《DSP技术及应用》课程的教学改革探讨

唐文来　邱鑫

【摘 要】《DSP技术及应用》是电气与自动化类专业的一门核心专业基础课，具有课程内容多、技术含量高和实践操作难等特点，在实际教学过程中通常会出现教师难教、学生难学的现象。为有效提高课程教学质量，本文首先对现阶段课程教学过程中存在的问题进行分析，并从教学资源、理论教学和实验教学三个方面探索教学改革方法，以期能够充分调动学生的学习兴趣，调动学生的想象力和创造力，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的综合能力，最终实现培养专业素质过硬的DSP领域应用型专门人才。

【关键词】DSP;自动化;教学质量;教学改革

中图分类号： TM76-4;G712 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）33-0130-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.33.064

Study on the Teaching Reform of DSP Technology and Application

TANG Wen-lai QIU Xin

（School of Electrical and Automation Engineering，Nanjing Normal University，

Nanjing Jiangsu 210023，China）

【Abstract】"DSP Technology and Application" is a core professional basic course for the electrical and automation majors.It has massive and high technical contents，and needs high requirements on practical operations.In the actual teaching process，it is often difficult for teachers to teach and students to learn.In order to effectively improve the teaching quality of the course，this paper first analyzes the existing problems in the current teaching process，and then explores the teaching reform methods from three aspects of teaching resources，theoretical teaching and experimental teaching to fully mobilize students' interest in learning，mobilize students' imagination and creativity，cultivate students' comprehensive ability to find problems，analyze problems and solve problems，and finally realizes the cultivation of application-oriented professionals in DSP field with excellent professional quality.

【Key words】DSP;Automation;Teaching quality;Teaching reform

0 引言

DSP是數字信号处理（Digital Signal Processing）的简称，是与微积分、概率统计、信号与系统、模式识别以及神经网络等学科密切相关的一门综合学科[1]。作为嵌入式系统最重要核心处理器的成员之一，DSP处理器因采用改进的哈佛体系结构和软件流水线技术，而被广泛应用于数字通信、雷达、声呐、语音/图像/视频处理、自动控制、医疗器械、仪器仪表以及家用电器等众多领域[2]。《DSP技术及应用》这门课程是当今高等学校自动化、测控技术与仪器、通信信息处理等专业必修的重要课程。通过本课程的学习，旨在使学生理解并掌握DSP技术的理论知识以及DSP系统的开发应用。然而，在实际教育教学过程中，因课程具有知识点多、内容结构复杂和技术含量高等特点，普遍存在教师难教、学生难学的困境。除课程本身的学习难点之外，新时代学生更加个性与自我，缺乏自我约束和学业规划，危机感不足。对于相对枯燥的《DSP技术及应用》课程，往往因缺少兴趣而以应付的态度学习。基于此，本文首先对该课程教学过程中出现的问题进行分析，并重点从教学资源、理论教学和实验教学三方面探索新的教学模式及方法，旨在通过提高学生对课程的兴趣而提升课程的教学效果。

1 存在问题分析

综合分析现阶段《DSP技术及应用》课程教学情况，发现存在的教学问题可归纳为如下三个方面。

1.1 课程内容多学时少

《DSP技术及应用》课程涉及的内容与知识点多，并且不但要求学生要牢固掌握数字信号处理的基本理论和常见算法，而且更加要求学生能够熟练运用汇编语言和C语言等编程工具，实现DSP集成开发平台的实际操作应用。然而，学校安排的教学课时有限，通常理论教学为36课时、实验教学为18课时。事实上，现有的课时安排对课程教学尤其是实验教学是非常不足的，难以完成“能够达到独立完成DSP系统的硬件设计、算法开发及软件编程的能力”这一课程培养目标[3]。

1.2 理论教学模式单一

不少教师仍采用传统的课本结合PPT课件对《DSP技术及应用》这门课的基本理论、常见算法甚至是实验步骤进行讲授。一方面，随着信息时代的快速发展，学生具有丰富的网络资源以获取各式各样的教学课件，容易造成学生认为教师所讲的内容是“老掉牙”、“千篇一律”。另一方面，教师在利用PPT讲授时，容易造成教学过程变成以老师为中心的活动，使学生在教学活动中的参与度不高，甚至导致许多原本充满兴趣的学生对课程望而却步。理论教学是教授《DSP技术及应用》这门课的基础，如果学生对基本理论、常见算法和硬件组成的认识有所欠缺，将对后续实验教学与DSP系统的开发应用造成极大的负面影响。

1.3 实验教学缺乏特色

目前《DSP技术及应用》这门课的实验教学仍以验证性的实验为主，通常教师会向学生提供程序源代码，学生只需按照实验流程按部就班即可完成实验，导致许多学生对DSP的实验仍停留在敷衍了事的层面，难以调动学生的主动积极性[4]。尽管验证性实验是学生了解DSP工作原理的重要手段，然而急需在实验教学中增加一些设计性的实验，尤其是与企业项目或研究课题相结合的实验，留给学生足够的思考与发挥空间，培养学生独立完成DSP系统的硬件设计、算法开发及软件编程的能力[5]。

2 教学改革方法

基于上述问题的分析，本文将重点从教学资源、理论教学和实验教学这三个方面来探索提高学生的学习兴趣和学习效率的教学改革方法。

2.1 丰富教学资源

经过半个多世纪的发展，人类已经积累了丰富的DSP技术及DSP处理器文献资料。然而这些资料往往具有浓重的时代烙印，比如DSP技术及应用教材中的一些配图已延续多年使用。近年来DSP类的教材正不断改进与更新，应紧密追踪最新的配图展现形式。另外，目前国内使用的DSP原理讲解视频，普遍存在清晰度不高、零散不成系统、内容与时代脱节等缺陷。应当充分利用现有发达的网络资源，寻找国内外最新的优秀演示视频，将现有的教学内容进行有选择的更新。最重要的是，教师在准备教学资源的时候，切忌怕麻烦，要充分利用各种渠道搜集更加吸引学生、便于理解的资料，必要时可采取自行绘制与摄制DSP教学的软硬件，或从网络渠道搜集等方式得到更加吸引学生、便于理解的资料。

另外，还可以从企业项目和研究课题中获得的成果中提炼出适合课堂的教学资源。尽管是一门传统的学科，然而近年来微处理器、控制理论、电力电子、微加工技术以及材料科学等领域的快速发展，使DSP技术焕发新的青春，涌现出许多先进的科研成果。大学生通常具有“喜新厌旧”的特点，将这些最新的科研成果引入课堂，将有效增强学生对DSP课程的学习兴趣。当学生被最新的技术吸引后，他们将迸发出强劲的学习动力，从而有效提高他们的学习效率。近年来，我们学校和学院已经制定一系列政策文件，鼓励本科生进入科研团队开展科研活动。从大学一年级就为学生配备学业导师，鼓励他们利用课余时间参与实验室的科研活动，最大限度提高学生对课程的学习兴趣，实现教学和科研的有机统一、相互促进。

2.2 引入先进理论教学模式

近年来，随着教育教学理论和先进教学设施的不断发展，开放式教学、翻转课堂、慕课以及微课等多种新颖的教学模式不断涌现。在《DSP技术及应用》课程教学中，开放式教学模式已经得到了较多的运用。教师通过建立DSP教学开放实验室，将课堂搬进实验室和科研工作室，将以往在书本、PPT课件或板书中展示的知识以直观的DSP器件及开发系统进行体现，激发学生的学习动力，不断激起学生发现问题、探索问题和解决问题的愿望。在课堂上组织学生拆装DSP硬件系统及调试控制程序，引导学生在实践过程中对课程产生积极的兴趣。另外，要充分收集并分析学生在学习过程中的各种信息反馈，及时有效地调整教学过程和内容。

新世纪互联网和智能终端的快速发展，推动了慕课和微课等新型教学模式的不断普及。这些新颖数字化教学模式的推行，要求教师能够系统且合理地编排许多碎片化的知识点。并且要求教师能够及时了解掌握学生的学习状况与信息反馈，督促学生积极进行主动学习。翻转课堂是对教学活动中课堂地位和性质的重新定义，即将课前有组织的学习作为重点和核心，而将课堂教学作为课前学习的补充和延续。针对《DSP技术及应用》课程的教学，翻转课程的实施涉及到课前学习和课堂教学两个方面。课题学习时，教师向学生提供学习资料，学生在课前进行自学，教师负责在线答疑。这种形式可以让学生更加自由地选择学习的时间、地点、内容以及侧重点，教师也能够更加清楚地了解学生的学习动态。课堂教学时，教师组织开展学习小组的自我陈述、小组之间的交流与提问以及教师的总结与解答等活动。

2.3 引导创新实验教学模式

实验教学模式创新，一方面要突破现有实验教学仍以验证性实验为主的固有弊端，另一方面要进一步加强理论教学与实验教学的深层次结合。首先，要适当增加实验教学的课时，更重要的是要科学合理地规划实验教学的时机，尽可能做到理论课和实验课的进度高度统一。保证学生在获得新的理论知识之后，尽快安排实验进行实践操作，达到巩固学生知识点的同时提高他们的学习兴趣。其次，在实验教学过程中，教师要坚持学生为主、教师为辅的教学理论。教师确定好实验目标和任务要求并提醒实验注意事项后，由学生自主完成或通过小组协作完成实验，要充分调动学生分析问题、解决问题的能力。最后，应当结合企业项目、研究课题等在DSP技术方面的最新研究成果，实施“产、学、研”一体化的实验教学模式[6]。

由于《DSP技术及应用》是一门多学科交叉、应用性强和技术难度大的专业课程，因此实验教学过程中能够结合“顶天”的最新科学研究成果和“立地”的实际企业项目应用，对引导创新实验教学模式具有重要的促进作用[7]。我们学院依托多个江苏省重点实验室和工程中心，将其作为本课程建设与教学的重要实践平台，积极探索《DSP技术及应用》课程的产（与高新技术企业合作）、学（理论教学和实验教学）、研（将最新科研成果引入课程）高度结合的新型教学模式。学生在掌握DSP基本理论基础上，能够将获得的知识运用在实验学习、项目合作与科学研究等方面，对培养DSP技术领域的应用型专门人才具有重要意义。

3 结语

《DSP技术及应用》是工科自动控制类专业的基础课程，提高本课程的教学质量对培养新时期专业素质过硬的自动化应用型人才具有重要意义。通过对本课程现有教学问题的分析，从教学资源、理论教学和实验教学这三个方面进行综合改革与创新，可有效激发学生学习的兴趣和效率。采用开放式的教学方式，能够充分调动学生的想象力和创造力，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，为学生从事DSP系统的设计和开发工作打下坚实基础。

【参考文献】

[1]刘艳萍.DSP技术原理及应用教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.

[2]何应勇.“DSP原理及应用”课程教学改革的探索与实践[J]. 科教文汇，2016，2（C）：69-70.

[3]王燕，姚惠林.DSP原理与应用教学方法研究与探索[J]. 中国电力教育，2011（14）：82-83.

[4]黄德填，杨应强.面向企业人才培养的“DSP原理与应用”教学改革[J].科技文汇，2018，421（5）：91-92.

[5]王保建，刘吉轩，陈花玲.基于“项目”的综合设计性实验及学生评价体系改革[J].2013，3：22-23.

[6]于化东.加強实践教学环节提高大学生创新实践能力[J].中国高等教育，2010，21：23-25.

[7]伍冯洁，黄文恺.基于多学科融合进行创新工程实践教学改革初探[J].教育教学论坛，2015，40：106-107.