DSP技術課程教學方法研究與實踐

劉偉春

[摘 要] 當前DSP技術課程匯總需要采取有效的教學方法，進而提升教學質量和效果，促進課程教學發展，分析了DSP技術課程教學方法研究與實踐。

[關 鍵 詞] DSP技術課程；教學方法；研究；實踐

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）22-0116-02

DSP技術課程具有較強的實踐性、綜合性，知識較多且復雜。學生在學習時也會遇到困難，這就需要教師采取有效的教學方法，幫助學生更好地掌握知識，提高教學質量及效果。

一、DSP技術課程特點

（一）課程內容多

DSP芯片集成度高，很多模塊都有復雜的內部結構，且模塊之間具有緊密的聯系，各模塊中要學習的內容都較多，包括有關程序設計、內部寄存器設置，這也讓該課程有很多的學習內容[1]。

（二）知識更新快

DSP產品的更新換代很快，新的產品、技術以及應用一直在進行更新和升級。課程內容也應該及時地發展和更新。每個學校課程選擇使用的DSP芯片也存在差異，這是因為專業定位不一樣，在教學內容及教材上也存在差異，無法實現統一，這都為課程教學增加了難度。因此，應該結合課程設置情況以及學生的實際學習情況，開展DSP教學及課外活動，讓教師也可以外出進行學習及交流，開闊他們的眼界，提高他們的綜合素質，進而提高教學能力及水平[2]。

（三）綜合性強

DSP課程具有很強的綜合性特征，前期需要有基礎鋪墊，如單片機技術、計算機原理以及數字信號處理等。學習這一技術需要學生具備較強的硬件設計能力，能夠熟練地操作一些工具，如MATLAB、C/C++語言、CCS等，能夠利用這些工具進行算法開發及軟件設計。學生在算法開發中對學生的能力還有要求，學生需要了解和掌握數字信號處理的理論知識以及有關算法，如，快速傅里葉變換算法、無限長、有限長沖激響應濾波器算法等。

（四）具有很強的實踐應用

DSP課程教學的目的就是要讓學生掌握這一技術，這也就需要課程更注重實踐環節。因此，學校應該建立專門的實驗室，讓學生可以在良好的實驗環境中進行練習，提高他們的動手實踐能力以及創新能力。實驗課程設置也需要按照由易到難的順序進行教學，在學生初步熟悉CCS開發環境時，要多鼓勵學生多做綜合性較強的實驗，激發學生的興趣。

二、DSP技術課程教學現狀

當前DSP教學中仍然存在一些問題，使得教學效果及人才培養效果受到限制。教學中教師也在盡力體現學生的主體性，要激發學生的主動性，然而實際教學中情況并不是很理想，很多學生仍然看重考試、作業及練習題這些內容，對實驗環節缺乏重視，缺乏積極性，這就使得他們的實際應用能力不足，無法得到有效提高。學生的DSP硬件系統設計能力培養較為困難，當前學校中都建設了DSP課程實驗室，也添置了開發實驗平臺，學生也習慣于基于這些平臺進行軟件編程學習，且DSP硬件設計費用比較高，學生在承受上有一定難度，這些也影響了學生的學習興趣和積極性。另外，學生對DSP軟件開發的掌握也不夠。這一課程中，C語言是一個主要的開發工具，一些學生的基礎不夠好，編程注重結構，忽視了在調試中提高編程能力，使得學生的軟件設計能力沒有得到提高。因此，需要讓學生認識到學習規律，提高他們的實踐能力。

三、DSP技術課程教學方法研究與實踐

（一）多角度、多層面教學

DSP處理器速度快且操作靈活，其具有先進的哈佛結構，即1條程序總線、3條數據總線和4條地址總線，還具有豐富的片內外設、專門硬件邏輯的CPU、專用的指令集以及高容量的片內存儲器。DSP中有很多教學內容，包括CCS開發工具應用、匯編程序設計、硬件資源、特殊的指令系統、高級語言編程。學生在學習時會遇到困難，為了提高教學的有效性，在教學中可以采取多層面、多角度的教學方法，讓學生可以全面掌握有關重要技術。多層面就是對各種內容實現多層面教學，具體層面包括學生層次分類、內容重點難點以及院系資源教師水平等。多角度包括學生應試與就業、理論實驗相結合、與其他課程內容關聯角度等[3]。二者相互補充，共同發展，進而可以有效提高DSP教學效果及質量。采取因材施教方法，對學生進行分類培養、實踐及考核，可以讓學生在現有基礎上都能得到發展，提高人才培養的有效性。

1.教學內容分層設計

教師需要結合學生情況，對教學內容進行科學的分層設計，教師需要認真推敲教學細節，將所有教學資源進行有效組合，課程教研組需要對內容進行調整，在這一過程中體現的就是分層設計思路。一共可以分成4個層次，第一層是基礎層，也就是必須層，教學內容需要包括軟件設計、系統設計、硬件設計等一些基礎的教學內容；第二層是進階層，是在第一層的基礎上進行的，并為下一層做好鋪墊，這一層次教學內容主要是實驗以及課程設計，有一些必修的知識點，剩下的則是選修，需要將理論和實踐教學進行有機結合，提高學生的DSP工程技能水平；第三層是創新層，這一層也是選修層，主要內容就是課程設計，要對學生的DSP工程應用能力進行培養，提高他們的科研創新能力，培養出優秀的工程師；第四層是課外學習補充層，同樣也屬于選修層，教師要給學生提供相應的教學資源，如網址、自學資料等，讓學生可以提升他們的自學能力，也是在拓展和豐富學生的知識面。在實際教學中，通過案例驅動教學方法，結合競賽題目、電子設計大獎賽、課程設計等，使用提出、分析、解決問題的教學方法，讓學生可以學有所用，增強他們的學習效果。

2.分類培養

DSP技術課程教學中，學生的專業也是不一樣的，在設置選修課時就需要根據專業培養方案進行分類，結合專業設計相應的教學內容，比如，偏向控制技術的教學班級，像電氣自動化專業，在設計教學內容時就需要注重控制領域中應用DSP技術的內容教學；偏向于通信技術的班級，像電子信息類專業，教學內容設計就應該是通信領域中要用到的DSP內容；而偏向于多媒體處理技術的班級，像研究生教學，教學內容方面就需要注重多核DSP內容教學。在分類培養中，根據學生的需求進行教學，學生可以結合自己的學習需求在學習自己班級內容基礎上，也可以和其他班級一起學習，并且進行考核。

3.分層實踐

每個學生的學習期望都存在差異，因此，在教學內容分層設計的基礎上，還需要實行實驗實踐教學的分層設計，培養和提高學生的實踐能力，讓那些有能力、有期望的學生可以獲得有效的培養，發展成DSP工程師，可以分成三層。第一層是基礎實驗，結合實驗的要求及設計要對學生的基本DSP應用能力進行有效培養；第二層是進階實驗，這一層中分成兩部分，包括進階實驗及選做課程設計，前者是為了鞏固和提高選修學生的實踐應用能力，后者是為了對那些有能力的學生進行培養，提高他們的工程實踐能力。這一層實驗中有多種類型，如系統設計實驗、軟件、硬件設計實驗等，學生可以結合自己的情況選擇類型；第三層是創新實驗，這一層面中，學生需要組隊，每隊人數兩至三人，學生可以結合自己的興趣進行課題選擇，基礎DSP的嵌入式系統設計，要對學生的綜合應用能力進行培養，在這個過程中，學生的團隊精神也會得到提升。課題的題目由課程教研組制定，課題內容需要每年更新。在教學中，實驗實踐教學的時間是有限的，DSP開放實驗室可以為分層實踐提供保證。

4.分層考核

考核是教學中不可缺少的一部分，其可以讓學生投入學習中，讓學生可以深入研究，還可以激勵學生提高自己的學習目標，激發學生學習動力。DSP技術的考核分為理論及實踐考核，但是通常實踐成績比重較低，以前的考核只是對基礎層及創新層進行，這就使得學生缺乏學習動力，缺乏深入實踐及學習的積極性。因此，需要改變考核分值分布，讓更多的學生選擇創新層，除了基礎層外，剩下兩個層面的選修部分實踐教學是開放的，學生可以選擇旁聽。

（二）理論教學和實驗教學相結合

在課程教學中，在講授理論知識時，可以加入實驗內容，為了調動學生的學習興趣，教師可以在教學中應用實驗演示，這樣也可以讓理論教學不再單一，課堂教學變得更加生動。當前市場上DSP實驗箱中只看重實現課程內容中的簡單功能，沒有重視實驗的實用性及拓展性，這就使得學生在做實驗時只是單純地為了完成任務，學生在實驗中缺乏主動性和積極性。在教學中，比如，在講授小型項目時，教師在教學過程中為學生展示講解DSP技術的實現過程、軟件和硬件設計中排錯的方法等，這也讓學生有更清晰的學習目的，提高學生學習的興趣和積極性，也可以積極主動地去嘗試研究開發一些DSP的相關作品。

（三）鼓勵學生參與競賽科研

當前社會對人才的要求越來越高，因此，為了讓學生符合社會需求，提高他們的競爭力，就需要提升他們的綜合素質，特別是電子信息工程專業學生，需要注重學生實踐能力的培養和提高，DSP也是電子信息領域中都要掌握的一門技術。這就需要根據科研實際情況，能夠吸納一些優秀學生進入研究室中，讓他們也參與到科研中，要多鼓勵學生通過多樣的方式對自己的創新思維以及動手能力進行培養，如社會調查、技術交流、學術講座等。通過實施這些教學方法，可以有效提高學生的學習興趣，讓他們積極地參與到創新型競賽活動中，如全國大學生電子設計競賽、大學生創新性實驗等。學生可以在競賽中獲得較好的成績，這也可以幫助學生找到理想的工作，養成良好的學習習慣。

（四）利用多媒體輔助教學

該課程具有器件復雜的顯著特征，其算法靈活，授課的難度比較大，學生在學習時效果并不是很理想，因此，為了提高學生的學習興趣和積極性，增強他們的學習效果，教師可以在教學中應用多媒體計算機輔助教學，這樣做可以讓抽象的概念及難點內容直觀地展示給學生，學生理解起來也會變得容易，知識展示也會變得生動形象，可以有效增強他們的學習效果，為學生提供全方位的交互環境，學生在這樣的環境下，學習興趣也會提高。比如，在講授DSP訪問外部存儲器的時序時，就可以依照相應的硬件連接原理圖，通過使用動畫形式進行講解，進而將控制信號有效的先后次序和生產效果直觀地展示給學生，學生也更容易理解和掌握。

綜上所述，DSP技術課程教學需要采用有效的教學方法，激發學生的學習興趣，增強他們的學習效果，進而促進課程教學發展。

參考文獻：

[1]馬曉玉，鄧婉玲，黃偉英，等.多維結構實踐教學模式在電子信息類專業的實踐[J].實驗室研究與探索，2012（8）.

[2]俞一彪，孫兵，曹洪龍，等.電子信息類本科DSP教學實踐與探索[J].理工高教研究，2016（4）.

[3]徐盛，胡劍凌，耿相銘，等.面向研究生的課程設計：DSP開放式教學[J].實驗室研究與探索，2014（12）.