基于校企合作的《數字信號處理》開放實驗教學方法探索

范忠奇 王善斌

摘 要：《數字信號處理》實驗教學是通信工程專業一門非常重要的實踐教學，針對傳統的實驗教學存在的問題，該文以培養應用型工程人才為目標、教師引導、學生自我能力提升，提出了基于校企合作的《數字信號處理》開放實驗教學模式。通過通信工程專業相結合，提高了學生的實際動手能力，學生的綜合素質得到提高，取得了很好的教學效果。

關鍵詞：校企合作 結合 數字信號處理 開放實驗教學

1 引言

《數字信號處理》是通信工程專業一門專業基礎核心課程，課程以數學算法為主，理論難度大，概念抽象，公式繁多且推導復雜，涉及知識面廣，綜合性和實踐技術性強，而且由于新的處理算法的不斷推出，呈現出算法復雜難懂、知識更新快和實踐性更強的特點，是比較難學的課程。傳統《數字信號處理》實驗課主要以MATLAB仿真驗證性為主對學生理解復雜理論有一定的作用，但由于學時的限制，實驗內容較少，學生不能很好地對知識進行貫通及掌握，以往開放性實驗彌補了實驗課時的不足，但主要以學生自學為主，老師輔助。對這門課程的理解往往停留在理論知識上，對社會實踐了解較少，達不到學生實際動手能力的提升。通過校企合作方式融合企業資源在《數字信號處理》開放性實驗教學活動中向應用型靠攏，培養學生的分析設計能力，實現由理論到實踐的跨越。

2 校企合作《數字信號處理》開放實驗教學具體實施方案

2.1 校企合作開放實驗室指導老師配置

在大數據發展背景下，以提高學生的應用能力為目標，將《數字信號處理》開放實驗教學與企業合作，我們選擇任課老師、專職實驗老師、企業專家工程師為指導老師，這些企業工程師基本從事通信相關業務的軟硬件開發與設計，與《數字信號處理》知識關系比較密切。在指導開放實驗過程中三種老師進行協作指導。

2.2 聯合企業修訂《數字信號處理》開放實驗教學方案

我們聯系多家通信電子科技有限公司進行深度合作，將這些公司涉及到的可用于教學及訓練用的部分5G通信中使用的信號處理算法引入到《數字信號處理》開放實驗教學內容，以提高實驗教學內容與生產實際的結合度，達到理論聯系實際的目標。聯合企業修訂《數字信號處理》開放實驗教學方案，進行分層次、模塊化進行設計，分為基礎算法驗證仿真實驗模塊，硬件設計實驗提高模塊，綜合提高實驗及實踐實驗模塊。

2.3 以學生為主體，校企合作開放實驗教學內容和教學方法

（1）《數字信號處理》處理的基礎算法驗證實驗模塊包括：數字信號處理基本算法如數字波形產生，抽樣定理的驗證， 卷積算法， 傅里葉變換運算、系統零點分析等算法驗證，在任課老師主導下利用《數字信號處理》實驗演示軟件平臺及MATLAB仿真軟件在課時內指導完成。

（2）硬件設計實驗提高模塊主要利用《數字信號處理DSP實驗箱》及《數字信號處理FPGA實驗箱》完成數字信號處理算法硬件仿真設計，以學生為主導，專職實驗指導教師在課余時間指導對硬件感興趣的同學進行開放實驗教學。

（3）綜合提高實驗及實踐研究實驗在開放實驗教學完成。綜合提高實驗主要涉及一些難度較大的算法編程，主要包括：LCD實驗、USB通訊實驗、網絡通訊實驗、長序列卷積的算法、 相關性算法設計、濾波器設計、語音處理實驗、圖像采集與處理實驗等，這些綜合提高實驗有任課指導教師進行開放指導完成。實踐研究實驗不指定具體項目，主要與我們進行校企合作的通信電子科技有限公司由經驗豐富的企業工程師根據自己的工作特長進行視頻指導，以講座的形式講授實際產品中設計思路，這些實際產品設計與開發思路更能激發學生的好奇心，提高學生的學習積極性和主動性。有興趣的同學可以借鑒他人的設計實例，快速了解實際產品的設計流程和設計方法，可以通過模仿設計提高自身的實際動手能力。

2.4 建立校企合作《數字信號處理》開放實驗室網絡教學資源平臺

（1）建立《數字信號處理》仿真實驗軟件教學平臺。設計《數字信號處理》仿真實驗軟件系統，該系統包括《數字信號處理》所有基礎實驗內容。

（2）建立《數字信號處理》實例庫及校企合作的實物作品庫以及用于教學的實際產品設計過程講座視頻庫，作為開放實驗室實驗訓練項目，供同學課后學習參考。

（3）利用學校教學資源平臺，將該課程開放實驗教學資源上傳到學校網絡，有助于學生自學與查漏補缺。課程的電子實驗教案、實驗指導書、優秀作品報告及實驗演示等上傳到學校教學資源平臺。

3 教學效果及結論

通過近三屆參加校企合作的《數字信號處理》開放實驗教學的畢業生反饋信息來看，這些學生大多數從事通信技術及電子產品的設計與開發，有的企業主動聯系學校需要掌握這些技術的學生。現在參加《數字信號處理》開放實驗教學的學生每年都在增加，開放實驗教學提高了本門課程的實驗教學質量，學生的實際工作能力得到很大提升。

參考文獻：

[1] 李遠志.DSP實驗教學改革與實踐[J].實驗科學與技術，2016，14（4）：164-167.

[2] 李其旺.Matlab在數字信號處理教學中的應用[J].科技創新與應用.2018（34）.

山東理工大學計算機學院 （山東省淄博市 255049）