DSP課程教學實踐與探索

摘要：針對DSP的發展現狀，闡述了高校電子信息類專業開設DSP課程的目的。詳細分析了DSP課程的特點以及現階段教學現狀和存在的實際問題，從教學模式和評價體系等方面提出了改進建議，并在實際教學工作中進行了初步的實踐探索，取得了較好的教學效果。

關鍵詞：DSP；教學實踐；教學探索；電子信息

社會發展已經進入以信息技術為核心的知識經濟時代，信息化是社會發展的必然趨勢，信息化水平已成為國家綜合實力的重要標志，信息技術則是信息化的決定性要素之一。數字信號處理是采用數字計算的方式表示和處理信號的理論與技術，數字信號處理課程是目前國內高校通信工程和電子信息類專業的必修課程[1]。DSP既是數字信號處理技術（Digital Signal Processing）的縮寫，也可以表示數字信號處理器（Digital Signal Processor）[2]。DSP技術是尖端科技和研究熱點，廣泛應用于圖像及語音處理、通信和雷達等軍事領域。學生對DSP技術的興趣日趨濃厚，同時DSP技術人才的市場需求也是持續增長。因此，研究與創新DSP課程的教學方法具有重要的理論和現實意義。

一、DSP課程教學特點

DSP課程教學目標主要是讓學生掌握DSP的硬件結構和基本原理，特別是存儲空間結構、尋址方式和COFF（通用目標文件格式）；熟悉DSP的指令系統和仿真開發技術；了解DSP在傅里葉分析、數字濾波和多媒體處理等領域的應用技術，培養學生分析問題和解決問題的實踐能力，為學生從事DSP設計和研發奠定堅實的基礎。

DSP誕生于20世紀80年代，伴隨著全球性的新技術革命，DSP技術在三十多年的時間里得到迅猛的發展。DSP技術在國內發展起步相對較晚，而DSP課程授課內容則主要是基于TI的C2000或C5000系列芯片，在多數的理工類高校屬于新興課程。因此，DSP課程教學方法通常是繼承了《單片機原理及應用》課程的教學模式。DSP與單片機存在一定的共通之處，特別是TI的C2000系列DSP表現得更加明顯，然而DSP也有許多不同于單片機的獨特之處。

1.硬件架構獨特

DSP是為數字信號處理算法設計的微處理器，采用了哈佛總線結構和硬件乘法器，指令系統也進行了針對性設計，具備高速數字運算和數據存取能力。DSP的學習重點不僅包括CPU結構和片內外設應用，更重要的是掌握存儲空間配置和COFF（C5000系列）、外設接口和事件管理器（C2000系列）的相關知識，這與傳統的單片機學習存在較大的差異。

2.課程綜合性強

DSP的學習需要較強的理論基礎，課程與數字邏輯、微機原理和數字信號處理等基礎課程有緊密的聯系，必須在掌握數字信號理論和算法的基礎上才能深入理解DSP架構和指令系統，取得理想的學習效果[3-4]。同時DSP的學習不僅包括硬件結構，還大量涉及軟件編程，要求學習者具備一定的軟件編程思維。

3.側重實踐應用

DSP課程的培養目標，除了使學生掌握DSP的原理和應用方法，還要培養學生的動手實踐能力，具備一定的嵌入式系統設計功底，這就要求課程的教學應該更偏重于實踐環節，重視實驗內容規劃和實驗平臺建設；教學團隊成員不僅要精通DSP的知識體系，還必須具備良好的工程設計素養。DSP技術的發展更新速度很快，教學內容和方法也必須與時俱進。

二、DSP課程教學現狀

DSP課程的教學目的和內容必須緊跟科技發展潮流，并適應社會和市場對人才培養的實際需求，但是目前DSP課程的教學中仍然存在許多的不足之處。

1.教材和教學內容選擇不夠合理

DSP課程的課時設置，通常是32學時或48學時。現在的DSP教材多數是以TI的官方芯片手冊為基礎，增加部分應用實例構成；教材內容安排基本都是依照內部結構、指令系統、片內外設應用的模式，而并非參考DSP的特點和教學需求而編寫。DSP教學多數是按照教材結構和內容進行，不利于學生的理解和學習，一定程度上挫傷了學生的學習興趣。

2.理論教學與實踐聯系不緊

DSP課程是實踐性很強的專業課程，單純的理論教學無法達到理想的教學效果。通常DSP課程教學時間的2/3左右為理論課時，其余為實驗課時。傳統的理論和實踐教學內容缺乏靈活性，同時受到實驗時數和實踐條件限制，實驗內容多數是理論的驗證，學生重視實驗結果而忽視算法設計，缺乏對學生實踐能力的培養。

3.考核方式和評價體系僵化

目前的考核方式采用期末試題考試、實驗考試和平時成績相結合的模式，實際上主要考核的是學生對教材內容的熟悉程度，無法充分體現學生的應用水平和實踐能力；培養出的學生所掌握的理論與實際脫節，存在高分低能的現象。

4.學生積極性和主動性不足

由于大多數高校DSP課程的開設時間不是很長，以及本科培養計劃調整等原因，DSP課程難以比擬《單片機原理及應用》等專業基礎課，一般是作為選修類科目安排在大三的下半學年，或者大四的上半學年開設。在學分制本科培養模式下，大多數學生在大三就已經修滿了選修學分，缺乏選修DSP課程的內在動力；部分學生選修DSP課程，其出發點也并非是自身興趣；另外，近年本科畢業生就業壓力比較大，學生投入考研和找工作的時間相應增加，對大四的課程教學形成一定的沖擊，造成DSP課程的到課率相對較低，同時到課學生的專注程度也受到影響，課堂教學工作開展起來比較困難。

三、課程探索與改進

國家中長期教育改革和發展規劃綱要的頒布和實施，把教育擺在優先發展的戰略地位，教育經費的投入力度不斷增加，教學環境得到極大改善。學校實驗室目前已經配備了充足C2000、C5000和C6000系列教學實驗平臺，為學生實驗提供了有效保障。為了改善DSP課程教學效果不理想的現狀，應根據實際情況對教學內容和教學方法進行改革探索。

1.教學內容更新和優化

本科課程教學應該具有一定程度的自主性，而無須拘泥于任何一本教材[5]。目前DSP教材和學習指導數量繁多，質量參差不齊，選擇的教材應該具備內容完整、概念準確、描述明晰等特點。教學內容并不是局限與教材，而是要根據教學目標和教學計劃，結合最新的DSP技術發展，突出C2000和C5000等不同系列DSP的學習重點和難點。另一方面，在有限的課堂教學時間內，不可能詳細講授所有的知識，而且DSP技術更新發展迅速，選用的教材也不可能涵蓋全部的知識體系。可以在教學過程中，適當地給出相關的參考文獻或關鍵詞，讓學生在課后通過網絡查閱資料和瀏覽論壇網頁，通過自學拓展知識面，充分調動學生的能動性，給學生自我發揮的機會，在鞏固課堂教學效果的同時鍛煉學生的自學能力。

2.傳統教學與現代化手段相結合

DSP技術屬于現代尖端科技，需要熟悉和掌握的內容繁多，學習和運用都具有很高的難度系數，而課程授課時數相當有限，適合于采用傳統板書和多媒體教學方式相結合的教學模式。DSP教學過程中，涉及CPU架構設計、存儲空間結構、流水線操作以及算法實現等，需要給學生進行課堂展示，在有限課時內采用傳統的板書方法就存在一定的困難。而現在學校大量配置的綜合電教平臺，具備投影儀等多媒體手段，能夠有效地解決這個問題，操作簡單方便，學生也容易接受。板書與多媒體結合，可以極大地提高課堂教學質量和學生的學習效率。

3.發揮高校資源優勢，激發學生學習熱情

DSP需要大量的實踐練習才能夠熟悉和掌握，而課程的授課時數畢竟是有限的，因此，需要激發學生的積極性，引導和鼓勵學生采用DSP進行電子設計和制作[5]。充分利用學校現有的資源，依托學校和TI公司共建的“數字信號處理方案實驗室”，探索教學方法改革和教學理念創新的途徑，通過設置開放式培訓項目，允許學生在課余時間完成感興趣的DSP實驗項目。學校通過多年的努力和發展，學生在電子設計競賽中屢獲佳績。各類電子競賽有序開展，學生參與積極性高漲。將電子設計競賽的模式引入DSP理論及實踐培訓中，發揮電子競賽融合多門課程知識、注重實踐動手能力和創新發揮的特點，根據學生的能力水平，采取提供原理圖或獨立完成設計等不同模式，引導和培訓學生使用DSP設計電子作品，培養學生的現代工程思維方法。

4.改進課程考核方式

DSP課程學習既有硬件架構，又包括算法實現，內容涉及廣泛，重點在于知識綜合運用和動手實踐能力培養，僅從期末考試難以全面評價學生的學習和掌握情況。既然DSP學習側重于應用，就應該通過實踐對學生進行考核評價。在教學過程中，學校和教師應該在理論學習的基礎上，采取工程設計和開展學科競賽等方式，全力為學生創造動手實踐的機會，并綜合權衡學生在實踐過程中的表現，以及實踐所取得的成果，給出學生的平時成績。最終的課程考核成績，是將卷面考試成績、實驗成績、平時成績以及到課率等指標結合起來，并且要加大實驗成績和平時成績的權重，有效避免死記硬背的學習方式和高分低能的現象。

四、結 語

隨著DSP技術的發展和廣泛應用，DSP課程的重要性已經逐漸深入人心。本文受到教改項目“依托校企共建實驗室開展大學生實踐能力培養的研究與實踐”與“DSP課程教學改革與創新實踐探索”支持，針對以往DSP課程教學中存在的一些不足，提出了相應的改進方法和建議，在實際的教學實踐中證明這些方法促進了學生學習積極性和教師教學水平的提高，取得了一定的成功經驗。但是教學過程中仍然存在很多需要完善的地方，科技和社會的發展也對今后的教學工作提出了新的目標和要求。通過教學理念更新、教學內容優化和教學模式探索，為DSP課程教學水平提高和學生能力全面發展提供有力保障。

參考文獻：

[1] 劉愛民.一種DSP教學改革方法研究及實踐[J].信息與

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[2] 宋宇飛，劉化君，周正，等.《DSP原理與應用》教學的創

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[3] 俞一彪，孫兵，曹洪龍，等.電子信息類本科DSP教學實

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[4] 倪福銀，朱幼蓮，錢志文.《DSP技術與應用》課程教學

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[5] 康偉，王艷松.電氣專業DSP教學內容與形式改革探析

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