唐文來　邱鑫

【摘 要】《DSP技術(shù)及應(yīng)用》是電氣與自動化類專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課，具有課程內(nèi)容多、技術(shù)含量高和實踐操作難等特點(diǎn)，在實際教學(xué)過程中通常會出現(xiàn)教師難教、學(xué)生難學(xué)的現(xiàn)象。為有效提高課程教學(xué)質(zhì)量，本文首先對現(xiàn)階段課程教學(xué)過程中存在的問題進(jìn)行分析，并從教學(xué)資源、理論教學(xué)和實驗教學(xué)三個方面探索教學(xué)改革方法，以期能夠充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的綜合能力，最終實現(xiàn)培養(yǎng)專業(yè)素質(zhì)過硬的DSP領(lǐng)域應(yīng)用型專門人才。

【關(guān)鍵詞】DSP;自動化;教學(xué)質(zhì)量;教學(xué)改革

中圖分類號： TM76-4;G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）33-0130-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.33.064

Study on the Teaching Reform of DSP Technology and Application

TANG Wen-lai QIU Xin

（School of Electrical and Automation Engineering，Nanjing Normal University，

Nanjing Jiangsu 210023，China）

【Abstract】"DSP Technology and Application" is a core professional basic course for the electrical and automation majors.It has massive and high technical contents，and needs high requirements on practical operations.In the actual teaching process，it is often difficult for teachers to teach and students to learn.In order to effectively improve the teaching quality of the course，this paper first analyzes the existing problems in the current teaching process，and then explores the teaching reform methods from three aspects of teaching resources，theoretical teaching and experimental teaching to fully mobilize students' interest in learning，mobilize students' imagination and creativity，cultivate students' comprehensive ability to find problems，analyze problems and solve problems，and finally realizes the cultivation of application-oriented professionals in DSP field with excellent professional quality.

【Key words】DSP;Automation;Teaching quality;Teaching reform

0 引言

DSP是數(shù)字信號處理（Digital Signal Processing）的簡稱，是與微積分、概率統(tǒng)計、信號與系統(tǒng)、模式識別以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等學(xué)科密切相關(guān)的一門綜合學(xué)科[1]。作為嵌入式系統(tǒng)最重要核心處理器的成員之一，DSP處理器因采用改進(jìn)的哈佛體系結(jié)構(gòu)和軟件流水線技術(shù)，而被廣泛應(yīng)用于數(shù)字通信、雷達(dá)、聲吶、語音/圖像/視頻處理、自動控制、醫(yī)療器械、儀器儀表以及家用電器等眾多領(lǐng)域[2]。《DSP技術(shù)及應(yīng)用》這門課程是當(dāng)今高等學(xué)校自動化、測控技術(shù)與儀器、通信信息處理等專業(yè)必修的重要課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，旨在使學(xué)生理解并掌握DSP技術(shù)的理論知識以及DSP系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用。然而，在實際教育教學(xué)過程中，因課程具有知識點(diǎn)多、內(nèi)容結(jié)構(gòu)復(fù)雜和技術(shù)含量高等特點(diǎn)，普遍存在教師難教、學(xué)生難學(xué)的困境。除課程本身的學(xué)習(xí)難點(diǎn)之外，新時代學(xué)生更加個性與自我，缺乏自我約束和學(xué)業(yè)規(guī)劃，危機(jī)感不足。對于相對枯燥的《DSP技術(shù)及應(yīng)用》課程，往往因缺少興趣而以應(yīng)付的態(tài)度學(xué)習(xí)?；诖耍疚氖紫葘υ撜n程教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，并重點(diǎn)從教學(xué)資源、理論教學(xué)和實驗教學(xué)三方面探索新的教學(xué)模式及方法，旨在通過提高學(xué)生對課程的興趣而提升課程的教學(xué)效果。

1 存在問題分析

綜合分析現(xiàn)階段《DSP技術(shù)及應(yīng)用》課程教學(xué)情況，發(fā)現(xiàn)存在的教學(xué)問題可歸納為如下三個方面。

1.1 課程內(nèi)容多學(xué)時少

《DSP技術(shù)及應(yīng)用》課程涉及的內(nèi)容與知識點(diǎn)多，并且不但要求學(xué)生要牢固掌握數(shù)字信號處理的基本理論和常見算法，而且更加要求學(xué)生能夠熟練運(yùn)用匯編語言和C語言等編程工具，實現(xiàn)DSP集成開發(fā)平臺的實際操作應(yīng)用。然而，學(xué)校安排的教學(xué)課時有限，通常理論教學(xué)為36課時、實驗教學(xué)為18課時。事實上，現(xiàn)有的課時安排對課程教學(xué)尤其是實驗教學(xué)是非常不足的，難以完成“能夠達(dá)到獨(dú)立完成DSP系統(tǒng)的硬件設(shè)計、算法開發(fā)及軟件編程的能力”這一課程培養(yǎng)目標(biāo)[3]。

1.2 理論教學(xué)模式單一

不少教師仍采用傳統(tǒng)的課本結(jié)合PPT課件對《DSP技術(shù)及應(yīng)用》這門課的基本理論、常見算法甚至是實驗步驟進(jìn)行講授。一方面，隨著信息時代的快速發(fā)展，學(xué)生具有豐富的網(wǎng)絡(luò)資源以獲取各式各樣的教學(xué)課件，容易造成學(xué)生認(rèn)為教師所講的內(nèi)容是“老掉牙”、“千篇一律”。另一方面，教師在利用PPT講授時，容易造成教學(xué)過程變成以老師為中心的活動，使學(xué)生在教學(xué)活動中的參與度不高，甚至導(dǎo)致許多原本充滿興趣的學(xué)生對課程望而卻步。理論教學(xué)是教授《DSP技術(shù)及應(yīng)用》這門課的基礎(chǔ)，如果學(xué)生對基本理論、常見算法和硬件組成的認(rèn)識有所欠缺，將對后續(xù)實驗教學(xué)與DSP系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用造成極大的負(fù)面影響。

1.3 實驗教學(xué)缺乏特色

目前《DSP技術(shù)及應(yīng)用》這門課的實驗教學(xué)仍以驗證性的實驗為主，通常教師會向?qū)W生提供程序源代碼，學(xué)生只需按照實驗流程按部就班即可完成實驗，導(dǎo)致許多學(xué)生對DSP的實驗仍停留在敷衍了事的層面，難以調(diào)動學(xué)生的主動積極性[4]。盡管驗證性實驗是學(xué)生了解DSP工作原理的重要手段，然而急需在實驗教學(xué)中增加一些設(shè)計性的實驗，尤其是與企業(yè)項目或研究課題相結(jié)合的實驗，留給學(xué)生足夠的思考與發(fā)揮空間，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成DSP系統(tǒng)的硬件設(shè)計、算法開發(fā)及軟件編程的能力[5]。

2 教學(xué)改革方法

基于上述問題的分析，本文將重點(diǎn)從教學(xué)資源、理論教學(xué)和實驗教學(xué)這三個方面來探索提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率的教學(xué)改革方法。

2.1 豐富教學(xué)資源

經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，人類已經(jīng)積累了豐富的DSP技術(shù)及DSP處理器文獻(xiàn)資料。然而這些資料往往具有濃重的時代烙印，比如DSP技術(shù)及應(yīng)用教材中的一些配圖已延續(xù)多年使用。近年來DSP類的教材正不斷改進(jìn)與更新，應(yīng)緊密追蹤最新的配圖展現(xiàn)形式。另外，目前國內(nèi)使用的DSP原理講解視頻，普遍存在清晰度不高、零散不成系統(tǒng)、內(nèi)容與時代脫節(jié)等缺陷。應(yīng)當(dāng)充分利用現(xiàn)有發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)資源，尋找國內(nèi)外最新的優(yōu)秀演示視頻，將現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有選擇的更新。最重要的是，教師在準(zhǔn)備教學(xué)資源的時候，切忌怕麻煩，要充分利用各種渠道搜集更加吸引學(xué)生、便于理解的資料，必要時可采取自行繪制與攝制DSP教學(xué)的軟硬件，或從網(wǎng)絡(luò)渠道搜集等方式得到更加吸引學(xué)生、便于理解的資料。

另外，還可以從企業(yè)項目和研究課題中獲得的成果中提煉出適合課堂的教學(xué)資源。盡管是一門傳統(tǒng)的學(xué)科，然而近年來微處理器、控制理論、電力電子、微加工技術(shù)以及材料科學(xué)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，使DSP技術(shù)煥發(fā)新的青春，涌現(xiàn)出許多先進(jìn)的科研成果。大學(xué)生通常具有“喜新厭舊”的特點(diǎn)，將這些最新的科研成果引入課堂，將有效增強(qiáng)學(xué)生對DSP課程的學(xué)習(xí)興趣。當(dāng)學(xué)生被最新的技術(shù)吸引后，他們將迸發(fā)出強(qiáng)勁的學(xué)習(xí)動力，從而有效提高他們的學(xué)習(xí)效率。近年來，我們學(xué)校和學(xué)院已經(jīng)制定一系列政策文件，鼓勵本科生進(jìn)入科研團(tuán)隊開展科研活動。從大學(xué)一年級就為學(xué)生配備學(xué)業(yè)導(dǎo)師，鼓勵他們利用課余時間參與實驗室的科研活動，最大限度提高學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣，實現(xiàn)教學(xué)和科研的有機(jī)統(tǒng)一、相互促進(jìn)。

2.2 引入先進(jìn)理論教學(xué)模式

近年來，隨著教育教學(xué)理論和先進(jìn)教學(xué)設(shè)施的不斷發(fā)展，開放式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂、慕課以及微課等多種新穎的教學(xué)模式不斷涌現(xiàn)。在《DSP技術(shù)及應(yīng)用》課程教學(xué)中，開放式教學(xué)模式已經(jīng)得到了較多的運(yùn)用。教師通過建立DSP教學(xué)開放實驗室，將課堂搬進(jìn)實驗室和科研工作室，將以往在書本、PPT課件或板書中展示的知識以直觀的DSP器件及開發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行體現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，不斷激起學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、探索問題和解決問題的愿望。在課堂上組織學(xué)生拆裝DSP硬件系統(tǒng)及調(diào)試控制程序，引導(dǎo)學(xué)生在實踐過程中對課程產(chǎn)生積極的興趣。另外，要充分收集并分析學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的各種信息反饋，及時有效地調(diào)整教學(xué)過程和內(nèi)容。

新世紀(jì)互聯(lián)網(wǎng)和智能終端的快速發(fā)展，推動了慕課和微課等新型教學(xué)模式的不斷普及。這些新穎數(shù)字化教學(xué)模式的推行，要求教師能夠系統(tǒng)且合理地編排許多碎片化的知識點(diǎn)。并且要求教師能夠及時了解掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況與信息反饋，督促學(xué)生積極進(jìn)行主動學(xué)習(xí)。翻轉(zhuǎn)課堂是對教學(xué)活動中課堂地位和性質(zhì)的重新定義，即將課前有組織的學(xué)習(xí)作為重點(diǎn)和核心，而將課堂教學(xué)作為課前學(xué)習(xí)的補(bǔ)充和延續(xù)。針對《DSP技術(shù)及應(yīng)用》課程的教學(xué)，翻轉(zhuǎn)課程的實施涉及到課前學(xué)習(xí)和課堂教學(xué)兩個方面。課題學(xué)習(xí)時，教師向?qū)W生提供學(xué)習(xí)資料，學(xué)生在課前進(jìn)行自學(xué)，教師負(fù)責(zé)在線答疑。這種形式可以讓學(xué)生更加自由地選擇學(xué)習(xí)的時間、地點(diǎn)、內(nèi)容以及側(cè)重點(diǎn)，教師也能夠更加清楚地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)。課堂教學(xué)時，教師組織開展學(xué)習(xí)小組的自我陳述、小組之間的交流與提問以及教師的總結(jié)與解答等活動。

2.3 引導(dǎo)創(chuàng)新實驗教學(xué)模式

實驗教學(xué)模式創(chuàng)新，一方面要突破現(xiàn)有實驗教學(xué)仍以驗證性實驗為主的固有弊端，另一方面要進(jìn)一步加強(qiáng)理論教學(xué)與實驗教學(xué)的深層次結(jié)合。首先，要適當(dāng)增加實驗教學(xué)的課時，更重要的是要科學(xué)合理地規(guī)劃實驗教學(xué)的時機(jī)，盡可能做到理論課和實驗課的進(jìn)度高度統(tǒng)一。保證學(xué)生在獲得新的理論知識之后，盡快安排實驗進(jìn)行實踐操作，達(dá)到鞏固學(xué)生知識點(diǎn)的同時提高他們的學(xué)習(xí)興趣。其次，在實驗教學(xué)過程中，教師要堅持學(xué)生為主、教師為輔的教學(xué)理論。教師確定好實驗?zāi)繕?biāo)和任務(wù)要求并提醒實驗注意事項后，由學(xué)生自主完成或通過小組協(xié)作完成實驗，要充分調(diào)動學(xué)生分析問題、解決問題的能力。最后，應(yīng)當(dāng)結(jié)合企業(yè)項目、研究課題等在DSP技術(shù)方面的最新研究成果，實施“產(chǎn)、學(xué)、研”一體化的實驗教學(xué)模式[6]。

由于《DSP技術(shù)及應(yīng)用》是一門多學(xué)科交叉、應(yīng)用性強(qiáng)和技術(shù)難度大的專業(yè)課程，因此實驗教學(xué)過程中能夠結(jié)合“頂天”的最新科學(xué)研究成果和“立地”的實際企業(yè)項目應(yīng)用，對引導(dǎo)創(chuàng)新實驗教學(xué)模式具有重要的促進(jìn)作用[7]。我們學(xué)院依托多個江蘇省重點(diǎn)實驗室和工程中心，將其作為本課程建設(shè)與教學(xué)的重要實踐平臺，積極探索《DSP技術(shù)及應(yīng)用》課程的產(chǎn)（與高新技術(shù)企業(yè)合作）、學(xué)（理論教學(xué)和實驗教學(xué)）、研（將最新科研成果引入課程）高度結(jié)合的新型教學(xué)模式。學(xué)生在掌握DSP基本理論基礎(chǔ)上，能夠?qū)@得的知識運(yùn)用在實驗學(xué)習(xí)、項目合作與科學(xué)研究等方面，對培養(yǎng)DSP技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用型專門人才具有重要意義。

3 結(jié)語

《DSP技術(shù)及應(yīng)用》是工科自動控制類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，提高本課程的教學(xué)質(zhì)量對培養(yǎng)新時期專業(yè)素質(zhì)過硬的自動化應(yīng)用型人才具有重要意義。通過對本課程現(xiàn)有教學(xué)問題的分析，從教學(xué)資源、理論教學(xué)和實驗教學(xué)這三個方面進(jìn)行綜合改革與創(chuàng)新，可有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和效率。采用開放式的教學(xué)方式，能夠充分調(diào)動學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，為學(xué)生從事DSP系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)工作打下堅實基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉艷萍.DSP技術(shù)原理及應(yīng)用教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

[2]何應(yīng)勇.“DSP原理及應(yīng)用”課程教學(xué)改革的探索與實踐[J]. 科教文匯，2016，2（C）：69-70.

[3]王燕，姚惠林.DSP原理與應(yīng)用教學(xué)方法研究與探索[J]. 中國電力教育，2011（14）：82-83.

[4]黃德填，楊應(yīng)強(qiáng).面向企業(yè)人才培養(yǎng)的“DSP原理與應(yīng)用”教學(xué)改革[J].科技文匯，2018，421（5）：91-92.

[5]王保建，劉吉軒，陳花玲.基于“項目”的綜合設(shè)計性實驗及學(xué)生評價體系改革[J].2013，3：22-23.

[6]于化東.加強(qiáng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)提高大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力[J].中國高等教育，2010，21：23-25.

[7]伍馮潔，黃文愷.基于多學(xué)科融合進(jìn)行創(chuàng)新工程實踐教學(xué)改革初探[J].教育教學(xué)論壇，2015，40：106-107.