管 芳，胡鴻志，郭 慶

（桂林電子科技大學(xué)，廣西 桂林 541004）

社會發(fā)展已經(jīng)進入以信息技術(shù)為核心的知識經(jīng)濟時代，信息化是社會發(fā)展的必然趨勢，信息化水平已成為國家綜合實力的重要標志，信息技術(shù)則是信息化的決定性要素之一。數(shù)字信號處理是采用數(shù)字計算的方式表示和處理信號的理論與技術(shù)，數(shù)字信號處理課程是目前國內(nèi)高校通信工程和電子信息類專業(yè)的必修課程［1］。DSP既是數(shù)字信號處理技術(shù)（Digital Signal Processing）的縮寫，也可以表示數(shù)字信號處理器（Digital Signal Processor）［2］。DSP技術(shù)是尖端科技和研究熱點，廣泛應(yīng)用于圖像及語音處理、通信和雷達等軍事領(lǐng)域。學(xué)生對DSP技術(shù)的興趣日趨濃厚，同時DSP技術(shù)人才的市場需求也是持續(xù)增長。因此，研究與創(chuàng)新DSP課程的教學(xué)方法具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

一、DSP課程教學(xué)特點

DSP課程教學(xué)目標主要是讓學(xué)生掌握DSP的硬件結(jié)構(gòu)和基本原理，特別是存儲空間結(jié)構(gòu)、尋址方式和COFF（通用目標文件格式）；熟悉DSP的指令系統(tǒng)和仿真開發(fā)技術(shù)；了解DSP在傅里葉分析、數(shù)字濾波和多媒體處理等領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的實踐能力，為學(xué)生從事DSP設(shè)計和研發(fā)奠定堅實的基礎(chǔ)。

DSP誕生于20世紀80年代，伴隨著全球性的新技術(shù)革命，DSP技術(shù)在三十多年的時間里得到迅猛的發(fā)展。DSP技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展起步相對較晚，而DSP課程授課內(nèi)容則主要是基于TI的C2000或C5000系列芯片，在多數(shù)的理工類高校屬于新興課程。因此，DSP課程教學(xué)方法通常是繼承了《單片機原理及應(yīng)用》課程的教學(xué)模式。DSP與單片機存在一定的共通之處，特別是TI的C2000系列DSP表現(xiàn)得更加明顯，然而DSP也有許多不同于單片機的獨特之處。

1.硬件架構(gòu)獨特

DSP是為數(shù)字信號處理算法設(shè)計的微處理器，采用了哈佛總線結(jié)構(gòu)和硬件乘法器，指令系統(tǒng)也進行了針對性設(shè)計，具備高速數(shù)字運算和數(shù)據(jù)存取能力。DSP的學(xué)習(xí)重點不僅包括CPU結(jié)構(gòu)和片內(nèi)外設(shè)應(yīng)用，更重要的是掌握存儲空間配置和COFF（C5000系列）、外設(shè)接口和事件管理器（C2000系列）的相關(guān)知識，這與傳統(tǒng)的單片機學(xué)習(xí)存在較大的差異。

2.課程綜合性強

DSP的學(xué)習(xí)需要較強的理論基礎(chǔ)，課程與數(shù)字邏輯、微機原理和數(shù)字信號處理等基礎(chǔ)課程有緊密的聯(lián)系，必須在掌握數(shù)字信號理論和算法的基礎(chǔ)上才能深入理解DSP架構(gòu)和指令系統(tǒng)，取得理想的學(xué)習(xí)效果［3-4］。同時DSP的學(xué)習(xí)不僅包括硬件結(jié)構(gòu)，還大量涉及軟件編程，要求學(xué)習(xí)者具備一定的軟件編程思維。

3.側(cè)重實踐應(yīng)用

DSP課程的培養(yǎng)目標，除了使學(xué)生掌握DSP的原理和應(yīng)用方法，還要培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力，具備一定的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計功底，這就要求課程的教學(xué)應(yīng)該更偏重于實踐環(huán)節(jié)，重視實驗內(nèi)容規(guī)劃和實驗平臺建設(shè)；教學(xué)團隊成員不僅要精通DSP的知識體系，還必須具備良好的工程設(shè)計素養(yǎng)。DSP技術(shù)的發(fā)展更新速度很快，教學(xué)內(nèi)容和方法也必須與時俱進。

二、DSP課程教學(xué)現(xiàn)狀

DSP課程的教學(xué)目的和內(nèi)容必須緊跟科技發(fā)展潮流，并適應(yīng)社會和市場對人才培養(yǎng)的實際需求，但是目前DSP課程的教學(xué)中仍然存在許多的不足之處。

1.教材和教學(xué)內(nèi)容選擇不夠合理

DSP課程的課時設(shè)置，通常是32學(xué)時或48學(xué)時。現(xiàn)在的DSP教材多數(shù)是以TI的官方芯片手冊為基礎(chǔ)，增加部分應(yīng)用實例構(gòu)成；教材內(nèi)容安排基本都是依照內(nèi)部結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、片內(nèi)外設(shè)應(yīng)用的模式，而并非參考DSP的特點和教學(xué)需求而編寫。DSP教學(xué)多數(shù)是按照教材結(jié)構(gòu)和內(nèi)容進行，不利于學(xué)生的理解和學(xué)習(xí)，一定程度上挫傷了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.理論教學(xué)與實踐聯(lián)系不緊

DSP課程是實踐性很強的專業(yè)課程，單純的理論教學(xué)無法達到理想的教學(xué)效果。通常DSP課程教學(xué)時間的2/3左右為理論課時，其余為實驗課時。傳統(tǒng)的理論和實踐教學(xué)內(nèi)容缺乏靈活性，同時受到實驗時數(shù)和實踐條件限制，實驗內(nèi)容多數(shù)是理論的驗證，學(xué)生重視實驗結(jié)果而忽視算法設(shè)計，缺乏對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。

3.考核方式和評價體系僵化

目前的考核方式采用期末試題考試、實驗考試和平時成績相結(jié)合的模式，實際上主要考核的是學(xué)生對教材內(nèi)容的熟悉程度，無法充分體現(xiàn)學(xué)生的應(yīng)用水平和實踐能力；培養(yǎng)出的學(xué)生所掌握的理論與實際脫節(jié)，存在高分低能的現(xiàn)象。

4.學(xué)生積極性和主動性不足

由于大多數(shù)高校DSP課程的開設(shè)時間不是很長，以及本科培養(yǎng)計劃調(diào)整等原因，DSP課程難以比擬《單片機原理及應(yīng)用》等專業(yè)基礎(chǔ)課，一般是作為選修類科目安排在大三的下半學(xué)年，或者大四的上半學(xué)年開設(shè)。在學(xué)分制本科培養(yǎng)模式下，大多數(shù)學(xué)生在大三就已經(jīng)修滿了選修學(xué)分，缺乏選修D(zhuǎn)SP課程的內(nèi)在動力；部分學(xué)生選修D(zhuǎn)SP課程，其出發(fā)點也并非是自身興趣；另外，近年本科畢業(yè)生就業(yè)壓力比較大，學(xué)生投入考研和找工作的時間相應(yīng)增加，對大四的課程教學(xué)形成一定的沖擊，造成DSP課程的到課率相對較低，同時到課學(xué)生的專注程度也受到影響，課堂教學(xué)工作開展起來比較困難。

三、課程探索與改進

國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要的頒布和實施，把教育擺在優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略地位，教育經(jīng)費的投入力度不斷增加，教學(xué)環(huán)境得到極大改善。學(xué)校實驗室目前已經(jīng)配備了充足C2000、C5000和C6000系列教學(xué)實驗平臺，為學(xué)生實驗提供了有效保障。為了改善DSP課程教學(xué)效果不理想的現(xiàn)狀，應(yīng)根據(jù)實際情況對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進行改革探索。

1.教學(xué)內(nèi)容更新和優(yōu)化

本科課程教學(xué)應(yīng)該具有一定程度的自主性，而無須拘泥于任何一本教材［5］。目前DSP教材和學(xué)習(xí)指導(dǎo)數(shù)量繁多，質(zhì)量參差不齊，選擇的教材應(yīng)該具備內(nèi)容完整、概念準確、描述明晰等特點。教學(xué)內(nèi)容并不是局限與教材，而是要根據(jù)教學(xué)目標和教學(xué)計劃，結(jié)合最新的DSP技術(shù)發(fā)展，突出C2000和C5000等不同系列DSP的學(xué)習(xí)重點和難點。另一方面，在有限的課堂教學(xué)時間內(nèi)，不可能詳細講授所有的知識，而且DSP技術(shù)更新發(fā)展迅速，選用的教材也不可能涵蓋全部的知識體系?？梢栽诮虒W(xué)過程中，適當(dāng)?shù)亟o出相關(guān)的參考文獻或關(guān)鍵詞，讓學(xué)生在課后通過網(wǎng)絡(luò)查閱資料和瀏覽論壇網(wǎng)頁，通過自學(xué)拓展知識面，充分調(diào)動學(xué)生的能動性，給學(xué)生自我發(fā)揮的機會，在鞏固課堂教學(xué)效果的同時鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力。

2.傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代化手段相結(jié)合

DSP技術(shù)屬于現(xiàn)代尖端科技，需要熟悉和掌握的內(nèi)容繁多，學(xué)習(xí)和運用都具有很高的難度系數(shù)，而課程授課時數(shù)相當(dāng)有限，適合于采用傳統(tǒng)板書和多媒體教學(xué)方式相結(jié)合的教學(xué)模式。DSP教學(xué)過程中，涉及CPU架構(gòu)設(shè)計、存儲空間結(jié)構(gòu)、流水線操作以及算法實現(xiàn)等，需要給學(xué)生進行課堂展示，在有限課時內(nèi)采用傳統(tǒng)的板書方法就存在一定的困難。而現(xiàn)在學(xué)校大量配置的綜合電教平臺，具備投影儀等多媒體手段，能夠有效地解決這個問題，操作簡單方便，學(xué)生也容易接受。板書與多媒體結(jié)合，可以極大地提高課堂教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

3.發(fā)揮高校資源優(yōu)勢，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情

DSP需要大量的實踐練習(xí)才能夠熟悉和掌握，而課程的授課時數(shù)畢竟是有限的，因此，需要激發(fā)學(xué)生的積極性，引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生采用DSP進行電子設(shè)計和制作［5］。充分利用學(xué)?，F(xiàn)有的資源，依托學(xué)校和TI公司共建的“數(shù)字信號處理方案實驗室”，探索教學(xué)方法改革和教學(xué)理念創(chuàng)新的途徑，通過設(shè)置開放式培訓(xùn)項目，允許學(xué)生在課余時間完成感興趣的DSP實驗項目。學(xué)校通過多年的努力和發(fā)展，學(xué)生在電子設(shè)計競賽中屢獲佳績。各類電子競賽有序開展，學(xué)生參與積極性高漲。將電子設(shè)計競賽的模式引入DSP理論及實踐培訓(xùn)中，發(fā)揮電子競賽融合多門課程知識、注重實踐動手能力和創(chuàng)新發(fā)揮的特點，根據(jù)學(xué)生的能力水平，采取提供原理圖或獨立完成設(shè)計等不同模式，引導(dǎo)和培訓(xùn)學(xué)生使用DSP設(shè)計電子作品，培養(yǎng)學(xué)生的現(xiàn)代工程思維方法。

4.改進課程考核方式

DSP課程學(xué)習(xí)既有硬件架構(gòu)，又包括算法實現(xiàn)，內(nèi)容涉及廣泛，重點在于知識綜合運用和動手實踐能力培養(yǎng)，僅從期末考試難以全面評價學(xué)生的學(xué)習(xí)和掌握情況。既然DSP學(xué)習(xí)側(cè)重于應(yīng)用，就應(yīng)該通過實踐對學(xué)生進行考核評價。在教學(xué)過程中，學(xué)校和教師應(yīng)該在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，采取工程設(shè)計和開展學(xué)科競賽等方式，全力為學(xué)生創(chuàng)造動手實踐的機會，并綜合權(quán)衡學(xué)生在實踐過程中的表現(xiàn)，以及實踐所取得的成果，給出學(xué)生的平時成績。最終的課程考核成績，是將卷面考試成績、實驗成績、平時成績以及到課率等指標結(jié)合起來，并且要加大實驗成績和平時成績的權(quán)重，有效避免死記硬背的學(xué)習(xí)方式和高分低能的現(xiàn)象。

四、結(jié) 語

隨著DSP技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，DSP課程的重要性已經(jīng)逐漸深入人心。本文受到教改項目“依托校企共建實驗室開展大學(xué)生實踐能力培養(yǎng)的研究與實踐”與“DSP課程教學(xué)改革與創(chuàng)新實踐探索”支持，針對以往DSP課程教學(xué)中存在的一些不足，提出了相應(yīng)的改進方法和建議，在實際的教學(xué)實踐中證明這些方法促進了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和教師教學(xué)水平的提高，取得了一定的成功經(jīng)驗。但是教學(xué)過程中仍然存在很多需要完善的地方，科技和社會的發(fā)展也對今后的教學(xué)工作提出了新的目標和要求。通過教學(xué)理念更新、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化和教學(xué)模式探索，為DSP課程教學(xué)水平提高和學(xué)生能力全面發(fā)展提供有力保障。

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