[DSP应用技术教材建设改革研究]技术改革

DSP应用技术教材建设改革研究

摘 要：
DSP；
理论与实践；
教材建设；
教学改革 一．引言 DSP (Digital Signal Processor，数字信号处理器)应 用技术在近十年发展异常迅速，人才市场对DSP技术相关人 才需求的也越来越大，这促使了学生们对该门课程越来越感 兴趣，而一本好的教材是体现教学手段、教学内容和教学方 法的最佳载体，是学生与老师进行教学交流的最优平台，也 是全面进行素质教育、培养高级技术应用型人才的重要保证。

但如今DSP技术的相关教材种类五花八门，质量参差不齐， 相当多的书籍要么只是泛泛而谈，不深入讲解编程编译方法， 要么就是大段阐述数字信号处理的理论知识，而没有鲜活的 工程实例。为契合我们四川理工学院以工科为主的办学主旨， 为了能够更好地适应课堂教学的需求，培养出更多更优秀的 掌握DSP技术的人才，让其成为合格的DSP工程师，研究和探 索“DSP应用技术”教材建设的思路、改革措施与方法，就 具有重要的现实意义。

二．DSP课程教学现状和教材的特点1、课程教学现状。DSP技术的相关课程的开设在众多院 校都只有十年左右的时间。开设的课程通常受总课时、学分 以及传统教学模式的限制，普遍存在课时量过少、重理论、 轻实践的诸多弊端。同时，由于各高校开设的专业不同，在 教学大纲、教材的要求方面差别较大，这就导致教学效果的 千差万别。

2、DSP教材的特点。DSP技术是工程性和实践性都很强 的综合性课程，由于该课程具有学时少、内容多、知识面广 等特点，学生们只有通过实验、课程设计或科研项目等实践 环节才能对课本里的知识加深理解和掌握，最终将所学知识 运用到系统设计和调试中。但市面上相关的教材给人感觉都 不能完全解决以上的困扰，如同高西全之数字信号处理，谢 嘉奎之电子线路这样的经典教材，在DSP技术的相关书籍中 难以寻觅，所以教师很难找到一本适合自身讲解和专业建设 的教材[1]。

三．教材建设的原则 1．可读性：教材内容的可读性是教材的最基本的要求， 也是对创新型优质教材的基本要求。可读性是指，教材内容 详略得当、逻辑清晰、主次分明、循序渐进、格式规范、语 言流畅、图表自明[2]。同时在教材中采用大量的图表与文 字等多种表现方式相结合，可以让读者对教材内容的理解更 为透彻，图表的特点就在于它比较直观明了，且综合比照性 较强，比单纯的文字更能简单、快速、清晰地反映各个知识点之间的关系和事物的发展变化过程。例如，在滤波器的设 计章节中，为了较为灵活的展现滤波器设计的方法和思路， 所有的设计实例都在仿真软件CCS上进行图形仿真，在于通 过一系列的观察和对比仿真图，就能把较为复杂的数字滤波 器的设计变成了简单的，易于实现的问题，同时也就增加了 教材的可读性。

2．理论联系实践：“实践是检验真理的唯一标准”， 实例和习题是理论过渡到实际应用的桥梁。通常，理论讲述 比较抽象、枯燥，而实例则能比较具体的对理论的应用作出 描述，特别是那些针对性强的实例会更加有利于读者理解和 掌握教材所阐述的基本理论，对实例，我们要求解题思路简 明、深析理论、算法正确、贴近应用、程序能顺利运行，仿 真图形的形象明确，对要点和结论均能给出一定的分析讨论 [2]。所以我们在任务完成的过程中，要以学生为中心，让 学生带着问题学习，教师再其中只起指导的作用，在于就能 有效地提高学生学习的积极性和主动性，更有利于培养学生 积极的学习态度，锻炼学生思考问题、实际解决问题的能力。

习题要与实例相照应，要有启发性和开放性，先易后难，灵 活多样。DSP技术课程习题的最大特点就在于它的开放性， 习题答案有着多种可能性，是需要我们查阅众多资料才能对 其形成完整的认识，这对学生自我吸纳信息能力的培养很有 帮助。以下述案例的设计要求为例，使用C54x汇编语言设计 一段程序,能够完成对数据存储空间变量的分配，对任意4位数依次输出个位，十位，百位，千位。这个习题就只有设计 的目的要求，设计风格、思路、方案由学生自己决定。总之， 实例和习题的设计，就是要有针对性的激起学生的学习兴趣， 强化理论和实践之间相辅相成，彼此推动的关系。

四．教材建设的思路 《DSP应用技术》作为一门专业课程，要求学生要有较 强的动手能力，能从实际出发解决工程问题。应用型的工科 人才在毕业后主要是从事生产第一线的实际工程类工作，因 此我们在制订人才培养方案、教学计划、编写教材讲义和实 施教育教学的过程中必须坚持“学以致用”的原则[3]。

理论教学方面，针对不同专业，应用所编写的教学课件， 将理论、芯片硬件结构与程序控制等结合起来，加深学生的 理解掌握。注重介绍与其他相关课程的联系，突出本课程的 教学地位，引入一些新的技术和新的DSP应用实例，在适应 其更新发展的同时，培养学生学习新知识，分析新方法，掌 握新技术的能力，以应对当前日新月异的技术发展。

实验教学方面，应用所编写的实验指导书，培养学生掌 握基本的实验方法和实验技能。这与传统验证型实验相区别 的是：学生必须要按步骤，自主、独立的完成实验的每个环 节,从DSP仿真软件的学习入手,让学生逐渐掌握软件开发的 流程,加深对DSP内部硬件结构的进一步理解,并通过实验的 实际参与,让学生对如何分步骤完成DSP系统设计的实现以 及软硬件的联合调试有较为真切地了解,体会DSP芯片在实现数字信号处理运算上的优势。

五．教材建设的改革措施与方法 1．先修知识点的复习。DSP技术所涵盖的知识面非常宽 泛,以微机原理、数字信号处理、数字电路等课程作为前期 教学基础,要求学生在熟悉数字信号处理、硬件设计的基本 理论和算法的基础上,还要比较熟练的使用C/C++语言、汇编 语言等相关的工具进行软件设计和算法的开发。所以，DSP 要在修完以上基础课程后再开课,虽然间隔的时间不长,但 很多学生对基础知识已经模糊,因此，在我们的教材的开始 部分进行有针对性的复习，是非常有必要的。

2．采用比较式的教材编写方法。考虑到单片机与DSP器 件有很多相似的地方，因此，在教材编写的过程中应当注意 两者的联系与区别。选修过单片机课程的学生对单片机的体 系结构与软硬件设计都有一定的认识和感知，在学习DSP时 也许会不自觉地将两者进行比较理解，能比较快速地接受和 进入新课程的学习。例如中断系统，单片机和DSP在很多基 本概念、原理和使用方法上都非常相似，又如中断向量、中 断标志、中断优先级及中断屏蔽等。在单片机中断系统学习 的基础上，学生对DSP的中断系统的理解就更容易 [4]。

3．采用归纳式的教材编写方法。DSP芯片种类复杂，知 识点多，学生常常感到无从下手，而规律性的知识学生掌握 起来比较容易。因此，我们在教材编写过程中，采用归纳法 对课程进行编排，比如，常见的DSP有TI、AD、Motorola、NEC等厂商的，要归纳各的特点，即便是TI的芯片，也有 TMS320C2000、TMS320C3000、S320C5000、TMS320C6000等， 归纳各自的优势和应用领域。这样学生在学习中，就不会感 到杂乱无章，没有头绪。

4．在例题，习题和实验题目的设计上，采用学生分组 讨论的指标型设计。我们运用针对实例的任务驱动法教学模 式[5]，摆脱以往以教师为中心，学生被动接受知识的传统 教学模式。例如，对于DSP片内外设的应用设计，把学生分 成若干小组进行讨论，出一个具体示例在实际的问题中进行 教学，更能激发学生强烈的好奇心与求知欲，能够更好的调 动学生学习的主动性，同时也能够更好的增强他们的团队合 作意识。

5.弱化难点，突出应用能力。汇编语言的学习是DSP教 学的一个难点，它的指令系统比单片机要多得多，即使是同 一家公司，不同的DSP之间的指令也是不尽相同的，如果像 单片机教材那样对指令进行逐条的解释，不但会使学生产生 畏难心理，而且很难达到预期的教学目的。所以，教材在这 一部分就只重点介绍简单常用的指令，其他的指令不要求立 即掌握，而是在需要的时候再去查找指令手册。在实际过程 中经过反复查找，让学生更好的掌握一些常用指令。

六.教学手段的改革方法 采用多媒体辅助教学的手段，使一些程序编写的过程更 加直观形象，并与传统的黑板板书相结合，培养学生牢固掌握基本概念、基本理论和基本技术，培养学生自学能力。在 理论课堂中，增加演示性项目。虽然DSP有专门的实验课， 但通常情况下是将实验和理论分为两个环节排课，联系不太 紧密，为了更好的增强学生对理论学习内容的印象，需要设 计一些具备演示性的实验在理论课上进行展示，最好是一些 DSP在常见电子产品中的具体实现：比如，事先准备一个基 于DSP的电子产品，演示说明DSP的应用，甚至可以要求学生 根据需要来修改程序，从而加深学生的印象[6]。

七．结论 “DSP应用技术”是一门工程性和实践性都很强的专业 课程，传统教材普遍存在重理论、轻实践，针对性不强等问 题，为改善教学效果，激发学生学习的热情与信心，培养有 技术、有创新能力的应用型人才，本文做出了理论和实践教 材的建设原则、思路、改革措施与方法的探索性研究，并编 写完成了DSP课程教学规范和实验教学大纲，形成了DSP多媒 体教学课件和实验指导书。经过不同专业的教学实践证明， 该教材建设的改革取得了很好的效果。

参考文献：
[1]万懿.“数字信号处理器应用技术”在数学中的理论 与实践[J]. 天津市经理学院学报, 2009, (1): 51- 52. [2]赵鸿图.编写创新型《数字信号处理》教材的原则探 析[J].科技信息，2008,（29）：10. [3]万懿. 基于大工程理念的通信工程专业DSP教材建设研究[J].湖北函授大学学报，2012，25(3): 86- 87. [4]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. [5]万懿. 任务驱动法在DSP教材建设中的应用[J].科学 时代，2012，(8): 147- 148. [6]郭锐.DSP教学中若干教学方法研究与实践[J].科技 信息，2011,(20):6.