DSP應(yīng)用技術(shù)課程的教學(xué)模式探究

翟麗杰

（渭南師范學(xué)院數(shù)理學(xué)院，陜西渭南 714099）

數(shù)字信號處理器（Digital Signal Processor,DSP）是針對數(shù)字信號處理的需要而設(shè)計的一種可編程的處理器，是現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和信號處理技術(shù)及集成芯片制造技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物[1]。DSP在電子信息、通信、軟件無線電、信息家電、儀器儀表等科技領(lǐng)域獲得了良好的應(yīng)用效果。隨著人才市場對DSP相關(guān)人才日益增長的需求，要求學(xué)生掌握DSP開發(fā)的相關(guān)技術(shù)，如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高開發(fā)能力，本文從教學(xué)模式探究出發(fā)找到解決這個問題的一種方法。本文主要是對TI公司的DSP芯片及其開發(fā)環(huán)境CCS進(jìn)行了教學(xué)探究與探索。

1 DSP應(yīng)用技術(shù)課程簡介

DSP應(yīng)用技術(shù)與信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理三者構(gòu)成了信號處理課群，DSP應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)在于用DSP芯片實現(xiàn)數(shù)字信號處理的方法。

DSP課程是一門理論性和實踐性較強(qiáng)的課程，所涉及的知識面廣，綜合性強(qiáng)，學(xué)生要先修數(shù)字信號處理，了解和掌握其理論知識和相關(guān)算法，而且要學(xué)習(xí)單片機(jī)原理與接口技術(shù)、數(shù)字電路和計算機(jī)原理方面的知識等，在學(xué)習(xí)中往往感覺抽象，難以理解和掌握[2]。另外課本里學(xué)習(xí)內(nèi)容只有通過實驗等實踐環(huán)節(jié)才能加深理解和掌握，最終用到DSP系統(tǒng)設(shè)計中。還有DSP技術(shù)更新快，要隨時關(guān)注新的芯片及新的技術(shù)在授課過程中及時給學(xué)生補(bǔ)充。

本課程是我校電子信息和電氣工程專業(yè)本科生的專業(yè)選修課，一般在大四上學(xué)期開設(shè)。要求學(xué)生了解DSP在數(shù)字信號處理系統(tǒng)中的核心作用，掌握DSP的基本工作原理和基本編程方法，了解DSP系統(tǒng)的基本開發(fā)過程及其典型應(yīng)用。本課程通過授課、練習(xí)、實驗使學(xué)生掌握數(shù)字信號處理器的基本原理和應(yīng)用，以美國TI公司的TM320X281X系列為例，是32位的高性能微控制器，具有強(qiáng)大的控制和信號處理能力，著重介紹DSP的硬件結(jié)構(gòu)、基本工作原理、片內(nèi)資源應(yīng)用開發(fā)及相關(guān)寄存器的配置、各個外設(shè)功能單元，最后介紹其典型應(yīng)用，比如用DSP編程實現(xiàn)FIR濾波器、對模擬信號進(jìn)行實時采集信號處理等[3]。

2 DSP應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)模式探究

本校教學(xué)計劃中該課程安排了36學(xué)時理論學(xué)時和12學(xué)時的實驗學(xué)時。學(xué)時相對較少，因此教師要在教學(xué)內(nèi)容的選擇方面下功夫，優(yōu)化授課內(nèi)容，簡化基礎(chǔ)理論，突出重點(diǎn)和難點(diǎn)。

理論教學(xué)方面在課程理論教學(xué)中，針對教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn)提出問題，進(jìn)行定期和不定期的課堂討論，使學(xué)生積極參與課堂討論，通過課堂討論引導(dǎo)學(xué)生積極思考，培養(yǎng)探究、創(chuàng)新的意識和學(xué)習(xí)習(xí)慣，同時加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解，做到課堂氣氛融洽。學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性，參與課堂教學(xué)的廣度和深度，直接影響教學(xué)質(zhì)量，沒有學(xué)生的主動參與，就沒有成功的課堂教學(xué)。

主要采用的方法有比較對比法教學(xué)，把DSP與單片機(jī)、ARM等技術(shù)異同點(diǎn)歸納總結(jié)出來，學(xué)生自己學(xué)習(xí)理解相同點(diǎn)，教師重點(diǎn)講解不同點(diǎn)，這樣學(xué)生能從不同角度、不同層次更加深入的了解和掌握這些知識點(diǎn)。

理論教學(xué)與仿真教學(xué)有機(jī)的結(jié)合。積極地利用MATLAB、CCS等軟件對算法及開發(fā)方法進(jìn)行教學(xué)演示。例如在講解IIR濾波器的設(shè)計時，首先引導(dǎo)學(xué)生對IIR濾波器的數(shù)學(xué)模型及信號處理電路和軟件編程等相關(guān)問題討論，并對每個環(huán)節(jié)進(jìn)行仿真跟蹤，及時反饋，極大的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另外對DSP應(yīng)用技術(shù)的相關(guān)概念的理解比較好，對開發(fā)的過程有一定的認(rèn)識，可謂一箭三雕。

理論教學(xué)與實驗教學(xué)適時結(jié)合。與該課程配套的實驗教學(xué)，學(xué)校購買了相匹配的實驗平臺，該平臺采用模塊化設(shè)計，包括D/A、A/D、串口通信、電機(jī)驅(qū)動、語音、圖像處理獨(dú)立模塊，不僅可以進(jìn)行驗證實驗，還可以進(jìn)行豐富的設(shè)計綜合實驗。進(jìn)行以學(xué)生為中心的實驗教學(xué)，與理論教學(xué)適時結(jié)合，讓學(xué)生參與設(shè)計實驗、分析實驗，其開發(fā)能力及獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力都有顯著提高。在實驗的教學(xué)過程中除了常規(guī)的基礎(chǔ)實驗和拓展實驗外，積極動員學(xué)生參加校級、院級項目及校企項目，特別是參加全國及省級DSP電子競賽的活動，更好地把項目實踐教學(xué)與理論教學(xué)結(jié)合起來。

微課、MOOC、翻轉(zhuǎn)課堂現(xiàn)代化教學(xué)模式的引入。微課是按照教學(xué)實踐要求，以視頻為主要呈現(xiàn)方式，反映教師針對某個知識點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)而展開教與學(xué)活動的各種教學(xué)資源的有機(jī)結(jié)合體。微課具有主題突出、類型多樣情景真實、交互性強(qiáng)、便攜性，重復(fù)性觀看特點(diǎn)，可以很好地作為翻轉(zhuǎn)課堂課前的支撐和載體。翻轉(zhuǎn)課堂中教師的講授時間減少，而學(xué)生的學(xué)習(xí)活動增加，學(xué)生成了課堂的主角，教師成為學(xué)習(xí)的促進(jìn)者和指導(dǎo)者。這里以實驗微課教學(xué)為例。實驗教學(xué)微課資源主要由具體每個實驗微課、多媒體課件及實驗源程序等組成，可以通過網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺和學(xué)生學(xué)習(xí)微課群進(jìn)行共享。

圖1 實驗微課翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型圖

以微課、MOOC支持的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)開辟了一條以移動學(xué)習(xí)對接翻轉(zhuǎn)課堂的實踐之路。自主學(xué)習(xí)階段學(xué)生不限制在教室或者電腦前學(xué)習(xí)，學(xué)生完全可以自主安排學(xué)習(xí)的步調(diào)。翻轉(zhuǎn)課堂充分體現(xiàn)了“以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念。

3 結(jié)語

本文通過對幾種教學(xué)模式的探究，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建“提出問題——學(xué)習(xí)研究——分析問題一解決問題”的知識學(xué)習(xí)的過程。DSP應(yīng)用技術(shù)課程集專業(yè)性和應(yīng)用性于一體，其課程內(nèi)容和教學(xué)方法也需要根據(jù)實際情況進(jìn)行改革創(chuàng)新，這對于培養(yǎng)出與時俱進(jìn)、專業(yè)理論知識與實踐水平過硬、創(chuàng)造性思維能力強(qiáng)的的復(fù)合型人才有很大裨益。