工程教育認證背景下的DSP原理及應用教學改革探討

侯周國 李石林 姚毅

摘 要：為實現工程教育認證的培養目標，在電子信息類專業課程《DSP原理及應用》課程的教學中實施CDIO工程教育理念，從教學設計、實驗教學、課程考核等環節進行DSP課程教學改革，培養學生解決復雜工程問題的方法和能力，切實有效地提高了學生DSP技術實踐應用能力和專業工程素養。

關鍵詞：DSP原理及應用;工程教育認證;教學改革

中圖分類號：G642 ????????文獻標識碼：A

0引言

DSP原理及應用是電子信息專業的重要專業課程，課程教學內容包括 DSP 芯片技術的發展趨勢、DSP 芯片硬件結構特點、開發工具及軟件語言介紹、DSP 軟件與硬件開發過程、應用開發舉例、軟件仿真與硬件仿真等，內容繁雜。我校本類專業開設32課時理論、16學時實踐的“DSP原理及應用”課程，基本針對的是工控類應用較多的TMS320F2833X系列芯片，目的是使學生進一步掌握MCU等的原理及開發應用。市場上有關DSP的專用芯片種類繁多，因此教材也各有側重點，授課涉及到的知識點多且繁雜，給授課過程帶來了挑戰：（1）硬件種類多，導致部分知識點缺乏普遍性;因此要求更多的備課準備;（2）課時不足，授課進度必須加快;（3）更多情形是開大班課，課后師生之間交流少，學生很難提出具體的問題，因此也難以發現學生的學習潛力;（4）單一的考核手段導致忽視過程性評價。

隨著中國正式加入《華盛頓協議》，高等教育對電子信息類專業人才的培養提出了新的要求：學生必須具備良好的專業學科知識和工程系統構建與協調能力。傳統的工科課程教育模式有落后于教育發展需要的危險，因此借鑒國際工程教育的CDIO理念，利用“金課”建設思維方式，推動項目驅動教學模式，培養學生的工程化實踐能力和職業素質，制定明確的實踐目標和考核機制，以便形成一個融基礎理論、實驗教學、工程實踐為一體的系統培養機制，讓學生在本課程的基礎知識、實踐開發能力、工程創新能力等得到均衡提高，在未來職場更具有專業優勢。

1工程教育認證下的課程要求及教學模式

工程教育專業認證的畢業要求的達成度是通用標準實現的核心所在。本課程堅持工程教育理念和以能力培養為目標的CDIO理念，重構教學目標，支撐畢業要求（12條）的分析如下：靈活運用專業知識用于解決電子信息工程問題;綜合運用所學，通過文獻研究分析復雜電子信息工程問題，以獲得有效結論;能夠針對復雜電子信息工程問題設計解決方案，并能夠體現創新和綠色制造意識;能夠基于科學原理針對復雜電子信息工程問題進行科學研究和有效分析，得出合理科學的結論;使用相關現代工具對復雜電子信息工程問題進行預測和模擬。

DSP原理及應用課程內容體系繁雜，教學過程：理論基礎上引導學生入門，實驗教學花功夫，實訓項目大投入。在超星慕課平臺搭建線上學習資源，督促大家學習線上資源，授課過程中多進行項目仿真演示，要求學生積極完成實驗（踐）項目。

1.1基本理論采用講授法

基本介紹DSP的概述及發展歷程到DSP最小硬件系統組成開始，帶領大家從官網獲取DSP芯片數據手冊、查閱數據手冊;介紹DSP其上電順序、各類接口引腳定義等，要求學生用DXP2004完成一款芯片的最小系統搭建，并要求學生了解同系列其他芯片的特點和主要用途。

1.2實驗強調仿真演示法

DSP的實驗中需要用到CCS軟件，因此在給學生示范后，必須要求學生主動去探索以及發現問題，學生先依葫蘆畫瓢，掌握實驗內涵，再探索新的解決方案或者實驗現象。此方式能有效激發學生學習的興趣，培養了學生解決問題的能力。如針對F2833x的時鐘、中斷、IO口及各類應用實驗進行講解;讓學生在實驗訓練中加強對硬件邏輯的理解。整個實驗教學過程設置最簡單的LED燈閃爍、定時器中斷、PWM模塊、DMA、ADC等項目，先考查學生對GPIO、定時器、PWM、DMA和ADC等單個功能模塊的配置及其函數調用，再考查學生對多種功能模塊綜合應用能力，如矩陣鍵盤、電子時鐘、液晶模塊、EEPROM數據讀寫等項目。

1.3項目實施任務驅動法

在項目實訓應用方面加大教師精力的投入，實踐訓練中將學生以每組3～5人進行分組，形成“任務主線、教師主導、學生主體”的任務驅動模式，設置溫度采集、交通信號燈、數字濾波器和步進電機調速等任務，督促學生團結協作熟練掌握DSP項目的開發流程，每組利用課后時間分工完成至少一個項目，包括總體規劃、硬件使用、程序設計、代碼編寫、系統調試、測試、報告撰寫等工作。

2考核手段實施

DSP原理及應用課程的考核能看出學生對知識體系的掌握程度，原有考核基本是單一課程考試模式，（下轉第138頁）（上接第136頁）難以綜合體現學生的學習過程，改革后的考核評價方案較好的體現了學習的過程性評價。理論部分采用閉卷的卷面方式考核，主要涉及DSP技術的相關概念，占總成績的50%，過程性評價占總成績的50%。過程性評價關注課外學習效果、課堂表現、實驗過程等，評價主體涵括學生自評、互評、教師評價等多種形式，權值方面主要體現學生自主創新學習及項目效果;同時為避免項目抄襲及結果的重復，可以在項目文稿提交時，要求學生隨機解釋3到5行代碼不等，考查學生是否真實參與項目訓練。過程考核實施過程中，具體的考核評價改革操作細則見表1所示。

考核方式和內容的改革雖然加大了教師團隊的課余工作量，但有效提高了學生解決復雜工程問題的能力，改革符合工程教育認證要求的趨勢，同時也激發了學生學習興趣，更好地培養和提高了學生工程職業素養。

3結論

提高課程的教學質量對培養新時代高等教育國際化背景下的應用型工程人才具有重要意義。通過對教學情況及問題的梳理分析，從教學達成度、教學過程、考核方式等三個方面進行教學改革與探索，有效的激發學生學習的興趣、提高學習效率，盡可能地調動學生的想象力和創造力，培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，為學生從事DSP系統的設計和開發工作、解決復雜工程問題打下良好的基礎;同時為電子信息類專業的工程教育認證教學改革提供科學依據，為建設打造DSP原理及應用金課打下較好的基礎。

基金項目：2017年湖南人文科技學院教改項目：基于“應用技術型人才培養目標”的電路系列課程教學模式和考核方法的研究（RKJGZ1711）。

作者簡介：侯周國（1977- ），男，漢族，湖南隆回人，博士，湖南人文科技學院信息學院，副教授，研究方向：射頻識別技術測試，物聯網技術應用。

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