DSP技術(shù)在農(nóng)業(yè)工程實驗實踐中的應(yīng)用

周杰 王申 田敏

[摘要]在當(dāng)前新工科的背景下，為了推動高校教學(xué)與社會就業(yè)的融合，更加重視對學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)及實踐能力的培養(yǎng)，對工程實踐類學(xué)科提出更高要求。根據(jù)農(nóng)業(yè)工程專業(yè)開設(shè)的DSP技術(shù)的課程特點，對原有教學(xué)模式進行持續(xù)的探索，新的教學(xué)方式秉持“以實踐為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，在教學(xué)實踐中采用多樣化的教學(xué)手段，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性，提高了教學(xué)效率，使農(nóng)業(yè)工程實踐中更好地應(yīng)用DSP技術(shù)。

[關(guān)鍵詞]農(nóng)業(yè)工程;實驗探索;項目驅(qū)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(shù)的快速進步，DSP技術(shù)逐步引起學(xué)界的關(guān)注。DSP技術(shù)作為一種解決方法，已經(jīng)成為工程界實現(xiàn)過程中的研究要點之一。DSP技術(shù)在語音、圖像及視頻信號的處理上顯現(xiàn)出巨大的速度優(yōu)勢，這也使其在通信技術(shù)、自動控制、家用電器及消費電子中被大量應(yīng)用。[1]

為了滿足企業(yè)發(fā)展的需求，增強學(xué)生的就業(yè)競爭力，石河子大學(xué)為農(nóng)學(xué)院部分專業(yè)的本科生在2014年開設(shè)《DSP技術(shù)與應(yīng)用》課程后，持續(xù)地探索該課程的教學(xué)模式，在教學(xué)實踐的基礎(chǔ)上進行了一些教學(xué)模式創(chuàng)新，取得了一些教改成果。本文結(jié)合本課程的特征，給出了一些教學(xué)過程中存在的不足及改進措施。

二、DSP課堂教學(xué)模式中存在的問題

（一）學(xué)習(xí)內(nèi)容豐富但課程量不足

本校開設(shè)的《DSP技術(shù)與應(yīng)用》作為一門理論與實踐相結(jié)合的課程，理論方面要學(xué)習(xí)DSP的結(jié)構(gòu)，相關(guān)硬件設(shè)計，CCS的應(yīng)用，寄存器、存儲器相關(guān)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(xué)生的實踐環(huán)節(jié)。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(xué)習(xí)系統(tǒng)資源構(gòu)建，同時16課時的實踐環(huán)節(jié)完成的也只是驗證性實驗，用于學(xué)生對各個功能模塊的簡單學(xué)習(xí)驗證，不能滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，使學(xué)生達到掌握并運用的程度。

（二）學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)積極性不高

首先，DSP課程中學(xué)習(xí)的內(nèi)容比較注重實際運用，通過理論學(xué)習(xí)和簡單的驗證性實驗，學(xué)生不能掌握其實際運用，不能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。其次，在教學(xué)過程中，大都是根據(jù)教科書來介紹DSP芯片的基本模塊及相應(yīng)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(xué)生要記住各種相應(yīng)的引腳功能及模塊信息，抽象乏味的學(xué)習(xí)過程導(dǎo)致部分學(xué)生對該課程失去興趣，只是被動地進行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效果不佳。

（三）實驗設(shè)備落后，內(nèi)容與應(yīng)用脫節(jié)

1.DSP實驗平臺主要通過購買專門的實驗設(shè)備廠商的產(chǎn)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(shè)備模塊多、內(nèi)容雜，在實驗過程中，學(xué)生不能學(xué)習(xí)到內(nèi)部硬件電路的結(jié)構(gòu)，形成系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)。DSP技術(shù)日新月異，各種新型芯片不斷被設(shè)計出來，知識技術(shù)、設(shè)備快速迭代。實驗室原配置的實驗設(shè)備落后于快速發(fā)展的DSP技術(shù)的發(fā)展水平，這種設(shè)備用于實驗不能使學(xué)生掌握DSP的最新技術(shù)。[2]

2.DSP實驗主要鍛煉學(xué)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(xué)模式，即采取分組實驗的方式，學(xué)生在固定時間內(nèi)完成實驗任務(wù)。實驗任務(wù)主要以驗證性實驗為主，學(xué)生要做的僅僅是根據(jù)教師的要求及指引完成實驗，把程序輸入到DSP芯片中去調(diào)試，進而驗證實驗結(jié)果，或者通過固定的幾個功能模塊完成簡單的功能設(shè)計，學(xué)生失去了創(chuàng)新的空間。分組實驗也導(dǎo)致了一些學(xué)生學(xué)習(xí)不主動，只有部分學(xué)生實際鍛煉了實驗動手能力。這樣，內(nèi)容簡單、形式單一的實驗導(dǎo)致部分學(xué)生缺少參與意識，沒有激發(fā)學(xué)生參與的熱情及進一步學(xué)習(xí)的興趣。

3.為了方便學(xué)生的學(xué)習(xí)，原有的DSP實驗任務(wù)多采用方便實現(xiàn)的項目，需要用到的模塊也都是預(yù)先集成在實驗設(shè)備上。雖然這樣的實驗內(nèi)容多是結(jié)合課程的基本理論知識，但是設(shè)計的出發(fā)點不是實際應(yīng)用。除此之外，實驗過程中用的實驗方法不能及時根據(jù)企業(yè)應(yīng)用的角度及時更新，導(dǎo)致部分知識有些過時，不能適應(yīng)企業(yè)需要。以上這些使得學(xué)生進入行業(yè)從事開發(fā)工作時，對實際操作方法不熟悉，對最新技術(shù)缺少了解，無法獨立完成項目設(shè)計開發(fā)。[3]

4.學(xué)習(xí)水平難以考察

《DSP技術(shù)與應(yīng)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(xué)生的學(xué)習(xí)效果。同時，在實驗環(huán)節(jié)，依據(jù)學(xué)生的實驗驗證結(jié)果去打分，也不能考查出學(xué)生對這門課程的實際操作水平。因此，傳統(tǒng)的考核方式不能滿足對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評判。

三、DSP課堂教學(xué)模式探索

（一）以實踐為導(dǎo)向，調(diào)整課時結(jié)構(gòu)

首先，本課程的課時結(jié)構(gòu)需要調(diào)整。通過調(diào)研及課程組討論，在課時數(shù)不變的基礎(chǔ)上，增加DSP綜合應(yīng)用部分，實驗課和理論課相應(yīng)減少，同時增加課外的企業(yè)交流會兩次，使學(xué)生可以了解行業(yè)的最新情況及前沿技術(shù)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。調(diào)整后的課程結(jié)構(gòu)，以實踐為導(dǎo)向，理論課20課時，實驗課12課程，綜合應(yīng)用為8課時。增加的DSP綜合運用部分要求學(xué)生圍繞項目目標，自行查找資料，完成一定的程序設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力。

（二）引進翻轉(zhuǎn)課堂，提高教學(xué)效率

傳統(tǒng)的DSP課堂主要在于理論性知識的傳授，學(xué)生課堂上要學(xué)習(xí)的理論內(nèi)容多，芯片功能模塊多，教學(xué)效率低下。為此在原有教學(xué)模式中引進了“翻轉(zhuǎn)課堂”這種教學(xué)模式。

“翻轉(zhuǎn)課堂”是傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式的變革，通常學(xué)習(xí)過程包括知識的傳授和內(nèi)化。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，知識的傳授在課堂上完成，學(xué)生在課下完成知識的內(nèi)化，且原來的教學(xué)中，因為課堂時間有限，教師只是一味地講課，沒有做到以學(xué)生為中心。在“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式下，教師只是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者。在課前，學(xué)生接收到教師發(fā)送的相關(guān)學(xué)習(xí)資料，以教師自錄的教學(xué)視頻為主，學(xué)生自行學(xué)習(xí)，教學(xué)內(nèi)容的傳授及學(xué)生知識的積累在此階段完成。在課堂上，主要是學(xué)習(xí)內(nèi)容的內(nèi)化，學(xué)生在課前學(xué)習(xí)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(dǎo)者，可以就這些問題做出針對性的解答，這樣學(xué)生就可以在課堂上完成教學(xué)過程最核心的環(huán)節(jié)--知識的內(nèi)化。[4]課后對那些不容易掌握的重點難點，學(xué)生可以通過教師錄制的視頻反復(fù)觀看學(xué)習(xí)。在新的教學(xué)模式下，實現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，學(xué)生的主動性得以充分發(fā)揮，提高了課堂時間的教學(xué)效率，增強了學(xué)習(xí)效果。

（三）引入“項目驅(qū)動法”，注重實訓(xùn)操作

“項目驅(qū)動法”是以建構(gòu)主義教學(xué)理論作為基礎(chǔ)的一種教學(xué)方法，將受教育者的學(xué)習(xí)行為和具體項目緊密聯(lián)系，通過對學(xué)習(xí)中問題的探究來激發(fā)和保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及積極性。通過真實的項目，讓學(xué)生掌握課堂理論知識的實際應(yīng)用。在這種教學(xué)環(huán)境下，學(xué)習(xí)的主動權(quán)為學(xué)生所掌握，教師起到引導(dǎo)和評價的作用，學(xué)生可以通過實訓(xùn)項目對知識融會貫通，學(xué)習(xí)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(shè)計等實際應(yīng)用才可以實際掌握并應(yīng)用。因此在調(diào)整課時的基礎(chǔ)上，增加了綜合實訓(xùn)課，該課程要求學(xué)生用課堂中學(xué)習(xí)過的功能模塊及編程知識實現(xiàn)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(zé)一個模塊，最后一起進行調(diào)試。這種教學(xué)模式是以實踐為導(dǎo)向來開展教學(xué)過程，學(xué)生項目的選擇和設(shè)計，基本由學(xué)生自主完成，這樣學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了課本上抽象的理論知識，并且在此過程中，發(fā)現(xiàn)問題解決問題，設(shè)計解決方案，達到了學(xué)以致用的學(xué)習(xí)境界。除此之外，學(xué)生分小組完成項目，也增進了團隊合作，為以后進入企業(yè)工作做好準備。[5]

（四）改進教學(xué)評價辦法，理論與實踐并重

原有的教學(xué)評價習(xí)慣于依賴教師對學(xué)生學(xué)習(xí)表現(xiàn)的評價，主要由最后的試卷和實驗表現(xiàn)為主。由于學(xué)生學(xué)習(xí)渠道少，實驗設(shè)計簡單，不能很好地體現(xiàn)學(xué)生對知識點及操作技能的掌握程度。考慮到DSP技術(shù)與實踐關(guān)系較強，對同一個模塊，可以用到不同的設(shè)計中去，同一個功能也可以有多種實現(xiàn)辦法，且DSP技術(shù)處在動態(tài)的發(fā)展過程中，理論課及實驗課所學(xué)習(xí)的內(nèi)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(jié)合的模式來進行學(xué)生實踐操作能力和理論知識的考查。學(xué)習(xí)知識的目的是為了應(yīng)用和創(chuàng)新，通過基于“項目驅(qū)動法”的綜合實訓(xùn)，每個學(xué)生都需要主導(dǎo)或者參與到實際項目的設(shè)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(xué)生課堂表現(xiàn)（占20%）進行綜合評分。

答辯主要依據(jù)項目的完成情況來進行評價，項目由學(xué)生分組完成，項目題目自主選擇或教師指定，使用學(xué)習(xí)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(shè)計的過程、使用模塊、實驗原理等，教師就作品提出相關(guān)問題，學(xué)生進行回答。最后這部分成績由教師評價、成員互評等分數(shù)加權(quán)計算得出。

該考察方式注重對綜合能力的培養(yǎng)與考察，意在培養(yǎng)學(xué)生在理論知識的基礎(chǔ)上的程序設(shè)計能力和功能開發(fā)能力。同時通過分工合作的方式，也促使每一個學(xué)生參與到項目開發(fā)中去，增強團隊合作能力。一方面，學(xué)生通過自己設(shè)計趣味性項目，提高了學(xué)習(xí)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(yīng)用，切實考察學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

四、改革效果

經(jīng)過4個學(xué)期的DSP教學(xué)模式探索，不斷改善，新的教學(xué)模式基本可以實現(xiàn)對學(xué)生基礎(chǔ)性、實踐性、綜合性的學(xué)科能力培養(yǎng)及考查。

引進“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式，增加綜合實訓(xùn)環(huán)節(jié)，評價方法的多樣化等新方法、新舉措激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性，提高了教學(xué)效率，加深了學(xué)生對課本理論知識的理解，實際鍛煉到了每一個學(xué)生的動手能力。

五、結(jié)語

本文根據(jù)《DSP技術(shù)與應(yīng)用》課程教學(xué)實踐中出現(xiàn)的各種問題，結(jié)合課程的實踐特征，提出了對應(yīng)的具體解決方案。結(jié)合“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，采取改善課時結(jié)構(gòu)、引進“項目驅(qū)動教學(xué)法”、考查形式的變革等舉措，使學(xué)生能夠?qū)W(xué)習(xí)DSP技術(shù)充分發(fā)揮出學(xué)習(xí)積極性，設(shè)計出大量具有實用意義的趣味性作品。新的教學(xué)模式使學(xué)生在新的課時結(jié)構(gòu)下，更好地掌握DSP各模塊的基本功能及原理，在此基礎(chǔ)上掌握其實際應(yīng)用，為將來進入企業(yè)從事相關(guān)工作做好準備。

參考文獻：

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