DSP應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)探索與實(shí)踐

摘要：根據(jù)DSP應(yīng)用技術(shù)課程特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行探索，提出多角度多層面的教學(xué)方法。并以實(shí)際教學(xué)情況為例，重點(diǎn)探討在實(shí)踐環(huán)節(jié)中采用的多種教學(xué)手段，有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新水平，對(duì)培養(yǎng)優(yōu)秀DSP技術(shù)研發(fā)人員具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：DSP應(yīng)用技術(shù)；教學(xué)方法；實(shí)踐教學(xué)；創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?搖 文章編號(hào)：1674-9324（2013）30-0242-02

在如今信息社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)下，培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代進(jìn)程的數(shù)字人才尤為重要，因此本系在多門(mén)專業(yè)課的基礎(chǔ)上開(kāi)設(shè)了“DSP應(yīng)用技術(shù)”課程。DSP可以理解為數(shù)字信號(hào)處理的理論和方法（Digital Signal Processing），也可以看成是數(shù)字信號(hào)處理可編程微處理器（Digital Signal Processor）的縮寫(xiě)。前者內(nèi)容已經(jīng)在課程“數(shù)字信號(hào)處理”中學(xué)習(xí)過(guò)，而“DSP應(yīng)用技術(shù)”這門(mén)課主要指的是后者[1，2]。近年來(lái)新興的一些學(xué)科，如模式識(shí)別、人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，都與DSP技術(shù)息息相關(guān)，DSP技術(shù)已成為目前應(yīng)用廣泛、發(fā)展迅速的一項(xiàng)前沿技術(shù)領(lǐng)域[3]。通過(guò)多年從事“DSP應(yīng)用技術(shù)”課程的教學(xué)，根據(jù)該課程特點(diǎn)及學(xué)生實(shí)踐情況，總結(jié)重點(diǎn)難點(diǎn)，提出適應(yīng)現(xiàn)代科技人才培養(yǎng)的DSP課程教學(xué)的幾點(diǎn)建議。

一、課程特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀

1.涉及內(nèi)容多。DSP芯片集成度高，諸多模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜且模塊間相互密切關(guān)聯(lián)，每個(gè)模塊又涉及其控制方法、內(nèi)部寄存器設(shè)置及相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)，課程信息量較大。目前學(xué)時(shí)數(shù)為32學(xué)時(shí)，內(nèi)容包括DSP的硬件結(jié)構(gòu)原理、特殊的指令系統(tǒng)以及軟硬件仿真開(kāi)發(fā)等。

2.知識(shí)更新快。隨著DSP產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代，不斷出現(xiàn)新產(chǎn)品、新技術(shù)、新應(yīng)用，因此課程內(nèi)容也需隨著現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展及時(shí)更新。另外，各個(gè)學(xué)校DSP課程由于專業(yè)定位不同及選用的DSP芯片不同，教學(xué)內(nèi)容及教材也無(wú)法一致，這些都給教學(xué)帶來(lái)一定的挑戰(zhàn)。本系根據(jù)專業(yè)課程設(shè)置及學(xué)生學(xué)習(xí)情況，扎扎實(shí)實(shí)開(kāi)展DSP教學(xué)及課外活動(dòng)，并經(jīng)常派教師外出學(xué)習(xí)交流，開(kāi)闊眼界，提高教學(xué)能力。

3.綜合性強(qiáng)。DSP是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的課程，并以計(jì)算機(jī)原理、單片機(jī)技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理等做為前期課程。學(xué)習(xí)DSP技術(shù)要求學(xué)生不但要具有較強(qiáng)的硬件設(shè)計(jì)能力，并能夠熟練使用匯編語(yǔ)言、C/C++語(yǔ)言、MATLAB、CCS等相關(guān)工具進(jìn)行算法開(kāi)發(fā)和軟件設(shè)計(jì)[4]。另外，進(jìn)行算法開(kāi)發(fā)還要求學(xué)生了解和掌握數(shù)字信號(hào)處理的理論知識(shí)和相關(guān)算法，比如有限長(zhǎng)、無(wú)限長(zhǎng)沖激響應(yīng)濾波器算法，快速傅里葉變換算法等等。

4.實(shí)踐應(yīng)用強(qiáng)。該課程的教學(xué)目的是使學(xué)生掌握DSP的應(yīng)用技術(shù)，這也決定了課程本身更強(qiáng)調(diào)實(shí)踐環(huán)節(jié)。因此，本系建立了專門(mén)的DSP實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生提供良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置為16學(xué)時(shí)，包括8個(gè)由易到難的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：熟悉開(kāi)發(fā)環(huán)境CCS；數(shù)據(jù)存取實(shí)驗(yàn)；I/O實(shí)驗(yàn)；同步串口實(shí)驗(yàn)；定時(shí)器實(shí)驗(yàn)；FFT算法實(shí)驗(yàn)；FIR濾波器算法實(shí)驗(yàn)；語(yǔ)音FIR濾波器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。在初步熟悉CCS開(kāi)發(fā)環(huán)境的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生多做綜合性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)烈激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。

二、教學(xué)方法探索與實(shí)踐

1.多角度多層面教學(xué)。DSP處理器具有很高的操作靈活性和速度，它具有先進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)（一條程序總線、三條數(shù)據(jù)總線和四條地址總線）、專門(mén)硬件邏輯的CPU、高容量的片內(nèi)存儲(chǔ)器、豐富的片內(nèi)外設(shè)和專用的指令集[5]。豐富的硬件資源、特殊的指令系統(tǒng)以及匯編程序設(shè)計(jì)、高級(jí)語(yǔ)言編程、開(kāi)發(fā)工具CCS的使用構(gòu)成了龐大的DSP教學(xué)內(nèi)容，因此本系采用多角度多層面的教學(xué)方式，使得學(xué)生在有限的課時(shí)內(nèi)充分掌握DSP的關(guān)鍵技術(shù)。

多角度包括理論實(shí)驗(yàn)相結(jié)合角度、學(xué)生應(yīng)試與就業(yè)角度、與其他課程內(nèi)容關(guān)聯(lián)角度等等。多層面包括內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)層面、學(xué)生層次分類層面、院系資源教師水平層面等等。多角度多層面權(quán)衡利弊，協(xié)同發(fā)展，使得本系DSP教學(xué)工作取得非常好的效果。

2.理論教學(xué)中結(jié)合實(shí)驗(yàn)。在理論教學(xué)過(guò)程中引入實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，課堂上將實(shí)驗(yàn)演示作為提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的方法，從而使枯燥的理論教學(xué)內(nèi)容更加生動(dòng)豐富。由于目前市場(chǎng)上的DSP實(shí)驗(yàn)箱只注重了課程內(nèi)容中簡(jiǎn)單功能的實(shí)現(xiàn)，并未注重實(shí)驗(yàn)的拓展性與實(shí)用性，使得學(xué)生單純?yōu)榱送瓿扇蝿?wù)而做實(shí)驗(yàn)，缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。因此在授課過(guò)程中，以教師的小型項(xiàng)目為例，貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程，從頭到尾向?qū)W生展示講解DSP技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程、軟硬件設(shè)計(jì)中排錯(cuò)的方法等，使得學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)目的清晰明確，對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣更加濃厚，并主動(dòng)嘗試去研究開(kāi)發(fā)一些DSP相關(guān)作品。

3.鼓勵(lì)學(xué)生參與競(jìng)賽科研。為了增強(qiáng)學(xué)生在人才市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力，提高其綜合素質(zhì)顯得尤為重要，尤其是對(duì)于電子信息工程專業(yè)的學(xué)生，應(yīng)特別注重其實(shí)踐能力的培養(yǎng)，而DSP正是電子信息領(lǐng)域中必須掌握的技術(shù)之一。因此，本系結(jié)合實(shí)際科研情況，吸納部分優(yōu)秀學(xué)生走進(jìn)研究室，讓其參加到科研工作中來(lái)，并鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)學(xué)術(shù)講座、技術(shù)交流、社會(huì)調(diào)查、論文寫(xiě)作等方式提高動(dòng)手能力及培養(yǎng)創(chuàng)新思維。通過(guò)以上教學(xué)方法的實(shí)施，學(xué)生研發(fā)興趣顯著提高，主動(dòng)參與各種競(jìng)賽及創(chuàng)新型活動(dòng)，如大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)、全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、“飛思卡爾杯”全國(guó)智能汽車競(jìng)賽、“美新杯”大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等等，并且每次參賽都能取得可喜的成績(jī)。學(xué)生不但憑借創(chuàng)新活動(dòng)的成績(jī)?cè)诋厴I(yè)時(shí)找到理想的工作，更重要的是在大學(xué)期間充實(shí)了課外時(shí)間，養(yǎng)成了勤奮學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

4.多元化教學(xué)手段。當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)日益成熟，建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)成為我們與學(xué)生溝通的另一途徑，本系專門(mén)開(kāi)設(shè)了DSP技術(shù)校內(nèi)論壇并建立了公共信箱，這樣既方便為學(xué)生提供與學(xué)科相關(guān)的技術(shù)資料，又增強(qiáng)了學(xué)生上網(wǎng)獲取信息的意識(shí)。實(shí)踐證明，這種做法收到了很好的效果，學(xué)生在學(xué)習(xí)之余，能夠積極地去了解國(guó)外科技發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)，豐富知識(shí)，開(kāi)拓視野。另外，在網(wǎng)絡(luò)上我們還能夠與學(xué)生進(jìn)行在線交流，隨時(shí)隨地與學(xué)生溝通，并經(jīng)常在網(wǎng)絡(luò)討論組中針對(duì)一些技術(shù)問(wèn)題多人在線討論，氣氛熱烈，受益頗深。

三、結(jié)束語(yǔ)

本系課程及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所用芯片為T(mén)I公司的TMS320C54X，在一些拓展實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)新設(shè)計(jì)時(shí)，還用到了教師的個(gè)人項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)資源，這里很感謝每一位教師為學(xué)生在DSP技術(shù)方面的成長(zhǎng)做出的貢獻(xiàn)。我們還要繼續(xù)努力，學(xué)習(xí)其他學(xué)校的先進(jìn)技術(shù)和寶貴經(jīng)驗(yàn)，使我們培養(yǎng)的DSP人才更加優(yōu)秀。

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基金項(xiàng)目：黑龍江省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目（2012）

作者簡(jiǎn)介：曹志民（1980-），男，北京人，東北石油大學(xué)電子科學(xué)學(xué)院，講師，博士，研究方向?yàn)閳D像視頻處理。