以電動車為載體DSP課程教學的改革的研究與探索

楊保亮+高翔+楊守良

【摘要】針對目前工科教學和企業、社會的差異，在項目制管理的基礎上我們提出了一種以電動車為載體的DSP教學模式的改革，該模式以電動車為模型闡述了DSP課程實際應用過程。首先剖析電動車的物理結構和功能結構，然后重點電動車控制部分的DSP的實現，主要包括電機控制、操作面板控制、顯示面板的控制等模塊，最后讓學生去實現電動車的各個功能，達到了產品、理論、實踐的高度統一。該教學模式并在實際教學工作中進行了初步的實踐探索，得到老師和學生的一致好評并取得了較好的教學效果。

【關鍵詞】電動車 項目制管 理DSP課程

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）30-0038-01

一、引言

工科教學主要任務培養優秀的工程師去服務社會，但是目前學校培養的人才不能滿足設備的需要，針對上面的矛盾我們提出了一種產品二次開發的教學模式，主要包括產品解剖、功能分析、模塊替換、組裝測試等。電動車是我們生活中重要交通工具，我們對它最熟悉不過了，同時在電子設計電動車的設計具有一定的代表性，該模式以現實中的電動車作為載體，講解DSP技術及其應用這個課程在DSP技術開發中各種理論知識和技能。數字信號處理器（Digital signal processor）是對數字信號進行高速實時處理的專用處理器，它具有計算速度快、體積小、功耗低等優點，是實現數字信號處理的強大工具[1]。在信息技術高速發展的今天，很多的用人單位對DSP技術人員需要量很大，同時DSP也是電子信息專業的核心課程，DSP系統開發能力的培養也是是優秀工程師的基本素質，因此我們選DSP技術作為我們教學改革課程。

二、教學中問題

DSP 這個課程是數字信號處理的技術和信息社會相互作用的產物，需要比較抽象的理論知識、豐富的實踐動手能力，因此課程的教學對教師和學生都提出了很高的要求，但是在實際的教學中，由于教師水平和實驗條件的限制，該課程一般都是以理論位置的教學模式，對于DSP技術開發能力提高效果甚微，經過多年的分析研究DSP課程的教學存在以下幾個問題：

1.培養目標不明確

DSP技術及其應用是個非常廣泛的概念，主要涉及數字信號處理的相關理論與信號處理技術的實現，根據應用場合的不同主要有語音信信號、圖像信號的處理等，但是目前根據發展的需要控制領域的信號處理技術也需要DSP處理，德州儀器公司（Texas Instrument簡稱TI）把市場前景看好的DSP歸為三大系列而大力推廣，TI也稱之為三個平臺（Platform），TMS320C6000平臺其追求的是至高性能，最近新推出的芯片速度高達1GHZ，適合寬帶網絡、圖像、影像、雷達等處理應用。TMS320C5000 平臺其提供性能、外圍設備、小型封裝和電源效率的優化組合，適合便攜式上網、語音處理及對功耗有嚴格要求的地方。C2000針對控制領域做了優化配置，集成了了眾多的外設，適合逆變器、馬達、機器人、數控機床、電力等應用領域[2]。在新建本科院校的DSP教學中一般課時都是48個學時左右，在有有限的學時內讓本科生學習那么龐大的教學體系是個挑戰，因此教學目標定位的不準確是傳統DSP教學的主要問題所在。

2.教學模式傳統

在傳統的DSP的教學中，教師的教學一般分為兩個部分，一個是理論教學，一個是實驗教學，在理論的教學中，一般都是以教授抽象的理論知識為主，學生接受的一種被動的教學方式，在實驗教學中，一般在固定的實驗平臺上實現一定的功能，由于教師與實驗報告的引導和約束，學生能夠實現一定的功能，但是具體的實驗設備扼殺了學生的實際應用能力和解決實際問題的能力，其實也是工科教學不能滿足企業人才需要的一個重要因素。

三、課程的教學改革的探索和實踐

在分析了目前DSP教學基礎上，提煉出目前DSP教學中教學內容的廣泛和被動式教學模式是制約DSP教學主要兩個要素，這里我們針對這部分要素進行改革。

1.教學內容的更新和優化

教學內容的改革是一個主要的課題，內容的選取要考慮到企業、學校、教師、學生，內容不能只考慮某一的需求，而是四部分綜合的產品，企業要求學生能夠解決實際的問題，能夠做一些實際的東西、一些實用的東西；學校要求在有限的實驗設備上學習所有的課程體系；教師希望學生在有限的時間學習所有的知識；學生要求學習點和以后工作相關的知識；針對上面四部分需要，選擇了一個實際的交通工具的作為我們學習的載體，這樣可以讓上面的四個環節得到完美的統一，以實物作為我們學習的內容的載體可以讓學生知道所學知識的應用場合，讓學生在產品的設計中培養實際動手能力和實際問題的解決能力，滿足企業的需要，教師可以根據產品的需要定位DSP理論內容的講解，在電動車的開發過程中，電機的控制和設備的顯示重點，所以教師可以定位為TI C2000系列DSP學習，這樣在教學的選擇和課時的安排內容的重新安排都是良好的開始。

2.教學手段的更新

既然選擇好了教學內容和教學載體，選擇配套教學模式也是重要的環節，目前在工科教學中，項目制是一種重要的教學方法，深受學生和老師的喜愛，但是項目制周期過長，理論需要不高，資金要求高[3]。這里我們采用一種總-分-總的項目管理方法，首先我們整體的介紹電動車的功能需要，分解出重要的功能模塊，然后對每個模塊進行單獨的設計和測試，最后把每個模塊集中在一起放在電動車中驗證整個系統的可高效性，這里提出了一種產品二次開發的教學模式，主要包括產品解剖、功能分析、模塊替換、組裝測試等，產品研發教學模式經過幾年教學模式，深受學生和老師的喜歡，在動車控制系統的開發中，我們DSP內容完美的嵌入其中，例如在顯示模塊我們講解DSP的輸入輸出系統的設計，在電動控制模塊我們講解DSP的EV單元，在電機的速度測量模塊我們講解DSP的AD模式，我們把以前教學內容也進行了一定的綜合，這樣可以讓學生對DSP的設計原理和模塊的應用開發有了本質的認識，以后可以對具體的問題具體的分析，滿足企業對技術人的需求。

四、結論

在分析了目前企業和學校矛盾的基礎上，提煉出了教學內容和教學模式是DSP課程中的關鍵問題，提出了以電動車為載體的教學模式，主要包括產品解剖、功能分析、模塊替換、組裝測試等，本文受到教改項目“《DSP技術與應用》課程項目制教學模式構建與實踐”，項目編號（150223）與“以電動車為載體大學生工程素質訓練模式的探索與實踐”，項目編號（201510642297）大力支持。通過幾年的教學改革中培養學生的學習的興趣、提高了學生的動手能力和學生培養質量，也促進了師資力量的建設，更為重要是為了企業培養了一批優秀的DSP技術人員。

參考文獻：

[1]姚睿，王有仁，儲劍波.Dsp-C2000綜合實驗平臺的研制與開發[J].沈陽理工大學學報，2005（2），22-23.

[2]顧衛鋼.手把手教你學DSP：基于TMS320X281x（第2版）[M].北京航空航天大學出版社，2015.7.

[3]劉渭清，魏坤，張馨予.《DSP器件及應用》課程教學改革與實踐 [J]. 科技視界，2015.26：50.

作者簡介：

楊保亮（1979-），男，山東棗莊人，講師，碩士，主要從事嵌入式開發。