少學(xué)時(shí)應(yīng)用型課程教學(xué)改革研究

摘 要: 基于《DSP技術(shù)及應(yīng)用》課程特點(diǎn)的分析，針對(duì)既重視課程的基本理論，又要培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力的目標(biāo)，本文作者在少學(xué)時(shí)的應(yīng)用型課程教學(xué)中提出了理論教學(xué)模塊化結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)化的教學(xué)構(gòu)想。通過課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的反饋，表明該方法在少學(xué)時(shí)應(yīng)用型課程中具有良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞: 教學(xué)改革 少學(xué)時(shí) 《DSP技術(shù)及應(yīng)用》 理論教學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1.概述

《DSP技術(shù)及應(yīng)用》是電氣信息類本科各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程應(yīng)用范圍甚廣、實(shí)踐性極強(qiáng)[1][2]。針對(duì)本校而言，鑒于該課程之前已經(jīng)開設(shè)了《微機(jī)原理與接口技術(shù)》、《單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)》，以及《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》等課程，該課程課時(shí)安排相對(duì)較少，但課程內(nèi)容的抽象使得傳統(tǒng)的以課堂講授為主的教學(xué)模式，很難在少學(xué)時(shí)課程教學(xué)中適應(yīng)預(yù)定的教學(xué)要求和目標(biāo)。由于本課程涉及的是剛剛興起的技術(shù)，是一門新穎的、具有很強(qiáng)實(shí)踐性的專業(yè)課程。因此，除了理論教學(xué)之外，還應(yīng)該有大量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為支撐。教學(xué)的指導(dǎo)思想是讓學(xué)生在學(xué)完課程之后能夠很快地將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，而不是僅僅只會(huì)在實(shí)驗(yàn)箱上完成簡(jiǎn)單的功能驗(yàn)證。于是，在少學(xué)時(shí)情況下，出現(xiàn)了理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)合理安排和課時(shí)不足的問題。

根據(jù)已有的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合該課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，我們?cè)谏賹W(xué)時(shí)課程教學(xué)上，提出理論教學(xué)模塊化、實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)化的構(gòu)想，以促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、改善教學(xué)效果、提高育人質(zhì)量。

2.《DSP技術(shù)及應(yīng)用》課程的特點(diǎn)和難點(diǎn)

《DSP技術(shù)及應(yīng)用》是一門理論和實(shí)際密切結(jié)合的課程。它涵蓋的知識(shí)面寬，要求學(xué)生不但熟悉硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和開發(fā)平臺(tái)，而且掌握數(shù)字信號(hào)處理的基本理論和算法，并會(huì)使用匯編語言、C++語言、CCS等相關(guān)工具進(jìn)行算法開發(fā)[1][2]。

另外，在《DSP技術(shù)及應(yīng)用》課程中，CPU的內(nèi)核結(jié)構(gòu)是教學(xué)的重點(diǎn)，不同于《微機(jī)原理》、《單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)》等課程。例如，單片機(jī)一般應(yīng)用于相對(duì)功能單一的控制場(chǎng)合，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軟件編程一般沒有復(fù)雜算法，而DSP可以應(yīng)用于信號(hào)處理，硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并大多強(qiáng)調(diào)的是軟件編程要結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理算法。雖然在《微機(jī)原理》中，我們也講到CPU的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，但只是一些簡(jiǎn)單概念，目的是為學(xué)習(xí)匯編語言編程做準(zhǔn)備。因此，在《DSP技術(shù)及應(yīng)用》教學(xué)過程中，在硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上結(jié)合相關(guān)算法介紹軟件編程是本課程的特點(diǎn)，也是教學(xué)的難點(diǎn)。

3.理論教學(xué)模塊化的建議

在少學(xué)時(shí)的情況下，怎樣抓住教學(xué)要點(diǎn)，探討和改進(jìn)教學(xué)方法，培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代化工程技術(shù)發(fā)展需求的合格人才，是我們?cè)诒菊n程教學(xué)中反復(fù)研究解決的問題。

3.1 重視基本概念，夯實(shí)理論基礎(chǔ)。

DSP硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，指令繁多，軟件編程時(shí)往往要結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理算法，故《DSP技術(shù)及應(yīng)用》課程教學(xué)的任務(wù)很重。在以往的教學(xué)中往往有按照知識(shí)點(diǎn)平均用力的傾向，這樣費(fèi)時(shí)費(fèi)力，在少學(xué)時(shí)課程的教學(xué)中顯然是行不通的。要達(dá)到良好的教學(xué)效果，必須重視基本概念的理解和基本方法的掌握。只有在學(xué)生對(duì)DSP硬件結(jié)構(gòu)有較深認(rèn)識(shí)，對(duì)指令系統(tǒng)熟練掌握的情況下，才可能進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)。人們學(xué)習(xí)知識(shí)總是從已知體系的向未知的領(lǐng)域拓展。所以在DSP課程教學(xué)中，可以類比單片機(jī)來介紹DSP硬件結(jié)構(gòu)，講解其指令系統(tǒng)。這樣學(xué)生可以更容易掌握DSP的有關(guān)知識(shí)。總之，教師應(yīng)通過各種手段夯實(shí)DSP理論基礎(chǔ)，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)和實(shí)踐做好準(zhǔn)備。

3.2 在理論教學(xué)上，采用模塊化教學(xué)。

改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，對(duì)DSP課程內(nèi)容的處理以模塊化為核心，形成不同階段的學(xué)習(xí)目標(biāo)。這樣做可以讓學(xué)生學(xué)好每一部分內(nèi)容，對(duì)每一部分的知識(shí)都體現(xiàn)出學(xué)有所獲，然后通過合理銜接每個(gè)模塊的知識(shí)，逐步完成整體教學(xué)目標(biāo)。

課程的模塊化教學(xué)是根據(jù)DSP的功能將內(nèi)容分為若干部分，學(xué)生通過學(xué)習(xí)掌握每一部分的硬件特點(diǎn)和軟件編程控制，進(jìn)而組合多個(gè)模塊，達(dá)到綜合應(yīng)用的目的。同時(shí)，在授課過程中，以模塊化教學(xué)的方式讓學(xué)生有種緊迫感，從而參與到教學(xué)中來，讓學(xué)生自主地尋找解決方案，實(shí)現(xiàn)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，開發(fā)其學(xué)習(xí)的潛能。

4.實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)化的建議

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上，采用任務(wù)化教學(xué)。一方面，結(jié)合教學(xué)理論進(jìn)程，在理論課程階段，即課程前期，通過介紹CCS以軟件實(shí)驗(yàn)為主，給學(xué)生具體任務(wù)，讓學(xué)生熟悉DSP的匯編及仿真調(diào)試環(huán)境，基本掌握DSP匯編語言程序設(shè)計(jì)技巧。另一方面，在學(xué)習(xí)的后期，給學(xué)生具體設(shè)計(jì)任務(wù)，即在具體設(shè)計(jì)中提高動(dòng)手能力，反過來也達(dá)到“做中學(xué)”的目的。我們常發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中較難入門的現(xiàn)象，其在學(xué)習(xí)結(jié)束后仍無法獨(dú)立完成編程設(shè)計(jì)。那么在理論教學(xué)模塊化的前提下，如何制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，以及如何實(shí)施呢?

首先，任務(wù)的制定是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵。任務(wù)驅(qū)動(dòng)是基于探究性學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)的一種模式[3][4]，我們認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)化首先是要制定不同階段的學(xué)習(xí)目標(biāo)，把所要講授的各項(xiàng)理論知識(shí)和實(shí)踐技能按由淺入深、現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用的原則分解到一個(gè)個(gè)具有明確應(yīng)用目標(biāo)的課題任務(wù)中，讓學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)依次完成這些任務(wù)來達(dá)到教學(xué)目的。其次，要降低學(xué)生學(xué)習(xí)的入門臺(tái)階，讓學(xué)生學(xué)好每一部分內(nèi)容，對(duì)每一部分的知識(shí)都體現(xiàn)出學(xué)有所獲，然后通過合理銜接每個(gè)模塊的知識(shí)，逐步完成整體教學(xué)目標(biāo)。再次，每個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，通常不直接給出學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案，而是給出學(xué)生一個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)，在學(xué)生學(xué)習(xí)完相關(guān)的內(nèi)容時(shí)，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在實(shí)驗(yàn)中可以給學(xué)生一定的提示，形成階段性的實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)有一定的難度，在少學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，最終讓學(xué)生通過自己的努力和老師的指導(dǎo)解決問題，在實(shí)驗(yàn)中獲得一定的成就感，充滿信心地去學(xué)好下面的新知識(shí)。最后，在每一次完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)時(shí)，教師應(yīng)注意總結(jié)，針對(duì)出現(xiàn)的問題提出改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，以利于今后的教學(xué)。

5.理論教學(xué)模塊化及實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)化的合理結(jié)合

當(dāng)前，教學(xué)過程中一個(gè)嚴(yán)重弊端是理論與實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)。有學(xué)者提到一種新的學(xué)習(xí)理念，即“做中學(xué)”，也就是在實(shí)踐中學(xué)習(xí)[5][6]。在教學(xué)中，我們首先從選擇教材入手。在理論教學(xué)過程中，我們強(qiáng)調(diào)DSP的內(nèi)核結(jié)構(gòu)和工作原理的講解，選用DSP芯片原理方面的教材，而在實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中，為了突出該門課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，重點(diǎn)選用一些DSP實(shí)驗(yàn)方面的教程。在具體教學(xué)過程中，把實(shí)驗(yàn)作為課程知識(shí)體系的關(guān)鍵點(diǎn)，貫穿于課程學(xué)習(xí)的全過程。對(duì)于DSP實(shí)驗(yàn)，就是先分析課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)，確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，然后將實(shí)驗(yàn)按照課程教學(xué)進(jìn)程，合理地分布其中，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)理論教學(xué)起到提綱挈領(lǐng)的作用，將實(shí)驗(yàn)任務(wù)與理論模塊教學(xué)結(jié)合，構(gòu)造出的全新課題式教學(xué)內(nèi)容體系。

6.結(jié)語

理論教學(xué)模塊化及實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)化的結(jié)合，在少學(xué)時(shí)情況下檢驗(yàn)這種方法最有效的手段就是課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)的目的是讓學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，完成一個(gè)DSP的具有綜合功能的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與編程，這個(gè)相對(duì)綜合的系統(tǒng)使學(xué)生自己主動(dòng)地將模塊化的理論和任務(wù)化的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)地整理起來，最終將課堂上學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來。

最后結(jié)果表明，學(xué)生在最后的課程設(shè)計(jì)中都顯得信心十足，最后的設(shè)計(jì)結(jié)果也很理想。這就鼓勵(lì)我們?cè)诟嗥渌鼞?yīng)用型課程，特別針對(duì)少學(xué)時(shí)的應(yīng)用型課程教學(xué)，進(jìn)一步探索理論教學(xué)模塊化與實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)化結(jié)合的教學(xué)思想，努力改善教學(xué)效果，提高育人質(zhì)量。

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