以電動(dòng)車為載體DSP課程教學(xué)的改革的研究與探索

楊保亮+高翔+楊守良

【摘要】針對(duì)目前工科教學(xué)和企業(yè)、社會(huì)的差異，在項(xiàng)目制管理的基礎(chǔ)上我們提出了一種以電動(dòng)車為載體的DSP教學(xué)模式的改革，該模式以電動(dòng)車為模型闡述了DSP課程實(shí)際應(yīng)用過程。首先剖析電動(dòng)車的物理結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)，然后重點(diǎn)電動(dòng)車控制部分的DSP的實(shí)現(xiàn)，主要包括電機(jī)控制、操作面板控制、顯示面板的控制等模塊，最后讓學(xué)生去實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車的各個(gè)功能，達(dá)到了產(chǎn)品、理論、實(shí)踐的高度統(tǒng)一。該教學(xué)模式并在實(shí)際教學(xué)工作中進(jìn)行了初步的實(shí)踐探索，得到老師和學(xué)生的一致好評(píng)并取得了較好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】電動(dòng)車 項(xiàng)目制管 理DSP課程

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）30-0038-01

一、引言

工科教學(xué)主要任務(wù)培養(yǎng)優(yōu)秀的工程師去服務(wù)社會(huì)，但是目前學(xué)校培養(yǎng)的人才不能滿足設(shè)備的需要，針對(duì)上面的矛盾我們提出了一種產(chǎn)品二次開發(fā)的教學(xué)模式，主要包括產(chǎn)品解剖、功能分析、模塊替換、組裝測(cè)試等。電動(dòng)車是我們生活中重要交通工具，我們對(duì)它最熟悉不過了，同時(shí)在電子設(shè)計(jì)電動(dòng)車的設(shè)計(jì)具有一定的代表性，該模式以現(xiàn)實(shí)中的電動(dòng)車作為載體，講解DSP技術(shù)及其應(yīng)用這個(gè)課程在DSP技術(shù)開發(fā)中各種理論知識(shí)和技能。數(shù)字信號(hào)處理器（Digital signal processor）是對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行高速實(shí)時(shí)處理的專用處理器，它具有計(jì)算速度快、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的強(qiáng)大工具[1]。在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，很多的用人單位對(duì)DSP技術(shù)人員需要量很大，同時(shí)DSP也是電子信息專業(yè)的核心課程，DSP系統(tǒng)開發(fā)能力的培養(yǎng)也是是優(yōu)秀工程師的基本素質(zhì)，因此我們選DSP技術(shù)作為我們教學(xué)改革課程。

二、教學(xué)中問題

DSP 這個(gè)課程是數(shù)字信號(hào)處理的技術(shù)和信息社會(huì)相互作用的產(chǎn)物，需要比較抽象的理論知識(shí)、豐富的實(shí)踐動(dòng)手能力，因此課程的教學(xué)對(duì)教師和學(xué)生都提出了很高的要求，但是在實(shí)際的教學(xué)中，由于教師水平和實(shí)驗(yàn)條件的限制，該課程一般都是以理論位置的教學(xué)模式，對(duì)于DSP技術(shù)開發(fā)能力提高效果甚微，經(jīng)過多年的分析研究DSP課程的教學(xué)存在以下幾個(gè)問題：

1.培養(yǎng)目標(biāo)不明確

DSP技術(shù)及其應(yīng)用是個(gè)非常廣泛的概念，主要涉及數(shù)字信號(hào)處理的相關(guān)理論與信號(hào)處理技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同主要有語(yǔ)音信信號(hào)、圖像信號(hào)的處理等，但是目前根據(jù)發(fā)展的需要控制領(lǐng)域的信號(hào)處理技術(shù)也需要DSP處理，德州儀器公司（Texas Instrument簡(jiǎn)稱TI）把市場(chǎng)前景看好的DSP歸為三大系列而大力推廣，TI也稱之為三個(gè)平臺(tái)（Platform），TMS320C6000平臺(tái)其追求的是至高性能，最近新推出的芯片速度高達(dá)1GHZ，適合寬帶網(wǎng)絡(luò)、圖像、影像、雷達(dá)等處理應(yīng)用。TMS320C5000 平臺(tái)其提供性能、外圍設(shè)備、小型封裝和電源效率的優(yōu)化組合，適合便攜式上網(wǎng)、語(yǔ)音處理及對(duì)功耗有嚴(yán)格要求的地方。C2000針對(duì)控制領(lǐng)域做了優(yōu)化配置，集成了了眾多的外設(shè)，適合逆變器、馬達(dá)、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、電力等應(yīng)用領(lǐng)域[2]。在新建本科院校的DSP教學(xué)中一般課時(shí)都是48個(gè)學(xué)時(shí)左右，在有有限的學(xué)時(shí)內(nèi)讓本科生學(xué)習(xí)那么龐大的教學(xué)體系是個(gè)挑戰(zhàn)，因此教學(xué)目標(biāo)定位的不準(zhǔn)確是傳統(tǒng)DSP教學(xué)的主要問題所在。

2.教學(xué)模式傳統(tǒng)

在傳統(tǒng)的DSP的教學(xué)中，教師的教學(xué)一般分為兩個(gè)部分，一個(gè)是理論教學(xué)，一個(gè)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在理論的教學(xué)中，一般都是以教授抽象的理論知識(shí)為主，學(xué)生接受的一種被動(dòng)的教學(xué)方式，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，一般在固定的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)一定的功能，由于教師與實(shí)驗(yàn)報(bào)告的引導(dǎo)和約束，學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)一定的功能，但是具體的實(shí)驗(yàn)設(shè)備扼殺了學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力和解決實(shí)際問題的能力，其實(shí)也是工科教學(xué)不能滿足企業(yè)人才需要的一個(gè)重要因素。

三、課程的教學(xué)改革的探索和實(shí)踐

在分析了目前DSP教學(xué)基礎(chǔ)上，提煉出目前DSP教學(xué)中教學(xué)內(nèi)容的廣泛和被動(dòng)式教學(xué)模式是制約DSP教學(xué)主要兩個(gè)要素，這里我們針對(duì)這部分要素進(jìn)行改革。

1.教學(xué)內(nèi)容的更新和優(yōu)化

教學(xué)內(nèi)容的改革是一個(gè)主要的課題，內(nèi)容的選取要考慮到企業(yè)、學(xué)校、教師、學(xué)生，內(nèi)容不能只考慮某一的需求，而是四部分綜合的產(chǎn)品，企業(yè)要求學(xué)生能夠解決實(shí)際的問題，能夠做一些實(shí)際的東西、一些實(shí)用的東西；學(xué)校要求在有限的實(shí)驗(yàn)設(shè)備上學(xué)習(xí)所有的課程體系；教師希望學(xué)生在有限的時(shí)間學(xué)習(xí)所有的知識(shí)；學(xué)生要求學(xué)習(xí)點(diǎn)和以后工作相關(guān)的知識(shí)；針對(duì)上面四部分需要，選擇了一個(gè)實(shí)際的交通工具的作為我們學(xué)習(xí)的載體，這樣可以讓上面的四個(gè)環(huán)節(jié)得到完美的統(tǒng)一，以實(shí)物作為我們學(xué)習(xí)的內(nèi)容的載體可以讓學(xué)生知道所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用場(chǎng)合，讓學(xué)生在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中培養(yǎng)實(shí)際動(dòng)手能力和實(shí)際問題的解決能力，滿足企業(yè)的需要，教師可以根據(jù)產(chǎn)品的需要定位DSP理論內(nèi)容的講解，在電動(dòng)車的開發(fā)過程中，電機(jī)的控制和設(shè)備的顯示重點(diǎn)，所以教師可以定位為TI C2000系列DSP學(xué)習(xí)，這樣在教學(xué)的選擇和課時(shí)的安排內(nèi)容的重新安排都是良好的開始。

2.教學(xué)手段的更新

既然選擇好了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)載體，選擇配套教學(xué)模式也是重要的環(huán)節(jié)，目前在工科教學(xué)中，項(xiàng)目制是一種重要的教學(xué)方法，深受學(xué)生和老師的喜愛，但是項(xiàng)目制周期過長(zhǎng)，理論需要不高，資金要求高[3]。這里我們采用一種總-分-總的項(xiàng)目管理方法，首先我們整體的介紹電動(dòng)車的功能需要，分解出重要的功能模塊，然后對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)計(jì)和測(cè)試，最后把每個(gè)模塊集中在一起放在電動(dòng)車中驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)的可高效性，這里提出了一種產(chǎn)品二次開發(fā)的教學(xué)模式，主要包括產(chǎn)品解剖、功能分析、模塊替換、組裝測(cè)試等，產(chǎn)品研發(fā)教學(xué)模式經(jīng)過幾年教學(xué)模式，深受學(xué)生和老師的喜歡，在動(dòng)車控制系統(tǒng)的開發(fā)中，我們DSP內(nèi)容完美的嵌入其中，例如在顯示模塊我們講解DSP的輸入輸出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在電動(dòng)控制模塊我們講解DSP的EV單元，在電機(jī)的速度測(cè)量模塊我們講解DSP的AD模式，我們把以前教學(xué)內(nèi)容也進(jìn)行了一定的綜合，這樣可以讓學(xué)生對(duì)DSP的設(shè)計(jì)原理和模塊的應(yīng)用開發(fā)有了本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，以后可以對(duì)具體的問題具體的分析，滿足企業(yè)對(duì)技術(shù)人的需求。

四、結(jié)論

在分析了目前企業(yè)和學(xué)校矛盾的基礎(chǔ)上，提煉出了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式是DSP課程中的關(guān)鍵問題，提出了以電動(dòng)車為載體的教學(xué)模式，主要包括產(chǎn)品解剖、功能分析、模塊替換、組裝測(cè)試等，本文受到教改項(xiàng)目“《DSP技術(shù)與應(yīng)用》課程項(xiàng)目制教學(xué)模式構(gòu)建與實(shí)踐”，項(xiàng)目編號(hào)（150223）與“以電動(dòng)車為載體大學(xué)生工程素質(zhì)訓(xùn)練模式的探索與實(shí)踐”，項(xiàng)目編號(hào)（201510642297）大力支持。通過幾年的教學(xué)改革中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)的興趣、提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量，也促進(jìn)了師資力量的建設(shè)，更為重要是為了企業(yè)培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的DSP技術(shù)人員。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚睿，王有仁，儲(chǔ)劍波.Dsp-C2000綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研制與開發(fā)[J].沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005（2），22-23.

[2]顧衛(wèi)鋼.手把手教你學(xué)DSP：基于TMS320X281x（第2版）[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2015.7.

[3]劉渭清，魏坤，張馨予.《DSP器件及應(yīng)用》課程教學(xué)改革與實(shí)踐 [J]. 科技視界，2015.26：50.

作者簡(jiǎn)介：

楊保亮（1979-），男，山東棗莊人，講師，碩士，主要從事嵌入式開發(fā)。