DSP原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究與探討

　　摘要：本文闡述了DSP原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主導(dǎo)思想和原則，，給出了DSP原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)的具體做法，提出了改革DSP原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本思路。通過實(shí)驗(yàn)箱中課程實(shí)驗(yàn)的開展及擴(kuò)展部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展，理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐教學(xué)深度結(jié)合，既能充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造能力，提高學(xué)生的分析和解決問題的能力，又能進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)DSP原理及應(yīng)用課程的理解，為其課程的學(xué)習(xí)和應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)，更有助于學(xué)生提高基本技能，鞏固專業(yè)知識(shí)。

　　關(guān)鍵詞：DSP原理及應(yīng)用；深度結(jié)合；改革

　　一、引言

　　近年來，DSP技術(shù)在國(guó)內(nèi)迅速發(fā)展，在數(shù)字通信、數(shù)字圖像處理、語音信號(hào)處理、家電醫(yī)療等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。多年來，我校電子信息工程學(xué)院開設(shè)了“DSP原理及應(yīng)用”課程以及相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程。學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，掌握了基本的編程技巧和實(shí)現(xiàn)過程以及處理算法的能力，具備了系統(tǒng)開發(fā)的能力，為以后的工作和學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。[1]“DSP原理及應(yīng)用”課程實(shí)踐性很強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)部分尤為重要。本文主要分析目前的“DSP原理及應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的一些問題，并提出了一些改善教學(xué)方法的建議。

　　二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的總體結(jié)構(gòu)

　　DSP原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，主要包括設(shè)計(jì)性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。[2]學(xué)生能夠自己動(dòng)手設(shè)計(jì)電路，編寫程序，下載運(yùn)行，自己獨(dú)立完成各種競(jìng)賽，為學(xué)生就業(yè)提供有力的保障。

　　總體框圖如圖1所示。以5000系列DSP芯片為CPU，可完成鍵盤、LCD顯示、電機(jī)控制部分、溫度檢測(cè)、交通燈實(shí)驗(yàn)、語音測(cè)試、溫度檢測(cè)、無線通信等實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)箱的操作，學(xué)生很直觀地觀察、優(yōu)化程序，下載運(yùn)行，得到結(jié)果。

　　主控制板的硬件提供實(shí)驗(yàn)箱的CPU模塊，程序通過仿真機(jī)下載運(yùn)行，直接查看結(jié)果。硬件擴(kuò)展方面的實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單直觀，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，學(xué)生可以進(jìn)行I/O口的實(shí)驗(yàn)操作，交通燈實(shí)驗(yàn)的控制，學(xué)生很直觀地通過改變代碼得到四個(gè)方向的不同顏色的燈交替閃亮，也可以改變延時(shí)來得到不同的結(jié)果。

　　三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的一些主要問題

1. 實(shí)驗(yàn)題目單一

2. 
   

　　對(duì)于部分驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，由教師講解實(shí)驗(yàn)的工作原理并提供程序，學(xué)生驗(yàn)證結(jié)果。比如，在FIR濾波器的設(shè)計(jì)中，學(xué)生通過程序運(yùn)行觀看各種波形，通過觀察窗口得到的時(shí)域和頻域的濾波效果比較直觀，但是很多學(xué)生對(duì)程序的設(shè)計(jì)和自己的編程能力并不是很了解，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后部分學(xué)生并沒有掌握實(shí)驗(yàn)和編程技能，甚至讀不懂程序。

　　2.教材與實(shí)驗(yàn)設(shè)備不協(xié)調(diào)

　　學(xué)生在理論教學(xué)當(dāng)中還在沿用TMS320C5402為CPU的設(shè)計(jì)、指令系統(tǒng)等。但是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中實(shí)驗(yàn)設(shè)備和廠家的不同，比如C55xx系列的CPU，指令系統(tǒng)的不統(tǒng)一和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的區(qū)別，要求學(xué)生對(duì)相應(yīng)的指令系統(tǒng)要熟知。而很多學(xué)生看不懂例子程序，編程時(shí)頻繁出錯(cuò)，需要在教材選定時(shí)注意實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)的協(xié)調(diào)。

　　3.整體規(guī)劃的匱乏

　　實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)沒有做到很好的統(tǒng)一，實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該由專門從事該專業(yè)的教師來教授。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較單一，新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備沒有得到很好的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該與科研、應(yīng)用結(jié)合起來，一些相關(guān)科研教師可以將科研中的新技術(shù)和方向帶給學(xué)生，讓學(xué)生真正了解該門課程的`重要性，增加一些算法的研究，將圖像處理以及語音信號(hào)處理等課程結(jié)合起來，真正做到學(xué)以致用。DSP實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中更多地是把它作為一個(gè)16位的單片機(jī)來用，而忽略了它作為數(shù)字信號(hào)處理的真正的使用價(jià)值。[3]

　　四、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的幾點(diǎn)建議

　　1.統(tǒng)一規(guī)劃

　　實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)統(tǒng)一，精選教學(xué)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是為了學(xué)生更好地理解理論知識(shí)，真正做到學(xué)以致用，DSP課程是一門設(shè)計(jì)性和實(shí)用性比較強(qiáng)的課程。[4]為了便于學(xué)生設(shè)計(jì)和應(yīng)用，理論課程應(yīng)該稍微超前實(shí)驗(yàn)課程，設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)應(yīng)該排在稍后。學(xué)生對(duì)整門課程有一個(gè)更深的了解后進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，效果會(huì)更好。學(xué)生通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和綜合復(fù)習(xí)，對(duì)課程的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)會(huì)更加深刻，可以提高設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的效果。

　　2.設(shè)計(jì)性的題目實(shí)用化

　　DSP實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求學(xué)生完成一些比較直觀的硬件設(shè)計(jì)，要求學(xué)生具備初步開發(fā)系統(tǒng)的基本能力，為了這個(gè)目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)的題目應(yīng)該更實(shí)用化，與學(xué)生的就業(yè)聯(lián)系起來。“DSP原理及應(yīng)用”課程是為大四學(xué)生開設(shè)的一門專業(yè)課，實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該本著實(shí)用性強(qiáng)、達(dá)到一定的應(yīng)用效果為目的來開設(shè)。大四學(xué)生已經(jīng)開始找工作，作為實(shí)用性較強(qiáng)的專業(yè)課，學(xué)生和工作崗位更傾向于一些關(guān)于科研、生產(chǎn)一線的課題，設(shè)計(jì)性的課題可以將種類和難度都多樣化，給不同基礎(chǔ)、愛好不同的學(xué)生提供自由的選擇。我校的很多課題都與“DSP原理及應(yīng)用”課程有關(guān)，比如數(shù)學(xué)圖像處理、各種數(shù)字調(diào)制、語音信號(hào)處理等都可以作為設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)。

　　3.網(wǎng)絡(luò)資源的使用

　　開設(shè)網(wǎng)絡(luò)課程，可以增加一些前沿課題的研究及發(fā)展和應(yīng)用。隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，DSP原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)課程可以借助網(wǎng)絡(luò)資源來學(xué)習(xí)和提高自身技能。實(shí)驗(yàn)教師可以利用校園網(wǎng)來更新最新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和應(yīng)用，激勵(lì)學(xué)生認(rèn)真完成相關(guān)內(nèi)容的查找和預(yù)習(xí)過程。教師也可以錄制實(shí)驗(yàn)教程視頻，便于學(xué)生學(xué)習(xí)和操作。學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作之前，可以到網(wǎng)上查閱了解關(guān)鍵芯片、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的有關(guān)知識(shí)和題目的發(fā)展、應(yīng)用背景。通過網(wǎng)上選課或預(yù)約實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以根據(jù)自身需要做多個(gè)設(shè)計(jì)性的題目?jī)?nèi)容，也可以自行選擇合適時(shí)間和實(shí)驗(yàn)教師。根據(jù)大四學(xué)生的本身問題，有些學(xué)生要考研或找工作或出國(guó)，改變以往的硬性安排，體現(xiàn)比較人性化的新教學(xué)理念。[5]

　　五、結(jié)論

　　對(duì)于DSP原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的研究和探討，我們提出幾點(diǎn)建議和看法，在以后的教學(xué)當(dāng)中要進(jìn)一步實(shí)踐、總結(jié)和完善。[6]本著加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中的創(chuàng)新性，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，學(xué)生不僅學(xué)到了一門知識(shí)更是一門技術(shù)、一個(gè)工具。DSP原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索和研究，需要考慮學(xué)生的就業(yè)要求，突出學(xué)生的綜合能力、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。DSP實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)由單一的教學(xué)功能向著科研和實(shí)踐的高水平實(shí)用性為目的而發(fā)展。[7]

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