DSP原理及應用實(shí)驗教學(xué)的研究與探討論文
DSP原理及應用實(shí)驗教學(xué)的研究與探討
摘要：本文闡述了DSP原理及應用實(shí)驗教學(xué)的主導思想和原則，，給出了DSP原理及應用實(shí)驗教學(xué)的具體做法，提出了改革DSP原理及應用實(shí)驗教學(xué)的基本思路。通過(guò)實(shí)驗箱中課程實(shí)驗的開(kāi)展及擴展部分實(shí)驗教學(xué)的開(kāi)展，理論學(xué)習和實(shí)踐教學(xué)深度結合，既能充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )造能力，提高學(xué)生的分析和解決問(wèn)題的能力，又能進(jìn)一步加強對DSP原理及應用課程的理解，為其課程的學(xué)習和應用奠定了良好的基礎，更有助于學(xué)生提高基本技能，鞏固專(zhuān)業(yè)知識。
關(guān)鍵詞：DSP原理及應用；深度結合；改革
一、引言
近年來(lái)，DSP技術(shù)在國內迅速發(fā)展，在數字通信、數字圖像處理、語(yǔ)音信號處理、家電醫療等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。多年來(lái)，我校電子信息工程學(xué)院開(kāi)設了“DSP原理及應用”課程以及相應的實(shí)驗課程。學(xué)生通過(guò)該課程的學(xué)習和實(shí)踐，掌握了基本的編程技巧和實(shí)現過(guò)程以及處理算法的能力，具備了系統開(kāi)發(fā)的能力，為以后的工作和學(xué)習打下基礎。[1]“DSP原理及應用”課程實(shí)踐性很強，實(shí)驗部分尤為重要。本文主要分析目前的“DSP原理及應用”實(shí)驗教學(xué)存在的一些問(wèn)題，并提出了一些改善教學(xué)方法的建議。
二、實(shí)驗教學(xué)環(huán)節的總體結構
DSP原理及應用實(shí)驗課程的實(shí)踐性很強，主要包括設計性和驗證性實(shí)驗。[2]學(xué)生能夠自己動(dòng)手設計電路，編寫(xiě)程序，下載運行，自己獨立完成各種競賽，為學(xué)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(pán)、LCD顯示、電機控制部分、溫度檢測、交通燈實(shí)驗、語(yǔ)音測試、溫度檢測、無(wú)線(xiàn)通信等實(shí)驗，通過(guò)實(shí)驗箱的操作，學(xué)生很直觀(guān)地觀(guān)察、優(yōu)化程序，下載運行，得到結果。
主控制板的硬件提供實(shí)驗箱的CPU模塊，程序通過(guò)仿真機下載運行，直接查看結果。硬件擴展方面的實(shí)驗簡(jiǎn)單直觀(guān)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣。例如，學(xué)生可以進(jìn)行I/O口的實(shí)驗操作，交通燈實(shí)驗的控制，學(xué)生很直觀(guān)地通過(guò)改變代碼得到四個(gè)方向的不同顏色的燈交替閃亮，也可以改變延時(shí)來(lái)得到不同的結果。
三、實(shí)驗教學(xué)存在的一些主要問(wèn)題
實(shí)驗題目單一
對于部分驗證性的實(shí)驗，由教師講解實(shí)驗的工作原理并提供程序，學(xué)生驗證結果。比如，在FIR濾波器的設計中，學(xué)生通過(guò)程序運行觀(guān)看各種波形，通過(guò)觀(guān)察窗口得到的時(shí)域和頻域的濾波效果比較直觀(guān)，但是很多學(xué)生對程序的設計和自己的編程能力并不是很了解，實(shí)驗結束后部分學(xué)生并沒(méi)有掌握實(shí)驗和編程技能，甚至讀不懂程序。
2.教材與實(shí)驗設備不協(xié)調
學(xué)生在理論教學(xué)當中還在沿用TMS320C5402為CPU的設計、指令系統等。但是在實(shí)驗教學(xué)當中實(shí)驗設備和廠(chǎng)家的不同，比如C55xx系列的CPU，指令系統的不統一和內部結構的區別，要求學(xué)生對相應的指令系統要熟知。而很多學(xué)生看不懂例子程序，編程時(shí)頻繁出錯，需要在教材選定時(shí)注意實(shí)驗教學(xué)和理論教學(xué)的協(xié)調。
3.整體規劃的'匱乏
實(shí)驗教學(xué)與理論教學(xué)沒(méi)有做到很好的統一，實(shí)驗教學(xué)應該由專(zhuān)門(mén)從事該專(zhuān)業(yè)的教師來(lái)教授。實(shí)驗內容比較單一，新的實(shí)驗設備沒(méi)有得到很好的應用。實(shí)驗教學(xué)應該與科研、應用結合起來(lái)，一些相關(guān)科研教師可以將科研中的新技術(shù)和方向帶給學(xué)生，讓學(xué)生真正了解該門(mén)課程的重要性，增加一些算法的研究，將圖像處理以及語(yǔ)音信號處理等課程結合起來(lái)，真正做到學(xué)以致用。DSP實(shí)驗教學(xué)當中更多地是把它作為一個(gè)16位的單片機來(lái)用，而忽略了它作為數字信號處理的真正的使用價(jià)值。[3]
四、提高實(shí)驗教學(xué)的幾點(diǎn)建議
1.統一規劃
實(shí)驗教學(xué)與理論教學(xué)統一，精選教學(xué)內容。實(shí)驗教學(xué)是為了學(xué)生更好地理解理論知識，真正做到學(xué)以致用，DSP課程是一門(mén)設計性和實(shí)用性比較強的課程。[4]為了便于學(xué)生設計和應用，理論課程應該稍微超前實(shí)驗課程，設計性的實(shí)驗應該排在稍后。學(xué)生對整門(mén)課程有一個(gè)更深的了解后進(jìn)行綜合設計，效果會(huì )更好。學(xué)生通過(guò)系統的學(xué)習和綜合復習，對課程的認識和學(xué)習會(huì )更加深刻，可以提高設計性實(shí)驗的效果。
2.設計性的題目實(shí)用化
DSP實(shí)驗內容要求學(xué)生完成一些比較直觀(guān)的硬件設計，要求學(xué)生具備初步開(kāi)發(fā)系統的基本能力，為了這個(gè)目標，實(shí)驗的題目應該更實(shí)用化，與學(xué)生的就業(yè)聯(lián)系起來(lái)�！癉SP原理及應用”課程是為大四學(xué)生開(kāi)設的一門(mén)專(zhuān)業(yè)課，實(shí)驗教學(xué)應該本著(zhù)實(shí)用性強、達到一定的應用效果為目的來(lái)開(kāi)設。大四學(xué)生已經(jīng)開(kāi)始找工作，作為實(shí)用性較強的專(zhuān)業(yè)課，學(xué)生和工作崗位更傾向于一些關(guān)于科研、生產(chǎn)一線(xiàn)的課題，設計性的課題可以將種類(lèi)和難度都多樣化，給不同基礎、愛(ài)好不同的學(xué)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(guān)，比如數學(xué)圖像處理、各種數字調制、語(yǔ)音信號處理等都可以作為設計性的實(shí)驗。
3.網(wǎng)絡(luò )資源的使用
開(kāi)設網(wǎng)絡(luò )課程，可以增加一些前沿課題的研究及發(fā)展和應用。隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應用，DSP原理與應用實(shí)驗課程可以借助網(wǎng)絡(luò )資源來(lái)學(xué)習和提高自身技能。實(shí)驗教師可以利用校園網(wǎng)來(lái)更新最新的實(shí)驗內容和應用，激勵學(xué)生認真完成相關(guān)內容的查找和預習過(guò)程。教師也可以錄制實(shí)驗教程視頻，便于學(xué)生學(xué)習和操作。學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗操作之前，可以到網(wǎng)上查閱了解關(guān)鍵芯片、實(shí)驗設備的有關(guān)知識和題目的發(fā)展、應用背景。通過(guò)網(wǎng)上選課或預約實(shí)驗，學(xué)生可以根據自身需要做多個(gè)設計性的題目?jì)热�，也可以自行選擇合適時(shí)間和實(shí)驗教師。根據大四學(xué)生的本身問(wèn)題，有些學(xué)生要考研或找工作或出國，改變以往的硬性安排，體現比較人性化的新教學(xué)理念。[5]
五、結論
對于DSP原理及應用實(shí)驗教學(xué)方法的研究和探討，我們提出幾點(diǎn)建議和看法，在以后的教學(xué)當中要進(jìn)一步實(shí)踐、總結和完善。[6]本著(zhù)加強實(shí)驗教學(xué)當中的創(chuàng )新性，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，學(xué)生不僅學(xué)到了一門(mén)知識更是一門(mén)技術(shù)、一個(gè)工具。DSP原理及應用實(shí)驗教學(xué)的探索和研究，需要考慮學(xué)生的就業(yè)要求，突出學(xué)生的綜合能力、設計能力和創(chuàng )新能力的培養。DSP實(shí)驗教學(xué)已經(jīng)由單一的教學(xué)功能向著(zhù)科研和實(shí)踐的高水平實(shí)用性為目的而發(fā)展。[7]
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