DSP原理及應用實驗教學的研究與探討
摘要：本文闡述了DSP原理及應用實驗教學的主導思想和原則，，給出了DSP原理及應用實驗教學的具體做法，提出了改革DSP原理及應用實驗教學的基本思路。通過實驗箱中課程實驗的開展及擴展部分實驗教學的開展，理論學習和實踐教學深度結合，既能充分激發學生的創造能力，提高學生的分析和解決問題的能力，又能進一步加強對DSP原理及應用課程的理解，為其課程的學習和應用奠定了良好的基礎，更有助于學生提高基本技能，鞏固專業知識。
關鍵詞：DSP原理及應用；深度結合；改革
一、引言
近年來，DSP技術在國內迅速發展，在數字通信、數字圖像處理、語音信號處理、家電醫療等領域得到了廣泛的應用。多年來，我校電子信息工程學院開設了“DSP原理及應用”課程以及相應的實驗課程。學生通過該課程的學習和實踐，掌握了基本的編程技巧和實現過程以及處理算法的能力，具備了系統開發的能力，為以后的工作和學習打下基礎。[1]“DSP原理及應用”課程實踐性很強，實驗部分尤為重要。本文主要分析目前的“DSP原理及應用”實驗教學存在的一些問題，并提出了一些改善教學方法的建議。
二、實驗教學環節的總體結構
DSP原理及應用實驗課程的實踐性很強，主要包括設計性和驗證性實驗。[2]學生能夠自己動手設計電路，編寫程序，下載運行，自己獨立完成各種競賽，為學生就業提供有力的保障。
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、電機控制部分、溫度檢測、交通燈實驗、語音測試、溫度檢測、無線通信等實驗，通過實驗箱的操作，學生很直觀地觀察、優化程序，下載運行，得到結果。
主控制板的硬件提供實驗箱的CPU模塊，程序通過仿真機下載運行，直接查看結果。硬件擴展方面的實驗簡單直觀，可以激發學生的學習興趣。例如，學生可以進行I/O口的實驗操作，交通燈實驗的控制，學生很直觀地通過改變代碼得到四個方向的不同顏色的燈交替閃亮，也可以改變延時來得到不同的結果。
三、實驗教學存在的一些主要問題
實驗題目單一
對于部分驗證性的實驗，由教師講解實驗的工作原理并提供程序，學生驗證結果。比如，在FIR濾波器的設計中，學生通過程序運行觀看各種波形，通過觀察窗口得到的時域和頻域的濾波效果比較直觀，但是很多學生對程序的設計和自己的編程能力并不是很了解，實驗結束后部分學生并沒有掌握實驗和編程技能，甚至讀不懂程序。
2.教材與實驗設備不協調
學生在理論教學當中還在沿用TMS320C5402為CPU的設計、指令系統等。但是在實驗教學當中實驗設備和廠家的不同，比如C55xx系列的CPU，指令系統的不統一和內部結構的區別，要求學生對相應的指令系統要熟知。而很多學生看不懂例子程序，編程時頻繁出錯，需要在教材選定時注意實驗教學和理論教學的協調。
3.整體規劃的匱乏
實驗教學與理論教學沒有做到很好的統一，實驗教學應該由專門從事該專業的教師來教授。實驗內容比較單一，新的實驗設備沒有得到很好的應用。實驗教學應該與科研、應用結合起來，一些相關科研教師可以將科研中的新技術和方向帶給學生，讓學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處理等課程結合起來，真正做到學以致用。DSP實驗教學當中更多地是把它作為一個16位的單片機來用，而忽略了它作為數字信號處理的真正的使用價值。[3]
四、提高實驗教學的幾點建議
1.統一規劃
實驗教學與理論教學統一，精選教學內容。實驗教學是為了學生更好地理解理論知識，真正做到學以致用，DSP課程是一門設計性和實用性比較強的課程。[4]為了便于學生設計和應用，理論課程應該稍微超前實驗課程，設計性的實驗應該排在稍后。學生對整門課程有一個更深的了解后進行綜合設計，效果會更好。學生通過系統的學習和綜合復習，對課程的認識和學習會更加深刻，可以提高設計性實驗的效果。
2.設計性的題目實用化
DSP實驗內容要求學生完成一些比較直觀的硬件設計，要求學生具備初步開發系統的基本能力，為了這個目標，實驗的題目應該更實用化，與學生的就業聯系起來。“DSP原理及應用”課程是為大四學生開設的一門專業課，實驗教學應該本著實用性強、達到一定的應用效果為目的來開設。大四學生已經開始找工作，作為實用性較強的專業課，學生和工作崗位更傾向于一些關于科研、生產一線的課題，設計性的課題可以將種類和難度都多樣化，給不同基礎、愛好不同的學生提供自由的選擇。我校的很多課題都與“DSP原理及應用”課程有關，比如數學圖像處理、各種數字調制、語音信號處理等都可以作為設計性的實驗。
3.網絡資源的使用
開設網絡課程，可以增加一些前沿課題的研究及發展和應用。隨著互聯網的廣泛應用，DSP原理與應用實驗課程可以借助網絡資源來學習和提高自身技能。實驗教師可以利用校園網來更新最新的實驗內容和應用，激勵學生認真完成相關內容的查找和預習過程。教師也可以錄制實驗教程視頻，便于學生學習和操作。學生在進行實驗操作之前，可以到網上查閱了解關鍵芯片、實驗設備的有關知識和題目的發展、應用背景。通過網上選課或預約實驗，學生可以根據自身需要做多個設計性的題目內容，也可以自行選擇合適時間和實驗教師。根據大四學生的本身問題，有些學生要考研或找工作或出國，改變以往的硬性安排，體現比較人性化的新教學理念。[5]
五、結論
對于DSP原理及應用實驗教學方法的研究和探討，我們提出幾點建議和看法，在以后的教學當中要進一步實踐、總結和完善。[6]本著加強實驗教學當中的創新性，提高學生的實踐能力，學生不僅學到了一門知識更是一門技術、一個工具。DSP原理及應用實驗教學的探索和研究，需要考慮學生的就業要求，突出學生的綜合能力、設計能力和創新能力的培養。DSP實驗教學已經由單一的教學功能向著科研和實踐的高水平實用性為目的而發展。[7]
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