曹旭東，李卓然

摘要：逐步推進(jìn)專業(yè)型碩士研究生的培養(yǎng)是國家研究生教學(xué)改革的新模式。專業(yè)型研究生培養(yǎng)更注重實(shí)踐環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)將課堂教學(xué)中的理論知識和實(shí)際工程需要相結(jié)合。為適應(yīng)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(yīng)用》課程在原有的教學(xué)模式基礎(chǔ)上改革教學(xué)模式。在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)和深化應(yīng)用環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)注重理論與工程實(shí)踐緊密結(jié)合的教學(xué)理念。各個不同教學(xué)實(shí)踐階段層層深入，探索適應(yīng)專業(yè)型研究生的教學(xué)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(xué)位研究生；DSP；實(shí)踐創(chuàng)新能力

中圖分類號：G643 文獻(xiàn)標(biāo)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(xué)改革，我校陸續(xù)招收了相當(dāng)數(shù)量的全日制專業(yè)學(xué)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(xué)階段，從研究生入學(xué)到次年的五月，主要任務(wù)是掌握專業(yè)基礎(chǔ)理論知識，培養(yǎng)基本專業(yè)實(shí)踐技能。現(xiàn)場實(shí)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(xué)校學(xué)習(xí)的理論知識和現(xiàn)場工作站實(shí)際工作實(shí)踐相結(jié)合，進(jìn)一步提高和培養(yǎng)實(shí)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(dǎo)師和學(xué)校導(dǎo)師共同指導(dǎo)下，結(jié)合在校的理論知識和實(shí)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(shí)踐環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)將課堂教學(xué)中的理論知識和實(shí)際工程需要相結(jié)合，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計能力和科技實(shí)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(xué)上需要作出相應(yīng)的改革。

一、專業(yè)碩士《DSP芯片原理及應(yīng)用》課程改革

《DSP芯片原理及應(yīng)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(yīng)專業(yè)型研究生的培養(yǎng)模式，有必要在原有的教學(xué)模式基礎(chǔ)上，改革教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)注重理論與工程實(shí)踐緊密結(jié)合的教學(xué)理念。在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，通過引入實(shí)際工程應(yīng)用實(shí)例，接觸實(shí)際科研項目中的設(shè)計開發(fā)產(chǎn)品，使學(xué)生了解所學(xué)知識的應(yīng)用價值，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對DSP理論知識的理解。在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，由專業(yè)課教師指導(dǎo)，學(xué)生設(shè)計為主，帶動學(xué)生自己設(shè)計DSP課程的實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺，啟發(fā)學(xué)生的思維。在深化提高階段，將DSP課程教學(xué)與科技創(chuàng)新和實(shí)際工程項目研發(fā)相結(jié)合，鼓勵學(xué)生積極參與和DSP類相關(guān)的設(shè)計競賽、科技開發(fā)活動，在實(shí)際工程設(shè)計中去應(yīng)用DSP技術(shù)，創(chuàng)造性的熟練掌握DSP技術(shù)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。通過在不同教學(xué)實(shí)踐階段層層深入，探索適應(yīng)專業(yè)型研究生的培養(yǎng)模式，逐步深化提高學(xué)生對DSP技術(shù)的理解及應(yīng)用能力，真正使專業(yè)碩士研究生掌握DSP技術(shù)，提高學(xué)生解決實(shí)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(qiáng)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(xué)位研究生《DSP芯片原理及應(yīng)用》改革實(shí)施計劃

DSP芯片技術(shù)是專門用于在硬件上實(shí)現(xiàn)各類數(shù)字信號處理算法的微處理器控制和運(yùn)算技術(shù)，由于其運(yùn)行速度快，能夠?qū)崿F(xiàn)各種復(fù)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(luò)傳輸?shù)雀鱾€領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用?！禗SP芯片原理及應(yīng)用》課程的特點(diǎn)是涉及的硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)用算法理論抽象[1]，學(xué)生學(xué)習(xí)起來常常感到難學(xué)、難懂，學(xué)了也不會用。因此，如何結(jié)合專業(yè)碩士課程教學(xué)自身的特點(diǎn)、探索行之有效的針對專業(yè)碩士特點(diǎn)的DSP課程教學(xué)實(shí)踐方法，是我們在課程教學(xué)中亟待解決的問題。

1.改革理論課堂教學(xué)方法，將理論知識與實(shí)際工程設(shè)計應(yīng)用緊密結(jié)合，加深學(xué)生對DSP理論的理解。作為石油大學(xué)電子專業(yè)的教師，在應(yīng)用DSP技術(shù)進(jìn)行石油勘探儀器開發(fā)上有許多成功的設(shè)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(jī)設(shè)計、過套管電阻率測量儀開發(fā)設(shè)計，等等，都是應(yīng)用DSP處理器進(jìn)行設(shè)計的成功范例。在課堂理論教學(xué)中，通過具體工程設(shè)計實(shí)踐幫助學(xué)生解讀DSP抽象的理論。以DSP存儲結(jié)構(gòu)的知識點(diǎn)為例：“TMS320F2812處理器的外部接口（XINTF）映射到5個獨(dú)立的存儲空間，訪問相應(yīng)存儲空間時，通過XZCS2片選信號完成”。學(xué)生對于DSP外部數(shù)據(jù)擴(kuò)展存儲空間始終感到很抽象，涉及到具體DSP外存的擴(kuò)展技術(shù)，很多同學(xué)更是不知道其在技術(shù)上如何實(shí)現(xiàn)。我們在教學(xué)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(shí)際設(shè)計案例講解，在講解中，學(xué)生不僅了解了DSP外部存儲結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，而且也能夠獨(dú)立應(yīng)用DSP外部數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)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(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)上，多給學(xué)生實(shí)踐動手機(jī)會，鼓勵學(xué)生自己動手設(shè)計DSP實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，豐富綜合性、設(shè)計性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高基于DSP處理器的系統(tǒng)設(shè)計能力。《DSP芯片原理及應(yīng)用》課程是在學(xué)生完成《微機(jī)原理及應(yīng)用》、《數(shù)字信號處理》等專業(yè)課后開設(shè)的綜合性及實(shí)踐性較強(qiáng)的一門課程，應(yīng)該說學(xué)習(xí)這門課的專業(yè)研究生具備一定水平的硬件設(shè)計能力。因此，在DSP課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺如何構(gòu)建這一環(huán)節(jié)上，除了沿襲原有的實(shí)驗(yàn)方案，做一些基礎(chǔ)性、驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)外，還應(yīng)積極鼓勵學(xué)生組成課外科研小組，自己設(shè)計DSP教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱。在設(shè)計中，由DSP課程專業(yè)課教師指導(dǎo)，教師為學(xué)生提供設(shè)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(shè)計電路板，開發(fā)程序。教師根據(jù)學(xué)生設(shè)計的作品，提出修改意見，并最終完成DSP F2812教學(xué)用實(shí)驗(yàn)箱的設(shè)計及開發(fā)。目前，該實(shí)驗(yàn)箱在DSP課程綜合設(shè)計中廣泛使用，實(shí)驗(yàn)箱在使用中出現(xiàn)的問題、故障均由學(xué)生自己維護(hù)完成。除此以外，在課程的實(shí)驗(yàn)的安排上，力圖增加更多綜合性、設(shè)計性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不僅包括DSP課程本身的知識點(diǎn)，而且力求在實(shí)驗(yàn)設(shè)計上，將前期課程的知識得到綜合和應(yīng)用，真正提高實(shí)驗(yàn)的設(shè)計性和綜合性。例如，我們在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上增加“應(yīng)用DSP技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及濾波算法”，實(shí)驗(yàn)中不僅包括應(yīng)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(yùn)算等理論加以通過DSP芯片應(yīng)用綜合[2]，使學(xué)生在學(xué)習(xí)DSP課程同時，對相關(guān)課程的理解和應(yīng)用也得到提高，電子技術(shù)的綜合設(shè)計和應(yīng)用水平達(dá)到提高。設(shè)計“DSP硬件設(shè)計技術(shù)結(jié)合計算機(jī)高端編程技術(shù)VC++”的綜合實(shí)踐，DSP技術(shù)與MCU綜合應(yīng)用的綜合設(shè)計等，通過大量實(shí)驗(yàn)，不僅可以幫助學(xué)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(shè)計能力，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手能力，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新精神。endprint

3.將DSP課程教學(xué)與科技創(chuàng)新和實(shí)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(shè)計競賽、科技開發(fā)活動，在實(shí)際工程設(shè)計中去應(yīng)用DSP技術(shù)，創(chuàng)造性地熟練掌握DSP技術(shù)，進(jìn)而培養(yǎng)專業(yè)研究生的實(shí)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(xué)生的實(shí)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(diǎn)，我們提倡在工程應(yīng)用中提高學(xué)生DSP技術(shù)應(yīng)用水平。首先，鼓勵學(xué)生在工程設(shè)計中，應(yīng)用DSP技術(shù)。DSP技術(shù)是當(dāng)前最為先進(jìn)的現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)技術(shù)，在科技創(chuàng)新和實(shí)際工程設(shè)計中應(yīng)用DSP技術(shù)，能夠達(dá)到事半功倍的效果。學(xué)生通過工程應(yīng)用DSP技術(shù)，加深對DSP的深化理解，提高自身應(yīng)用DSP的技術(shù)水平。其次，以工程項目中設(shè)計應(yīng)用為基礎(chǔ)，積極參與和DSP相關(guān)的設(shè)計競賽及科技創(chuàng)新活動，提升自身的設(shè)計水平和創(chuàng)新能力。在校專業(yè)碩士研究生完成的設(shè)計系統(tǒng)中，其中，基于TMS320F2812的內(nèi)燃機(jī)電子調(diào)速系統(tǒng)獲TI杯DSP設(shè)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(xué)生完成第一學(xué)年研究生課程后，在工作站的安排和實(shí)踐題目的選擇上，有針對性地給學(xué)生安排應(yīng)用DSP技術(shù)實(shí)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(xué)習(xí)實(shí)踐的工作站。在工作站實(shí)踐課題的選擇上，我們?yōu)閷W(xué)生選擇的題目是“智慧油田物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)研究”方向，實(shí)踐內(nèi)容既涉及應(yīng)用到課堂中所講授的DSP技術(shù)，又與當(dāng)前較為熱門的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，真正做到了學(xué)以致用。

參考文獻(xiàn)：

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

[3]朱紅，周競學(xué)，張紅光，等.構(gòu)建適合創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境[J].實(shí)驗(yàn)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(xué)（北京）地球物理與信息工程學(xué)院副教授，主講研究生“DSP芯片原理及應(yīng)用”課程，研究方向：主要從事DSP、SOPC、ARM等嵌入式微處理器的應(yīng)用技術(shù)研究、計算機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計及石油物探、測井儀器的研制。endprint