DSP技術在農業工程實驗實踐中的應用

周杰 王申 田敏

[摘要]在當前新工科的背景下，為了推動高校教學與社會就業的融合，更加重視對學生創新素養及實踐能力的培養，對工程實踐類學科提出更高要求。根據農業工程專業開設的DSP技術的課程特點，對原有教學模式進行持續的探索，新的教學方式秉持“以實踐為導向，以學生為中心”的教學理念，在教學實踐中采用多樣化的教學手段，激發了學生的學習興趣與積極性，提高了教學效率，使農業工程實踐中更好地應用DSP技術。

[關鍵詞]農業工程;實驗探索;項目驅動

[中圖分類號]G642

[文獻標志碼]A

[文章編號]2096-0603（2019）07-0034-02

一、引言

伴隨著計算機和嵌人式技術的快速進步，DSP技術逐步引起學界的關注。DSP技術作為一種解決方法，已經成為工程界實現過程中的研究要點之一。DSP技術在語音、圖像及視頻信號的處理上顯現出巨大的速度優勢，這也使其在通信技術、自動控制、家用電器及消費電子中被大量應用。[1]

為了滿足企業發展的需求，增強學生的就業競爭力，石河子大學為農學院部分專業的本科生在2014年開設《DSP技術與應用》課程后，持續地探索該課程的教學模式，在教學實踐的基礎上進行了一些教學模式創新，取得了一些教改成果。本文結合本課程的特征，給出了一些教學過程中存在的不足及改進措施。

二、DSP課堂教學模式中存在的問題

（一）學習內容豐富但課程量不足

本校開設的《DSP技術與應用》作為一門理論與實踐相結合的課程，理論方面要學習DSP的結構，相關硬件設計，CCS的應用，寄存器、存儲器相關知識以及編寫CMD文件，中斷器，定時器等大量理論知識，同時還要兼顧學生的實踐環節。目前，24課時的理論講解僅僅只是介紹各功能模塊，沒有時間來學習系統資源構建，同時16課時的實踐環節完成的也只是驗證性實驗，用于學生對各個功能模塊的簡單學習驗證，不能滿足學生的學習需求，使學生達到掌握并運用的程度。

（二）學習者學習積極性不高

首先，DSP課程中學習的內容比較注重實際運用，通過理論學習和簡單的驗證性實驗，學生不能掌握其實際運用，不能激發學習興趣。其次，在教學過程中，大都是根據教科書來介紹DSP芯片的基本模塊及相應工作原理，各種概念比較抽象，不易理解。同時豐富的DSP芯片種類又要求學生要記住各種相應的引腳功能及模塊信息，抽象乏味的學習過程導致部分學生對該課程失去興趣，只是被動地進行學習，學習效果不佳。

（三）實驗設備落后，內容與應用脫節

1.DSP實驗平臺主要通過購買專門的實驗設備廠商的產品獲得，以實驗箱的形式提供，電路板集成較多的功能模塊，盡管這樣的方式簡單方便，但是這種設備模塊多、內容雜，在實驗過程中，學生不能學習到內部硬件電路的結構，形成系統的知識結構。DSP技術日新月異，各種新型芯片不斷被設計出來，知識技術、設備快速迭代。實驗室原配置的實驗設備落后于快速發展的DSP技術的發展水平，這種設備用于實驗不能使學生掌握DSP的最新技術。[2]

2.DSP實驗主要鍛煉學生的實際動手能力，但是原有的DSP課程的實驗課程使用的是集體教學模式，即采取分組實驗的方式，學生在固定時間內完成實驗任務。實驗任務主要以驗證性實驗為主，學生要做的僅僅是根據教師的要求及指引完成實驗，把程序輸入到DSP芯片中去調試，進而驗證實驗結果，或者通過固定的幾個功能模塊完成簡單的功能設計，學生失去了創新的空間。分組實驗也導致了一些學生學習不主動，只有部分學生實際鍛煉了實驗動手能力。這樣，內容簡單、形式單一的實驗導致部分學生缺少參與意識，沒有激發學生參與的熱情及進一步學習的興趣。

3.為了方便學生的學習，原有的DSP實驗任務多采用方便實現的項目，需要用到的模塊也都是預先集成在實驗設備上。雖然這樣的實驗內容多是結合課程的基本理論知識，但是設計的出發點不是實際應用。除此之外，實驗過程中用的實驗方法不能及時根據企業應用的角度及時更新，導致部分知識有些過時，不能適應企業需要。以上這些使得學生進入行業從事開發工作時，對實際操作方法不熟悉，對最新技術缺少了解，無法獨立完成項目設計開發。[3]

4.學習水平難以考察

《DSP技術與應用》作為一門實踐性較強的課程，采用其他科目一樣的紙筆答卷的考試模式，不能充分地考查出學生的學習效果。同時，在實驗環節，依據學生的實驗驗證結果去打分，也不能考查出學生對這門課程的實際操作水平。因此，傳統的考核方式不能滿足對學生學習效果的評判。

三、DSP課堂教學模式探索

（一）以實踐為導向，調整課時結構

首先，本課程的課時結構需要調整。通過調研及課程組討論，在課時數不變的基礎上，增加DSP綜合應用部分，實驗課和理論課相應減少，同時增加課外的企業交流會兩次，使學生可以了解行業的最新情況及前沿技術，激發學生的學習興趣。調整后的課程結構，以實踐為導向，理論課20課時，實驗課12課程，綜合應用為8課時。增加的DSP綜合運用部分要求學生圍繞項目目標，自行查找資料，完成一定的程序設計，培養學生的知識應用能力。

（二）引進翻轉課堂，提高教學效率

傳統的DSP課堂主要在于理論性知識的傳授，學生課堂上要學習的理論內容多，芯片功能模塊多，教學效率低下。為此在原有教學模式中引進了“翻轉課堂”這種教學模式。

“翻轉課堂”是傳統學習模式的變革，通常學習過程包括知識的傳授和內化。在傳統的教學模式中，知識的傳授在課堂上完成，學生在課下完成知識的內化，且原來的教學中，因為課堂時間有限，教師只是一味地講課，沒有做到以學生為中心。在“翻轉課堂”的教學模式下，教師只是學生學習的引導者。在課前，學生接收到教師發送的相關學習資料，以教師自錄的教學視頻為主，學生自行學習，教學內容的傳授及學生知識的積累在此階段完成。在課堂上，主要是學習內容的內化，學生在課前學習的過程中，遇到問題可以在課堂上提出，課堂上教師作為引導者，可以就這些問題做出針對性的解答，這樣學生就可以在課堂上完成教學過程最核心的環節--知識的內化。[4]課后對那些不容易掌握的重點難點，學生可以通過教師錄制的視頻反復觀看學習。在新的教學模式下，實現“以學生為中心”的教學理念，學生的主動性得以充分發揮，提高了課堂時間的教學效率，增強了學習效果。

（三）引入“項目驅動法”，注重實訓操作

“項目驅動法”是以建構主義教學理論作為基礎的一種教學方法，將受教育者的學習行為和具體項目緊密聯系，通過對學習中問題的探究來激發和保持學生的學習興趣及積極性。通過真實的項目，讓學生掌握課堂理論知識的實際應用。在這種教學環境下，學習的主動權為學生所掌握，教師起到引導和評價的作用，學生可以通過實訓項目對知識融會貫通，學習效率更高。

對DSP這種實踐性較強的課程，課堂理論知識只有通過項目設計等實際應用才可以實際掌握并應用。因此在調整課時的基礎上，增加了綜合實訓課，該課程要求學生用課堂中學習過的功能模塊及編程知識實現一些富有趣味性的簡單項目。項目通過小組進行完成，每人負責一個模塊，最后一起進行調試。這種教學模式是以實踐為導向來開展教學過程，學生項目的選擇和設計，基本由學生自主完成，這樣學生不僅學習了課本上抽象的理論知識，并且在此過程中，發現問題解決問題，設計解決方案，達到了學以致用的學習境界。除此之外，學生分小組完成項目，也增進了團隊合作，為以后進入企業工作做好準備。[5]

（四）改進教學評價辦法，理論與實踐并重

原有的教學評價習慣于依賴教師對學生學習表現的評價，主要由最后的試卷和實驗表現為主。由于學生學習渠道少，實驗設計簡單，不能很好地體現學生對知識點及操作技能的掌握程度。考慮到DSP技術與實踐關系較強，對同一個模塊，可以用到不同的設計中去，同一個功能也可以有多種實現辦法，且DSP技術處在動態的發展過程中，理論課及實驗課所學習的內容未必是最前沿的技能，因此需要摒棄原有的試卷考核辦法，采用項目考核和知識考核相結合的模式來進行學生實踐操作能力和理論知識的考查。學習知識的目的是為了應用和創新，通過基于“項目驅動法”的綜合實訓，每個學生都需要主導或者參與到實際項目的設計中去，最后的考核方式以答辯為主（占60%），輔以實驗情況（占20%）以及學生課堂表現（占20%）進行綜合評分。

答辯主要依據項目的完成情況來進行評價，項目由學生分組完成，項目題目自主選擇或教師指定，使用學習的理論知識去完成，最后在答辯報告PPT中，向教師展示作品設計的過程、使用模塊、實驗原理等，教師就作品提出相關問題，學生進行回答。最后這部分成績由教師評價、成員互評等分數加權計算得出。

該考察方式注重對綜合能力的培養與考察，意在培養學生在理論知識的基礎上的程序設計能力和功能開發能力。同時通過分工合作的方式，也促使每一個學生參與到項目開發中去，增強團隊合作能力。一方面，學生通過自己設計趣味性項目，提高了學習積極性，可以更好地掌握運用知識。另一方面，注重知識的實際應用，切實考察學生的學習效果。

四、改革效果

經過4個學期的DSP教學模式探索，不斷改善，新的教學模式基本可以實現對學生基礎性、實踐性、綜合性的學科能力培養及考查。

引進“翻轉課堂”的教學模式，增加綜合實訓環節，評價方法的多樣化等新方法、新舉措激發了學生的學習興趣與積極性，提高了教學效率，加深了學生對課本理論知識的理解，實際鍛煉到了每一個學生的動手能力。

五、結語

本文根據《DSP技術與應用》課程教學實踐中出現的各種問題，結合課程的實踐特征，提出了對應的具體解決方案。結合“以學生為中心”的教學理念，采取改善課時結構、引進“項目驅動教學法”、考查形式的變革等舉措，使學生能夠對學習DSP技術充分發揮出學習積極性，設計出大量具有實用意義的趣味性作品。新的教學模式使學生在新的課時結構下，更好地掌握DSP各模塊的基本功能及原理，在此基礎上掌握其實際應用，為將來進入企業從事相關工作做好準備。

參考文獻：

[1]何應勇.“DSP原理及應用”課程教學改革的探索與實踐[J].科教文匯（下旬刊），2016（2）：69-70.

[2]儲茂祥，鞏榮芬，孫紅星.自主式DSP實驗教學研究與設計[J].電子世界，2013（15）：161-162.

[3]劉君，熊開峰，王景明.地方高校工科大學生就業現狀分析[J].當代教育實踐與教學研究，2018（6）：108-109.

[4]洪龍，胡劍凌，俞一彪，等.利用微課翻轉課堂優化DSP實驗教學探索[J].西南師范大學學報（自然科學版），2015，40（10）：191-196.

[5]周天，李楊，李海森，等.研究型教學模式下的DSP原理與應用課程改革及大學生創新能力培養[J].中國教育技術裝備，2015（18）：125-126.