DSP原理及應用實驗教學的研究與探討論文
DSP原理及應用實驗教學的研究與探討
摘要：本文闡述了DSP原理及應用實驗教學的主導思想和原則，，給出了DSP原理及應用實驗教學的具體做法，提出了改革DSP原理及應用實驗教學的基本思路。通過實驗箱中課程實驗的開展及擴展部分實驗教學的開展，理論學習和實踐教學深度結合，既能充分激發(fā)學生的創(chuàng)造能力，提高學生的分析和解決問題的能力，又能進一步加強對DSP原理及應用課程的理解，為其課程的學習和應用奠定了良好的基礎，更有助于學生提高基本技能，鞏固專業(yè)知識。
關鍵詞：DSP原理及應用；深度結合；改革
一、引言
近年來，DSP技術在國內(nèi)迅速發(fā)展，在數(shù)字通信、數(shù)字圖像處理、語音信號處理、家電醫(yī)療等領域得到了廣泛的應用。多年來，我校電子信息工程學院開設了“DSP原理及應用”課程以及相應的實驗課程。學生通過該課程的學習和實踐，掌握了基本的編程技巧和實現(xiàn)過程以及處理算法的能力，具備了系統(tǒng)開發(fā)的能力，為以后的工作和學習打下基礎。[1]“DSP原理及應用”課程實踐性很強，實驗部分尤為重要。本文主要分析目前的“DSP原理及應用”實驗教學存在的一些問題，并提出了一些改善教學方法的建議。
二、實驗教學環(huán)節(jié)的總體結構
DSP原理及應用實驗課程的實踐性很強，主要包括設計性和驗證性實驗。[2]學生能夠自己動手設計電路，編寫程序，下載運行，自己獨立完成各種競賽，為學生就業(yè)提供有力的保障。
總體框圖如圖1所示。以5000系列DSP芯片為CPU，可完成鍵盤、LCD顯示、電機控制部分、溫度檢測、交通燈實驗、語音測試、溫度檢測、無線通信等實驗，通過實驗箱的操作，學生很直觀地觀察、優(yōu)化程序，下載運行，得到結果。
主控制板的硬件提供實驗箱的CPU模塊，程序通過仿真機下載運行，直接查看結果。硬件擴展方面的實驗簡單直觀，可以激發(fā)學生的學習興趣。例如，學生可以進行I/O口的實驗操作，交通燈實驗的控制，學生很直觀地通過改變代碼得到四個方向的不同顏色的燈交替閃亮，也可以改變延時來得到不同的結果。
三、實驗教學存在的一些主要問題
實驗題目單一
對于部分驗證性的實驗，由教師講解實驗的工作原理并提供程序，學生驗證結果。比如，在FIR濾波器的設計中，學生通過程序運行觀看各種波形，通過觀察窗口得到的時域和頻域的濾波效果比較直觀，但是很多學生對程序的設計和自己的編程能力并不是很了解，實驗結束后部分學生并沒有掌握實驗和編程技能，甚至讀不懂程序。
2.教材與實驗設備不協(xié)調
學生在理論教學當中還在沿用TMS320C5402為CPU的設計、指令系統(tǒng)等。但是在實驗教學當中實驗設備和廠家的不同，比如C55xx系列的CPU，指令系統(tǒng)的不統(tǒng)一和內(nèi)部結構的區(qū)別，要求學生對相應的指令系統(tǒng)要熟知。而很多學生看不懂例子程序，編程時頻繁出錯，需要在教材選定時注意實驗教學和理論教學的協(xié)調。
3.整體規(guī)劃的'匱乏
實驗教學與理論教學沒有做到很好的統(tǒng)一，實驗教學應該由專門從事該專業(yè)的教師來教授。實驗內(nèi)容比較單一，新的實驗設備沒有得到很好的應用。實驗教學應該與科研、應用結合起來，一些相關科研教師可以將科研中的新技術和方向帶給學生，讓學生真正了解該門課程的重要性，增加一些算法的研究，將圖像處理以及語音信號處理等課程結合起來，真正做到學以致用。DSP實驗教學當中更多地是把它作為一個16位的單片機來用，而忽略了它作為數(shù)字信號處理的真正的使用價值。[3]
四、提高實驗教學的幾點建議
1.統(tǒng)一規(guī)劃
實驗教學與理論教學統(tǒng)一，精選教學內(nèi)容。實驗教學是為了學生更好地理解理論知識，真正做到學以致用，DSP課程是一門設計性和實用性比較強的課程。[4]為了便于學生設計和應用，理論課程應該稍微超前實驗課程，設計性的實驗應該排在稍后。學生對整門課程有一個更深的了解后進行綜合設計，效果會更好。學生通過系統(tǒng)的學習和綜合復習，對課程的認識和學習會更加深刻，可以提高設計性實驗的效果。
2.設計性的題目實用化
DSP實驗內(nèi)容要求學生完成一些比較直觀的硬件設計，要求學生具備初步開發(fā)系統(tǒng)的基本能力，為了這個目標，實驗的題目應該更實用化，與學生的就業(yè)聯(lián)系起來。“DSP原理及應用”課程是為大四學生開設的一門專業(yè)課，實驗教學應該本著實用性強、達到一定的應用效果為目的來開設。大四學生已經(jīng)開始找工作，作為實用性較強的專業(yè)課，學生和工作崗位更傾向于一些關于科研、生產(chǎn)一線的課題，設計性的課題可以將種類和難度都多樣化，給不同基礎、愛好不同的學生提供自由的選擇。我校的很多課題都與“DSP原理及應用”課程有關，比如數(shù)學圖像處理、各種數(shù)字調制、語音信號處理等都可以作為設計性的實驗。
3.網(wǎng)絡資源的使用
開設網(wǎng)絡課程，可以增加一些前沿課題的研究及發(fā)展和應用。隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應用，DSP原理與應用實驗課程可以借助網(wǎng)絡資源來學習和提高自身技能。實驗教師可以利用校園網(wǎng)來更新最新的實驗內(nèi)容和應用，激勵學生認真完成相關內(nèi)容的查找和預習過程。教師也可以錄制實驗教程視頻，便于學生學習和操作。學生在進行實驗操作之前，可以到網(wǎng)上查閱了解關鍵芯片、實驗設備的有關知識和題目的發(fā)展、應用背景。通過網(wǎng)上選課或預約實驗，學生可以根據(jù)自身需要做多個設計性的題目內(nèi)容，也可以自行選擇合適時間和實驗教師。根據(jù)大四學生的本身問題，有些學生要考研或找工作或出國，改變以往的硬性安排，體現(xiàn)比較人性化的新教學理念。[5]
五、結論
對于DSP原理及應用實驗教學方法的研究和探討，我們提出幾點建議和看法，在以后的教學當中要進一步實踐、總結和完善。[6]本著加強實驗教學當中的創(chuàng)新性，提高學生的實踐能力，學生不僅學到了一門知識更是一門技術、一個工具。DSP原理及應用實驗教學的探索和研究，需要考慮學生的就業(yè)要求，突出學生的綜合能力、設計能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。DSP實驗教學已經(jīng)由單一的教學功能向著科研和實踐的高水平實用性為目的而發(fā)展。[7]
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