工程教育認(rèn)證背景下的DSP原理及應(yīng)用教學(xué)改革探討

侯周?chē)?guó) 李石林 姚毅

摘 要：為實(shí)現(xiàn)工程教育認(rèn)證的培養(yǎng)目標(biāo)，在電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程《DSP原理及應(yīng)用》課程的教學(xué)中實(shí)施CDIO工程教育理念，從教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程考核等環(huán)節(jié)進(jìn)行DSP課程教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的方法和能力，切實(shí)有效地提高了學(xué)生DSP技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用能力和專(zhuān)業(yè)工程素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：DSP原理及應(yīng)用;工程教育認(rèn)證;教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 ????????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

DSP原理及應(yīng)用是電子信息專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)課程，課程教學(xué)內(nèi)容包括 DSP 芯片技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)、DSP 芯片硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、開(kāi)發(fā)工具及軟件語(yǔ)言介紹、DSP 軟件與硬件開(kāi)發(fā)過(guò)程、應(yīng)用開(kāi)發(fā)舉例、軟件仿真與硬件仿真等，內(nèi)容繁雜。我校本類(lèi)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)32課時(shí)理論、16學(xué)時(shí)實(shí)踐的“DSP原理及應(yīng)用”課程，基本針對(duì)的是工控類(lèi)應(yīng)用較多的TMS320F2833X系列芯片，目的是使學(xué)生進(jìn)一步掌握MCU等的原理及開(kāi)發(fā)應(yīng)用。市場(chǎng)上有關(guān)DSP的專(zhuān)用芯片種類(lèi)繁多，因此教材也各有側(cè)重點(diǎn)，授課涉及到的知識(shí)點(diǎn)多且繁雜，給授課過(guò)程帶來(lái)了挑戰(zhàn)：（1）硬件種類(lèi)多，導(dǎo)致部分知識(shí)點(diǎn)缺乏普遍性;因此要求更多的備課準(zhǔn)備;（2）課時(shí)不足，授課進(jìn)度必須加快;（3）更多情形是開(kāi)大班課，課后師生之間交流少，學(xué)生很難提出具體的問(wèn)題，因此也難以發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力;（4）單一的考核手段導(dǎo)致忽視過(guò)程性評(píng)價(jià)。

隨著中國(guó)正式加入《華盛頓協(xié)議》，高等教育對(duì)電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)提出了新的要求：學(xué)生必須具備良好的專(zhuān)業(yè)學(xué)科知識(shí)和工程系統(tǒng)構(gòu)建與協(xié)調(diào)能力。傳統(tǒng)的工科課程教育模式有落后于教育發(fā)展需要的危險(xiǎn)，因此借鑒國(guó)際工程教育的CDIO理念，利用“金課”建設(shè)思維方式，推動(dòng)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的工程化實(shí)踐能力和職業(yè)素質(zhì)，制定明確的實(shí)踐目標(biāo)和考核機(jī)制，以便形成一個(gè)融基礎(chǔ)理論、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、工程實(shí)踐為一體的系統(tǒng)培養(yǎng)機(jī)制，讓學(xué)生在本課程的基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)踐開(kāi)發(fā)能力、工程創(chuàng)新能力等得到均衡提高，在未來(lái)職場(chǎng)更具有專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)。

1工程教育認(rèn)證下的課程要求及教學(xué)模式

工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的畢業(yè)要求的達(dá)成度是通用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)的核心所在。本課程堅(jiān)持工程教育理念和以能力培養(yǎng)為目標(biāo)的CDIO理念，重構(gòu)教學(xué)目標(biāo)，支撐畢業(yè)要求（12條）的分析如下：靈活運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)用于解決電子信息工程問(wèn)題;綜合運(yùn)用所學(xué)，通過(guò)文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜電子信息工程問(wèn)題，以獲得有效結(jié)論;能夠針對(duì)復(fù)雜電子信息工程問(wèn)題設(shè)計(jì)解決方案，并能夠體現(xiàn)創(chuàng)新和綠色制造意識(shí);能夠基于科學(xué)原理針對(duì)復(fù)雜電子信息工程問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)研究和有效分析，得出合理科學(xué)的結(jié)論;使用相關(guān)現(xiàn)代工具對(duì)復(fù)雜電子信息工程問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)和模擬。

DSP原理及應(yīng)用課程內(nèi)容體系繁雜，教學(xué)過(guò)程：理論基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生入門(mén)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)花功夫，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目大投入。在超星慕課平臺(tái)搭建線上學(xué)習(xí)資源，督促大家學(xué)習(xí)線上資源，授課過(guò)程中多進(jìn)行項(xiàng)目仿真演示，要求學(xué)生積極完成實(shí)驗(yàn)（踐）項(xiàng)目。

1.1基本理論采用講授法

基本介紹DSP的概述及發(fā)展歷程到DSP最小硬件系統(tǒng)組成開(kāi)始，帶領(lǐng)大家從官網(wǎng)獲取DSP芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)、查閱數(shù)據(jù)手冊(cè);介紹DSP其上電順序、各類(lèi)接口引腳定義等，要求學(xué)生用DXP2004完成一款芯片的最小系統(tǒng)搭建，并要求學(xué)生了解同系列其他芯片的特點(diǎn)和主要用途。

1.2實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)仿真演示法

DSP的實(shí)驗(yàn)中需要用到CCS軟件，因此在給學(xué)生示范后，必須要求學(xué)生主動(dòng)去探索以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，學(xué)生先依葫蘆畫(huà)瓢，掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵，再探索新的解決方案或者實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。此方式能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生解決問(wèn)題的能力。如針對(duì)F2833x的時(shí)鐘、中斷、IO口及各類(lèi)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解;讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練中加強(qiáng)對(duì)硬件邏輯的理解。整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程設(shè)置最簡(jiǎn)單的LED燈閃爍、定時(shí)器中斷、PWM模塊、DMA、ADC等項(xiàng)目，先考查學(xué)生對(duì)GPIO、定時(shí)器、PWM、DMA和ADC等單個(gè)功能模塊的配置及其函數(shù)調(diào)用，再考查學(xué)生對(duì)多種功能模塊綜合應(yīng)用能力，如矩陣鍵盤(pán)、電子時(shí)鐘、液晶模塊、EEPROM數(shù)據(jù)讀寫(xiě)等項(xiàng)目。

1.3項(xiàng)目實(shí)施任務(wù)驅(qū)動(dòng)法

在項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)應(yīng)用方面加大教師精力的投入，實(shí)踐訓(xùn)練中將學(xué)生以每組3～5人進(jìn)行分組，形成“任務(wù)主線、教師主導(dǎo)、學(xué)生主體”的任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式，設(shè)置溫度采集、交通信號(hào)燈、數(shù)字濾波器和步進(jìn)電機(jī)調(diào)速等任務(wù)，督促學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作熟練掌握DSP項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)流程，每組利用課后時(shí)間分工完成至少一個(gè)項(xiàng)目，包括總體規(guī)劃、硬件使用、程序設(shè)計(jì)、代碼編寫(xiě)、系統(tǒng)調(diào)試、測(cè)試、報(bào)告撰寫(xiě)等工作。

2考核手段實(shí)施

DSP原理及應(yīng)用課程的考核能看出學(xué)生對(duì)知識(shí)體系的掌握程度，原有考核基本是單一課程考試模式，（下轉(zhuǎn)第138頁(yè)）（上接第136頁(yè)）難以綜合體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，改革后的考核評(píng)價(jià)方案較好的體現(xiàn)了學(xué)習(xí)的過(guò)程性評(píng)價(jià)。理論部分采用閉卷的卷面方式考核，主要涉及DSP技術(shù)的相關(guān)概念，占總成績(jī)的50%，過(guò)程性評(píng)價(jià)占總成績(jī)的50%。過(guò)程性評(píng)價(jià)關(guān)注課外學(xué)習(xí)效果、課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程等，評(píng)價(jià)主體涵括學(xué)生自評(píng)、互評(píng)、教師評(píng)價(jià)等多種形式，權(quán)值方面主要體現(xiàn)學(xué)生自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)及項(xiàng)目效果;同時(shí)為避免項(xiàng)目抄襲及結(jié)果的重復(fù)，可以在項(xiàng)目文稿提交時(shí)，要求學(xué)生隨機(jī)解釋3到5行代碼不等，考查學(xué)生是否真實(shí)參與項(xiàng)目訓(xùn)練。過(guò)程考核實(shí)施過(guò)程中，具體的考核評(píng)價(jià)改革操作細(xì)則見(jiàn)表1所示。

考核方式和內(nèi)容的改革雖然加大了教師團(tuán)隊(duì)的課余工作量，但有效提高了學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，改革符合工程教育認(rèn)證要求的趨勢(shì)，同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，更好地培養(yǎng)和提高了學(xué)生工程職業(yè)素養(yǎng)。

3結(jié)論

提高課程的教學(xué)質(zhì)量對(duì)培養(yǎng)新時(shí)代高等教育國(guó)際化背景下的應(yīng)用型工程人才具有重要意義。通過(guò)對(duì)教學(xué)情況及問(wèn)題的梳理分析，從教學(xué)達(dá)成度、教學(xué)過(guò)程、考核方式等三個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)改革與探索，有效的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、提高學(xué)習(xí)效率，盡可能地調(diào)動(dòng)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為學(xué)生從事DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)工作、解決復(fù)雜工程問(wèn)題打下良好的基礎(chǔ);同時(shí)為電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的工程教育認(rèn)證教學(xué)改革提供科學(xué)依據(jù)，為建設(shè)打造DSP原理及應(yīng)用金課打下較好的基礎(chǔ)。

基金項(xiàng)目：2017年湖南人文科技學(xué)院教改項(xiàng)目：基于“應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)目標(biāo)”的電路系列課程教學(xué)模式和考核方法的研究（RKJGZ1711）。

作者簡(jiǎn)介：侯周?chē)?guó)（1977- ），男，漢族，湖南隆回人，博士，湖南人文科技學(xué)院信息學(xué)院，副教授，研究方向：射頻識(shí)別技術(shù)測(cè)試，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用。

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