翟淵+李作進(jìn)++楊君玲

摘要：為了提高DSP課程的教學(xué)水平，對(duì)DSP課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探討，分析了課程改革的目標(biāo)及該課程存在的主要問題，從課程的教學(xué)方法、實(shí)踐方式、考核內(nèi)容以及提升教師自身能力等幾個(gè)方面對(duì)課程的教學(xué)改革方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：DSP；教學(xué)方法；實(shí)踐方式；考核內(nèi)容

中圖分類號(hào)：G44 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

數(shù)字信號(hào)處理器（digital signal processor，DSP）是對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行高速實(shí)時(shí)處理的專用處理器，它具有計(jì)算速度快、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的強(qiáng)大工具[1]。目前，隨著半導(dǎo)體工藝的提高，DSP芯片的性價(jià)比越來越高，DSP在信號(hào)處理、語音圖像、儀器儀表、醫(yī)療電子、電池管理等諸多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，相關(guān)工程領(lǐng)域?qū)SP芯片以及掌握DSP技術(shù)的人才的需求也越來越大，國內(nèi)許多高校的工科專業(yè)為研究生和本科生開設(shè)了DSP課程。

一、課程改革的目標(biāo)

DSP課程的培養(yǎng)目標(biāo)，除了使學(xué)生掌握DSP的原理及應(yīng)用方法，還要培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，要求課程的教學(xué)應(yīng)該更偏重于實(shí)踐環(huán)節(jié)，重視實(shí)驗(yàn)內(nèi)容規(guī)劃和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)。教師不僅要精通DSP的知識(shí)體系，還必須具備一定的工程設(shè)計(jì)素養(yǎng)[2]。對(duì)于DSP課程而言，教學(xué)過程中使學(xué)生不僅學(xué)到DSP軟硬件及外設(shè)應(yīng)用知識(shí)，同時(shí)也要實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)能力。虛擬仿真軟件的引入，豐富的虛擬測試儀器、儀表資源也被引入進(jìn)來，豐富的原件庫使得DSP應(yīng)用開發(fā)也可以利用仿真軟件實(shí)現(xiàn)，在虛擬仿真軟件進(jìn)行DSP應(yīng)用的開發(fā)，學(xué)生不僅掌握了DSP相關(guān)的理論知識(shí)同時(shí)也掌握了DSP實(shí)際工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)能力。這樣，學(xué)生畢業(yè)后能夠快速地在DSP相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)，真正提高學(xué)生的專業(yè)技能和素質(zhì)。

二、DSP教學(xué)存在的問題

在知識(shí)更新方面，DSP技術(shù)發(fā)展很快、比如對(duì)于C2000系列，已經(jīng)從原來TMS320F2407發(fā)展到TMS320F2812然后再到目前的TMS320F28335，DSP器件的性能以及外設(shè)已經(jīng)發(fā)生了巨大的飛躍，但一些老師還在講授TMS320F2407，很多年前的講稿還在使用，教材也選用幾年前的教材。DSP迅猛發(fā)展的新知識(shí)不能及時(shí)傳授給學(xué)生，課堂所講內(nèi)容嚴(yán)重滯后于當(dāng)前的主流技術(shù)應(yīng)用，致使學(xué)生畢業(yè)后對(duì)DSP項(xiàng)目不能迅速上手開發(fā)。

在DSP教學(xué)方面，“填鴨式”的教學(xué)方式忽略了學(xué)生的主體作用，這種教學(xué)方式對(duì)于DSP課程這種實(shí)踐性很強(qiáng)的課程顯得很不合時(shí)宜，直接導(dǎo)致DSP課程晦澀難懂。比如在講CMD文件的配置時(shí)，如果學(xué)生不理解存儲(chǔ)器映射的道理，那么CMD文件的配置只能照本宣科，只能跟著老師進(jìn)行配置，一旦自己開發(fā)項(xiàng)目則無法對(duì)CMD文件進(jìn)行正確配置。

在教學(xué)手段方面，老師講課還是以講芯片各部分的外設(shè)為主，比如對(duì)事件管理模塊這一部分為例，教師花了大量時(shí)間講解PWM的工作原理，工作方式，PWM控制器的結(jié)構(gòu)，配置寄存器等內(nèi)容，耗費(fèi)大量時(shí)間，但真正實(shí)踐還要等到同學(xué)去做實(shí)驗(yàn)才能實(shí)現(xiàn)。學(xué)生在課堂上只能聽到枯燥的原理、以及大量的寄存器及配置方式，不能和實(shí)踐相結(jié)合，難以達(dá)到理想的學(xué)習(xí)效果。

實(shí)踐操作方面，DSP課程是實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用性課程，實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生在DSP技術(shù)方面的工程應(yīng)用能力與科技創(chuàng)新能力至關(guān)重要。然而，DSP實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)需要大量的硬件設(shè)備支持，PC機(jī)，試驗(yàn)箱，仿真器，擴(kuò)展模塊等缺一不可，這些需要大量的購買和維護(hù)經(jīng)費(fèi)，難以做到滿足所有同學(xué)的需求，而幾個(gè)同學(xué)公用一套設(shè)備又往往造成只有一個(gè)同學(xué)在做，其他同學(xué)只是圍觀的情況，實(shí)踐效果變得很差，這也使得DSP的考核方式只能以最后的理論考試進(jìn)行考核，單純的理論考核很難反映出學(xué)生的DSP的學(xué)習(xí)水平。

因此，DSP課程需要在教學(xué)內(nèi)容、模式、手段和考核方法等方面進(jìn)行教學(xué)改革，虛擬仿真軟件Proteus作為功能強(qiáng)大的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的虛擬仿真平臺(tái)，已經(jīng)成為單片機(jī)原理課程教學(xué)改革的重要工具[3]。Proteus目前已經(jīng)支持DSP的開發(fā)，因此把Proteus仿真軟件引入DSP教學(xué)環(huán)節(jié)從而促進(jìn)DSP課程的教學(xué)改革顯得勢在必行。

三、DSP課程教學(xué)改革方法

（1）教學(xué)方法的改進(jìn)

如前所述，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)只傳授理論的教學(xué)方式使得課堂教學(xué)效果很差，學(xué)生難以理解，因此可通過引入虛擬仿真教學(xué)來強(qiáng)化學(xué)生的理解。老師在課堂上首先講授一些必需的知識(shí)點(diǎn)，如芯片參數(shù)、各部分外設(shè)工作原理外，其它學(xué)時(shí)可以在通過虛擬仿真軟件的演示來加深學(xué)生對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)的理解。以串口通信知識(shí)點(diǎn)為例，教師在教室里講解了串口的結(jié)構(gòu)、原理和寄存器設(shè)置等內(nèi)容后，利用虛擬仿真軟件搭建DSP的串口通信實(shí)例，通過實(shí)例程序，給學(xué)生介紹幾個(gè)寄存器的設(shè)置，并用串口實(shí)現(xiàn)通信的功能。實(shí)例運(yùn)行以后抽查學(xué)生上臺(tái)動(dòng)手操作，并讓他們通過寄存器的不同設(shè)置得到不同的波特率和通信方式，達(dá)到對(duì)串口這一知識(shí)點(diǎn)的深入理解。課后布置一個(gè)串口通信的小作業(yè)讓學(xué)生自己完成，由于虛擬仿真不需要實(shí)物，學(xué)生只要有電腦就能進(jìn)行編程操作。

（2）強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)踐能力

實(shí)踐教學(xué)對(duì)于增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)、學(xué)習(xí)和掌握理論知識(shí)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神具有重要作用。教師應(yīng)自己主持和設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，并提前發(fā)給學(xué)生，學(xué)生可提前預(yù)習(xí)以及編寫程序，到實(shí)驗(yàn)室也只是驗(yàn)證自己的程序是否正確。由于可利用電腦進(jìn)行仿真編程，因此試驗(yàn)箱的作用只是用來驗(yàn)證仿真與實(shí)驗(yàn)是否一致，Proteus仿真軟件經(jīng)過這么多年的發(fā)展已經(jīng)做到仿真和實(shí)際基本一致，不一致的情況也主要是一些時(shí)序方面，這種情況目前也極少發(fā)生。為了培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣和積極性，鍛煉和提高學(xué)生的實(shí)踐能力，還應(yīng)該在最后一次實(shí)驗(yàn)為學(xué)生設(shè)計(jì)具體的DSP項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)。把目前市場上具體的DSP項(xiàng)目引入到實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)讓學(xué)生來完成，通過DSP項(xiàng)目的開發(fā)，推進(jìn)教育教學(xué)與生產(chǎn)勞動(dòng)和社會(huì)實(shí)踐的緊密結(jié)合，使得學(xué)生畢業(yè)后能快速上手DSP產(chǎn)品的開發(fā)。

（3）突出實(shí)踐的課程考核方式

課程的考核方式作為教學(xué)的最后環(huán)節(jié)，能夠檢驗(yàn)教學(xué)的效果，但DSP課程作為實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，若采用傳統(tǒng)的閉卷考核方式則不能夠反應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，也就是會(huì)出現(xiàn)我們常說的高分低能的現(xiàn)象。因此DSP課程的期末考試擬包括兩部分：試卷的理論部分占30%，綜合性實(shí)驗(yàn)占70%。綜合性實(shí)驗(yàn)為一個(gè)具體的DSP程序設(shè)計(jì)題目，程序的編寫及最終的運(yùn)行效果在Proteus軟件上進(jìn)行，因此期末考試也安排實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，學(xué)生利用虛擬仿真軟件來檢驗(yàn)程序的正確與否。由于不需要實(shí)驗(yàn)板，也不存在實(shí)驗(yàn)板常出現(xiàn)的硬件問題，因此學(xué)校的硬件設(shè)施基本上能夠滿足考試的硬件要求。

（4）提升教師自身實(shí)踐能力

在教學(xué)過程中教師要努力把科研成果、工程實(shí)踐和工程經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，把新知識(shí)、新理論和新技術(shù)充實(shí)到教學(xué)內(nèi)容中，為學(xué)生提供符合時(shí)代需要的教學(xué)內(nèi)容。首先，根據(jù)課程內(nèi)容與教師自己的研究方向，選擇與單片機(jī)相關(guān)的企業(yè)進(jìn)行具體的DSP設(shè)計(jì)項(xiàng)目的技術(shù)合作。其次，學(xué)院應(yīng)對(duì)教師的實(shí)踐能力進(jìn)行考核，以此來增加教師實(shí)踐的積極性。隨著信息技術(shù)及智能化的不斷發(fā)展進(jìn)步，如DSP也逐漸向更高性能的方向發(fā)展，每過幾年DSP芯片也會(huì)換代，外設(shè)越來越復(fù)雜，性能也越來越強(qiáng)，對(duì)此教師自己也應(yīng)有清醒的認(rèn)識(shí)，只有通過不斷掌握新知識(shí)，才能教給學(xué)生新知識(shí)，才能適應(yīng)社會(huì)不斷發(fā)展的需要。

四、總結(jié)

現(xiàn)行高校DSP課程主要是以課堂教育為主，課堂教育與實(shí)踐環(huán)節(jié)的脫節(jié)使得學(xué)生實(shí)踐部分不能順利完成，難以滿足學(xué)生畢業(yè)后工作和競爭的需要。而本文通過引入虛擬仿真技術(shù)到DSP課程中，注重了學(xué)生的實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高了學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力。本文對(duì)DSP課程改革的教學(xué)方法、授課方式、考核方式、考核內(nèi)容等進(jìn)行了探討，可為高校工科專業(yè)DSP課程建設(shè)與改革提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚睿，李增武，付大豐，等.基于Proteus的DSP虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2015，32（3）：123-125.

[2]周開軍，陳勇.商科院?！癉SP技術(shù)及應(yīng)用”課程教學(xué)改革[J].中國電力教育，2011（5）：79-81.

[3]張毅剛，胡瑞強(qiáng).基于Proteus的單片機(jī)課程的教學(xué)改革與實(shí)踐能力培養(yǎng)[J].教育教學(xué)論壇，2012（5）：149-150.

作者簡介：翟淵，男，漢族，1983年12月生，河南商丘人，重慶科技學(xué)院講師，博士，主要從DSP教學(xué)及研究。