改革ＤＳＰ實驗教學建設開放式的專業實驗室

[摘要]:從培養應用型人才的角度出發，舍棄傳統的驗證性實驗的做法，選擇目前主流的幾個完整實用技術作為實驗的題目，讓學生在實驗中掌握整個應用DSP的工作流程，通過對實驗教學的改革提出建設開放性實驗室的想法。

[關鍵詞]:DSP 實驗室 應用型人才

隨著數字電子技術不斷發展，人們對數字信號處理的要求也越來越高，傳統意義上的微處理器已不能滿足現代數字電子技術發展的要求，而數字信號處理器（DSP）在近20多年的發展與普及后，應用領域幾乎涵蓋了所有的行業：通信、信息處理、自動控制、雷達、航空航天、醫療、日常消費品等。從培養應用型人才的角度來看，傳統DSP的實驗教學已不適應這一要求，因此，改革傳統DSP實驗教學勢在必行。

一、樹立新觀念，側重應用與開發的實驗教學

數字信號處理是一門應用數學工具和抽象思維相結合的課程，目前大多數學校都是理論結合實驗進行教學，圍繞該課程所開的實驗課程皆為階段性理論的驗證實驗，實驗設備也僅是為驗證某些算法和理論所使用，實驗的項目相對來說比較單一和固定，實驗設備的利用效率低下，其實驗設備缺少研發和形成一個數字信號處理產品的能力，學生通常是為實驗而做實驗，往往是做了一大堆實驗之后，對各個實驗間的關系并不清楚，更談不上理解各實驗在今后工程技術中的應用了。由于我院實施全新的辦學理念，以培養應用型人才為目標，所以，在DSP的實驗教學上樹立全新實驗教學理念，打破實驗課依附于分塊理論驗證的教學模式，希望通過DSP實驗教學改革和實驗室的建設思路，為我院在專業課實驗教學和實驗室的建設上走出一條培養應用型人才的新路。

1.打破一節課一個驗證實驗的教學模式

數字信號處理是一個由許多處理方法組成的整體，過去通常是沿用專業基礎實驗課的做法就是一節課的理論，一節課的驗證實驗，最后的結果往往是學生做完后面實驗忘記了前面的實驗，精力主要放在理論考試上，以至最后到找工作時一問三不知。針對這種情況，我們準備在同學具備一定的數字信號處理理論和基本DSP知識的基礎上，選擇目前主流DSP芯片的實驗開發設備，以一個工程項目為實驗課題，讓同學從頭至尾來完成該項目實驗的所有實驗過程，逐個分析其中用到數字信號處理的知識點，將原來的一課一個驗證實驗改為在一個工程項目中將所有用到實驗集中起來進行學習，使同學對各個實驗的理解不再是孤立的，而是在頭腦中形成了一個有機整體。例如，我們可以做一個將一段模擬的錄音轉換為MP3格式的音頻壓縮文件然后再進行輸出播放的實驗，其整個實驗過程就包括了A/D、數字濾波、數據的存儲、壓縮和解壓縮算法以及D/A等多個實驗，從而使學生不會出現“不識廬山真面目，只緣身在此山中”的情況。讓學生既能達到驗證書本理論的目的，同時又能具備工程實際應用的能力。

2.實驗教學內容的保留與舍棄

DSP是一門當前發展最快的技術之一，所以及時更新講課內容是非常有必要的，但這樣往往會因為內容的增加造成與有限課時之間的矛盾，故必須有所選擇進行教學。聯合TI公司在中國的合作伙伴把DSP實驗室建設成大學計劃中的一員，這樣不僅可以以優惠的價格買到先進的實驗開發設備，而且每年還會得到TI公司和其合作伙伴免費新技術培訓的機會和相應的技術支持，使我們的教師能夠隨著DSP技術的發展不斷更新自己的知識結構和實驗課的內容，過時的或目前很少使用的純理論要全部舍棄不講，在實驗教學中的授課內容始終與實際上通用的理論和技術保持同步，讓我們的學生一畢業就能適應當前電子信息工程技術方面的工作。

3.在實驗課的教學中，注重實驗方法和理論與實驗關系的描述

DSP對信號的處理又是一個復雜的處理過程，同學對DSP的整體技術不太容易把握，尤其對我院的學生，在實驗的描述方法上不能太數學化，盡量多講解怎樣應用現有的算法和工具，力爭使他們對處理過程的整體有一個全面的掌握，使同學今后接觸到數字信號處理器件后能很快地把握其整體性能。注意以點代面，用項目實驗中的各個細節部分帶動學生對相關的知識進行回顧，融會貫通，加深理解，對涉及到實驗的相關部分也要作相應的闡述。這樣不僅使學生掌握整個項目的工程設計和實踐方法，同時也讓他們把學過專業課理論、相關的實驗知識和實際應用有機的結合起來。

二、學生可以靈活選擇實驗課題和畢業設計題目

DSP實驗室的應具備針對圖像和音頻處理所有研發實驗的功能，由于針對不同目的和要求，處理方法上也會有很大的不同，如語音的壓縮和語音識別、圖像的采集壓縮和圖象識別等都有一定的差異，學生不可能在一個學期的實驗課中將所有的實驗項目都做完，這就需要由我們的老師事先準備出一定數量的具有代表性和實用性強的實驗題目，同學可以根據自己的興趣和今后個人的發展規劃進行選擇，有目的進行實驗教學和培養學生的實際應用能力。

對于那些在校做畢業設計的學生，實驗室能夠提供必要實驗條件，實驗設備應能夠開發一些實用性和應用性較強的實驗項目，允許學生根據自己在理論方面的所長和就業方向自擬畢業設計題目，讓實驗教學內容和學生畢業設計乃至就業產生聯動的效應，這樣既可提高學生學習專業的主觀能動性，還能豐富DSP實驗教學的內容。

三、把數字信號處理實驗室建設成開放性的實驗室

DSP實驗室作為一種資源不應僅局限于信息與通信方向的學生使用，而是整個學院的教學資源，所以，實驗室設備還應具備多種與其他各種電子設備進行通信的接口，以滿足其他專業同學使用DSP的需要。這是因為DSP技術已滲透到人們生活的各個方面，許多其他專業方向的學生在利用信號處理器處理信息上有什么好的想法和新的創意都可以提出申請，由實驗室老師審查后安排空閑時間進行上機實驗，并提供必要的理論支持和實驗上的幫助。真正做到實驗室資源全院共享。我們聯合其他實驗室，為我院的學生搭建一個應用型的實驗平臺，在具備一定的條件和規模的情況下，DSP實驗室應為其他專業方向的學生定期開展一些DSP最新技術與應用的講座和演示，讓各專業方向的同學都能明白DSP做到了什么，還能做什么，最大限度的開放和利用DSP實驗室的資源。

總之，專業實驗室的建設是一個系統工程，它是為專業實驗課教學改革服務的，它也是落實學院培養目標的基礎，是培養應用型人才的重要基地，也是提高教學水平和辦學效益的重要組成部分，更是學院發展與建設水平的重要標志。

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(作者單位：遼寧沈陽理工大學應用技術學院）