曹旭東，李卓然

摘要：逐步推進專業(yè)型碩士研究生的培養(yǎng)是國家研究生教學改革的新模式。專業(yè)型研究生培養(yǎng)更注重實踐環(huán)節(jié)，強調(diào)將課堂教學中的理論知識和實際工程需要相結(jié)合。為適應專業(yè)型研究生的培養(yǎng)模式，專碩研究生必修課《DSP芯片原理及應用》課程在原有的教學模式基礎(chǔ)上改革教學模式。在課堂教學環(huán)節(jié)、實驗實踐教學環(huán)節(jié)和深化應用環(huán)節(jié)，強調(diào)注重理論與工程實踐緊密結(jié)合的教學理念。各個不同教學實踐階段層層深入，探索適應專業(yè)型研究生的教學培養(yǎng)模式，培養(yǎng)知識、能力及素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的創(chuàng)新型專業(yè)碩士人才。

關(guān)鍵詞：全日制專業(yè)學位研究生；DSP；實踐創(chuàng)新能力

中圖分類號：G643 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）24-0047-02

近幾年來，隨著研究生招生的教學改革，我校陸續(xù)招收了相當數(shù)量的全日制專業(yè)學位研究生。在專業(yè)碩士研究生培養(yǎng)上，分為三個階段。課堂教學階段，從研究生入學到次年的五月，主要任務是掌握專業(yè)基礎(chǔ)理論知識，培養(yǎng)基本專業(yè)實踐技能?，F(xiàn)場實踐階段，從五月份開始到年底，大約8～10個月的時間，這一階段，主要是專業(yè)型研究生將在學校學習的理論知識和現(xiàn)場工作站實際工作實踐相結(jié)合，進一步提高和培養(yǎng)實踐技能和創(chuàng)新能力。深化提高階段，這一階段，在前兩個階段完成的基礎(chǔ)上，在現(xiàn)場導師和學校導師共同指導下，結(jié)合在校的理論知識和實踐技能，同工作站工程需要緊密結(jié)合，完成高水平的專業(yè)碩士論文。從專業(yè)型碩士的培養(yǎng)過程可以看出，專業(yè)型研究生培養(yǎng)更注重實踐環(huán)節(jié)，強調(diào)將課堂教學中的理論知識和實際工程需要相結(jié)合，側(cè)重培養(yǎng)學生綜合設計能力和科技實踐創(chuàng)新能力。為配合專業(yè)碩士研究生的培養(yǎng)需求，在專業(yè)型研究生的課程教學上需要作出相應的改革。

一、專業(yè)碩士《DSP芯片原理及應用》課程改革

《DSP芯片原理及應用》課程作為信號與通信工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課，為適應專業(yè)型研究生的培養(yǎng)模式，有必要在原有的教學模式基礎(chǔ)上，改革教學模式，強調(diào)注重理論與工程實踐緊密結(jié)合的教學理念。在課堂教學環(huán)節(jié)，通過引入實際工程應用實例，接觸實際科研項目中的設計開發(fā)產(chǎn)品，使學生了解所學知識的應用價值，激發(fā)學生的學習興趣，加深學生對DSP理論知識的理解。在實驗實踐教學環(huán)節(jié)，由專業(yè)課教師指導，學生設計為主，帶動學生自己設計DSP課程的實驗開發(fā)平臺，啟發(fā)學生的思維。在深化提高階段，將DSP課程教學與科技創(chuàng)新和實際工程項目研發(fā)相結(jié)合，鼓勵學生積極參與和DSP類相關(guān)的設計競賽、科技開發(fā)活動，在實際工程設計中去應用DSP技術(shù)，創(chuàng)造性的熟練掌握DSP技術(shù)，進而培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。通過在不同教學實踐階段層層深入，探索適應專業(yè)型研究生的培養(yǎng)模式，逐步深化提高學生對DSP技術(shù)的理解及應用能力，真正使專業(yè)碩士研究生掌握DSP技術(shù)，提高學生解決實際問題的能力。培養(yǎng)知識、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，厚基礎(chǔ)、強能力及高素質(zhì)的創(chuàng)新型專業(yè)碩士人才。

二、全日制專業(yè)學位研究生《DSP芯片原理及應用》改革實施計劃

DSP芯片技術(shù)是專門用于在硬件上實現(xiàn)各類數(shù)字信號處理算法的微處理器控制和運算技術(shù)，由于其運行速度快，能夠?qū)崿F(xiàn)各種復雜算法，在石油勘探、地震資料數(shù)字處理、語音通訊、圖像處理、網(wǎng)絡傳輸?shù)雀鱾€領(lǐng)域都得到了廣泛應用?！禗SP芯片原理及應用》課程的特點是涉及的硬件結(jié)構(gòu)復雜，應用算法理論抽象[1]，學生學習起來常常感到難學、難懂，學了也不會用。因此，如何結(jié)合專業(yè)碩士課程教學自身的特點、探索行之有效的針對專業(yè)碩士特點的DSP課程教學實踐方法，是我們在課程教學中亟待解決的問題。

1.改革理論課堂教學方法，將理論知識與實際工程設計應用緊密結(jié)合，加深學生對DSP理論的理解。作為石油大學電子專業(yè)的教師，在應用DSP技術(shù)進行石油勘探儀器開發(fā)上有許多成功的設計項目，如大慶油田的井地電位成像監(jiān)測系統(tǒng)、基于DSP F2812的開關(guān)磁阻電機設計、過套管電阻率測量儀開發(fā)設計，等等，都是應用DSP處理器進行設計的成功范例。在課堂理論教學中，通過具體工程設計實踐幫助學生解讀DSP抽象的理論。以DSP存儲結(jié)構(gòu)的知識點為例：“TMS320F2812處理器的外部接口（XINTF）映射到5個獨立的存儲空間，訪問相應存儲空間時，通過XZCS2片選信號完成”。學生對于DSP外部數(shù)據(jù)擴展存儲空間始終感到很抽象，涉及到具體DSP外存的擴展技術(shù)，很多同學更是不知道其在技術(shù)上如何實現(xiàn)。我們在教學中，結(jié)合我們大慶橫向科研項目“井地電位成像技術(shù)”，數(shù)據(jù)存儲實際設計案例講解，在講解中，學生不僅了解了DSP外部存儲結(jié)構(gòu)特點，而且也能夠獨立應用DSP外部數(shù)據(jù)存儲器擴展技術(shù)，更易于專業(yè)碩士研究生理解和掌握。

2.在DSP課程實驗環(huán)節(jié)上，多給學生實踐動手機會，鼓勵學生自己動手設計DSP實驗系統(tǒng)，豐富綜合性、設計性實驗內(nèi)容，提高基于DSP處理器的系統(tǒng)設計能力?！禗SP芯片原理及應用》課程是在學生完成《微機原理及應用》、《數(shù)字信號處理》等專業(yè)課后開設的綜合性及實踐性較強的一門課程，應該說學習這門課的專業(yè)研究生具備一定水平的硬件設計能力。因此，在DSP課程教學實驗平臺如何構(gòu)建這一環(huán)節(jié)上，除了沿襲原有的實驗方案，做一些基礎(chǔ)性、驗證性的實驗外，還應積極鼓勵學生組成課外科研小組，自己設計DSP教學實驗箱。在設計中，由DSP課程專業(yè)課教師指導，教師為學生提供設計電路資料、開發(fā)板程序等資源，研究生根據(jù)老師提供的信息資料，自己設計電路板，開發(fā)程序。教師根據(jù)學生設計的作品，提出修改意見，并最終完成DSP F2812教學用實驗箱的設計及開發(fā)。目前，該實驗箱在DSP課程綜合設計中廣泛使用，實驗箱在使用中出現(xiàn)的問題、故障均由學生自己維護完成。除此以外，在課程的實驗的安排上，力圖增加更多綜合性、設計性實驗內(nèi)容，實驗內(nèi)容不僅包括DSP課程本身的知識點，而且力求在實驗設計上，將前期課程的知識得到綜合和應用，真正提高實驗的設計性和綜合性。例如，我們在實驗內(nèi)容上增加“應用DSP技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及濾波算法”，實驗中不僅包括應用DSP片上數(shù)據(jù)采集資源ADC完成高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)，同時把《數(shù)字信號處理》課程中高低通濾波算法、FFT運算等理論加以通過DSP芯片應用綜合[2]，使學生在學習DSP課程同時，對相關(guān)課程的理解和應用也得到提高，電子技術(shù)的綜合設計和應用水平達到提高。設計“DSP硬件設計技術(shù)結(jié)合計算機高端編程技術(shù)VC++”的綜合實踐，DSP技術(shù)與MCU綜合應用的綜合設計等，通過大量實驗，不僅可以幫助學生加深對DSP知識結(jié)構(gòu)的理解，而且可以提高基于DSP處理器的系統(tǒng)設計能力，培養(yǎng)學生的實際動手能力，激發(fā)其學習興趣和創(chuàng)新精神。endprint

3.將DSP課程教學與科技創(chuàng)新和實際工程項目研發(fā)相結(jié)合，鼓勵專業(yè)研究生積極參與和DSP類相關(guān)的設計競賽、科技開發(fā)活動，在實際工程設計中去應用DSP技術(shù)，創(chuàng)造性地熟練掌握DSP技術(shù)，進而培養(yǎng)專業(yè)研究生的實踐創(chuàng)新能力[3]。專業(yè)碩士研究生在培養(yǎng)中更為注重學生的實踐動手能力和科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)。針對專業(yè)碩士研究生的特點，我們提倡在工程應用中提高學生DSP技術(shù)應用水平。首先，鼓勵學生在工程設計中，應用DSP技術(shù)。DSP技術(shù)是當前最為先進的現(xiàn)代電子系統(tǒng)設計開發(fā)技術(shù)，在科技創(chuàng)新和實際工程設計中應用DSP技術(shù)，能夠達到事半功倍的效果。學生通過工程應用DSP技術(shù)，加深對DSP的深化理解，提高自身應用DSP的技術(shù)水平。其次，以工程項目中設計應用為基礎(chǔ)，積極參與和DSP相關(guān)的設計競賽及科技創(chuàng)新活動，提升自身的設計水平和創(chuàng)新能力。在校專業(yè)碩士研究生完成的設計系統(tǒng)中，其中，基于TMS320F2812的內(nèi)燃機電子調(diào)速系統(tǒng)獲TI杯DSP設計競賽創(chuàng)新獎，基于DSP處理器的鉆井仿真系統(tǒng)獲挑戰(zhàn)杯二等獎。

在近幾年的專業(yè)研究生培養(yǎng)上，我們按照上述思路做了初步嘗試，在學生完成第一學年研究生課程后，在工作站的安排和實踐題目的選擇上，有針對性地給學生安排應用DSP技術(shù)實現(xiàn)的相關(guān)工程項目。以華北油田工作站為例，我們選擇了油田通信公司作為專業(yè)碩士學習實踐的工作站。在工作站實踐課題的選擇上，我們?yōu)閷W生選擇的題目是“智慧油田物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)研究”方向，實踐內(nèi)容既涉及應用到課堂中所講授的DSP技術(shù)，又與當前較為熱門的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有機結(jié)合，真正做到了學以致用。

參考文獻：

[1]張衛(wèi)寧.DSP原理與應用的教學要點及方法討論[J].實驗技術(shù)管理，2007，（24）.

[2]俞一彪.電子信息類本科DSP教學實踐與探索[J].理工高教研究，2006，（4）.

[3]朱紅，周競學，張紅光，等.構(gòu)建適合創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實踐教學環(huán)境[J].實驗技術(shù)與管理，2006，23（9）：19-22.

作者簡介：曹旭東（1968-），男，遼寧錦州人，中國石油大學（北京）地球物理與信息工程學院副教授，主講研究生“DSP芯片原理及應用”課程，研究方向：主要從事DSP、SOPC、ARM等嵌入式微處理器的應用技術(shù)研究、計算機軟件系統(tǒng)設計及石油物探、測井儀器的研制。endprint