合自己的情況選擇類(lèi)型；第三層是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，這一層面中，學(xué)生需要組隊(duì)，每隊(duì)人數(shù)兩至三人，學(xué)生可以結(jié)合自己的興趣進(jìn)行課題選擇，基礎(chǔ)DSP的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要對(duì)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力進(jìn)行培養(yǎng)，在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神也會(huì)得到提升。課題的題目由課程教研組制定，課題內(nèi)容需要每年更新。在教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的時(shí)間是有限的，DSP開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室可以為分層實(shí)踐提供保證。

4.分層考核

考核是教學(xué)中不可缺少的一部分，其可以讓學(xué)生投入學(xué)習(xí)中，讓學(xué)生可以深入研究，還可以激勵(lì)學(xué)生提高自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力。DSP技術(shù)的考核分為理論及實(shí)踐考核，但是通常實(shí)踐成績(jī)比重較低，以前的考核只是對(duì)基礎(chǔ)層及創(chuàng)新層進(jìn)行，這就使得學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力，缺乏深入實(shí)踐及學(xué)習(xí)的積極性。因此，需要改變考核分值分布，讓更多的學(xué)生選擇創(chuàng)新層，除了基礎(chǔ)層外，剩下兩個(gè)層面的選修部分實(shí)踐教學(xué)是開(kāi)放的，學(xué)生可以選擇旁聽(tīng)。

（二）理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合

在課程教學(xué)中，在講授理論知識(shí)時(shí)，可以加入實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師可以在教學(xué)中應(yīng)用實(shí)驗(yàn)演示，這樣也可以讓理論教學(xué)不再單一，課堂教學(xué)變得更加生動(dòng)。當(dāng)前市場(chǎng)上DSP實(shí)驗(yàn)箱中只看重實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容中的簡(jiǎn)單功能，沒(méi)有重視實(shí)驗(yàn)的實(shí)用性及拓展性，這就使得學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)只是單純地為了完成任務(wù)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中缺乏主動(dòng)性和積極性。在教學(xué)中，比如，在講授小型項(xiàng)目時(shí)，教師在教學(xué)過(guò)程中為學(xué)生展示講解DSP技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程、軟件和硬件設(shè)計(jì)中排錯(cuò)的方法等，這也讓學(xué)生有更清晰的學(xué)習(xí)目的，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，也可以積極主動(dòng)地去嘗試研究開(kāi)發(fā)一些DSP的相關(guān)作品。

（三）鼓勵(lì)學(xué)生參與競(jìng)賽科研

當(dāng)前社會(huì)對(duì)人才的要求越來(lái)越高，因此，為了讓學(xué)生符合社會(huì)需求，提高他們的競(jìng)爭(zhēng)力，就需要提升他們的綜合素質(zhì)，特別是電子信息工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生，需要注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)和提高，DSP也是電子信息領(lǐng)域中都要掌握的一門(mén)技術(shù)。這就需要根據(jù)科研實(shí)際情況，能夠吸納一些優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)入研究室中，讓他們也參與到科研中，要多鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)多樣的方式對(duì)自己的創(chuàng)新思維以及動(dòng)手能力進(jìn)行培養(yǎng)，如社會(huì)調(diào)查、技術(shù)交流、學(xué)術(shù)講座等。通過(guò)實(shí)施這些教學(xué)方法，可以有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓他們積極地參與到創(chuàng)新型競(jìng)賽活動(dòng)中，如全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)等。學(xué)生可以在競(jìng)賽中獲得較好的成績(jī)，這也可以幫助學(xué)生找到理想的工作，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

（四）利用多媒體輔助教學(xué)

該課程具有器件復(fù)雜的顯著特征，其算法靈活，授課的難度比較大，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)效果并不是很理想，因此，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)效果，教師可以在教學(xué)中應(yīng)用多媒體計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，這樣做可以讓抽象的概念及難點(diǎn)內(nèi)容直觀地展示給學(xué)生，學(xué)生理解起來(lái)也會(huì)變得容易，知識(shí)展示也會(huì)變得生動(dòng)形象，可以有效增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)效果，為學(xué)生提供全方位的交互環(huán)境，學(xué)生在這樣的環(huán)境下，學(xué)習(xí)興趣也會(huì)提高。比如，在講授DSP訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器的時(shí)序時(shí)，就可以依照相應(yīng)的硬件連接原理圖，通過(guò)使用動(dòng)畫(huà)形式進(jìn)行講解，進(jìn)而將控制信號(hào)有效的先后次序和生產(chǎn)效果直觀地展示給學(xué)生，學(xué)生也更容易理解和掌握。

綜上所述，DSP技術(shù)課程教學(xué)需要采用有效的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)效果，進(jìn)而促進(jìn)課程教學(xué)發(fā)展。

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