DSP应用技术人才培养模式探索与实践

王奇 王明伟

[内容摘要]实践环节是培养高素质电子信息专业人才的重要环节之一。本文在对DSP实践教学现状进行分析的基础上，从DSP实践教学内容、教学方法、教学形式等几个方面进行了探讨，并提出了相应的方法和措施。

[关键词]DSP应用技术；实践教学；教学模式

随着电子技术的发展，传统的模拟信号处理技术正由全新的数字信号处理（Digital Signal Processing,DSP）技术所取代。DSP处理器作为完成实时数字信号处理任务的首选器件而日益显示出其重要性，越来越多的高性能电子产品需要借助于DSP技术快速实时地完成数字信号处理任务。而今，社会对DSP技术软硬件设计人才和应用开发人才的需求不断增加，DSP人才的供需之间存在很大的缺口。目前国内高校已广泛开展了DSP应用技术课程，如何提高教学效果，培养学生的综合应用能力，一直是大家探讨的课题。下面结合本人的教学实践介绍本校在DSP应用技术人才培养方面所做的尝试。

一、DSP应用技术教学的开展情况

1.课程的开设

DSP技术的应用人才需要熟练掌握两方面的知识：一是数字信号处理的基本理论；二是DSP器件的应用知识和技能。南京邮电大学在多年的办学过程中，在通信与信息处理领域形成了鲜明的特色。学校注重《数字信号处理》理论课的课程建设，取得了丰硕的教学成果：《数字信号处理》被评为省优秀课程，数字信号处理类课程群被评为省优秀课程群。在重视理论教学的基础上，学校从社会需求出发，早在2000年就在研究生教学中开设了《DSP处理器实验》课程。随后，通信学院面向本科生开设了《数字信号处理器原理与应用》课程，系统介绍了TI公司TMS320C5000中档系列产品的基本工作原理和应用方法。2007年学校把DSP应用技术列入本科生的实践性教学环节，开设了《DSP课程设计》，旨在培养学生实际应用数字信号处理基本原理的能力。

2.教学反馈和教学效果

《数字信号处理器原理与应用》开课后的前几个学期，学生选课不踊跃，每学期选课人数只有20人左右。另外，由于课时所限，授课内容与实际应用有脱节现象，尤其是实验课的课时少，学生听过课后很难建立起应用的概念。

《DSP课程设计》开课后，我们发现最大的问题是学生的基础参差不齐，大部分学生因缺少DSP处理器原理和应用的基本知识而感到学得吃力，也有些学生虽学习过《数字信号处理》课程，但没有学习过《数字信号处理器原理与应用》或单片机类的课程，硬件知识较为缺乏。

另外学生们选课的目的也不尽相同，有的学生对DSP应用感兴趣，并有一定的基础，希望进一步提高应用能力；有的学生硬件基础较好，想通过课程设计掌握DSP的入门知识。

类似的情况也出现在研究生的DSP实验教学中。虽然是研究生，但是由于学生的本科专业背景不尽相同，因此学习基础和学习目的也差别很大。我们对学生的情况进行了分析，发现选修《数字信号处理实验》的学生大致有三种情况：第一种情况是介入了导师的研究课题，需要使用DSP进行项目研究或开发，学生对DSP处理器比较熟悉，但他们使用的大多是高端的DSP产品，如 TI的C6000系列、ADI的BLACKFIN系列等，而实验所用的TI C5000系列实验平台对于他们来说直接的帮助不大。第二种情况是研究方向不涉及DSP应用，这批学生中有一部分学生本科阶段学习过DSP课程，通过实验课的学习，对DSP系统的组成、开发方法、DSP片内软硬件资源的使用等知识会有不同程度的收获；而另一部分学生没有学习过DSP课程，学习起来较困难，再加上认为自己读研期间不会用到，因而缺乏兴趣。第三种情况是学生对DSP很感兴趣，乐于尝试。

由以上分析可见，选修DSP课程的学生的知识结构和需求是不同的。因此，针对不同层次和需求的学生，如果采用统一的模式进行教学就不能满足学生的实际需求。

二、教学实践中暴露出的问题

⒈课程实践教学体系缺乏完整性。在我们的培养方案中，没有建立起一种以理论为指导、以课程实验为奠基，在创新性活动中与产业应用相结合的实践教学体系。

2.原有教学模式存在以下缺点和不足：一是课堂教学与实际应用没有很好地结合，学生缺乏学习兴趣；二是实验教学模式单一，教师不能针对学生的个体差异，采用灵活的教学方法；三是实验教学内容不够丰富；四是在以DSP应用为内容的课外科技活动开展方面是个空白，学生缺少进一步提高的学习条件和环境。

3.实验平台品种单一和数量不足。实验课使用的实验平台有：TI公司TMS320C5402DSK板10套，ADI公司的ADSP-2191EZ-KIT Lite评估板17套，瑞泰公司的ICETEK-VC5509-A实验箱40套。实验平台的配置不够丰富，不利于进一步开展丰富的实践教学活动。

三、教学改革的开展情况

1.完善DSP应用技术的实践教学体系

①改进《DSP处理器原理与应用》课程的教学方法，加强实验环节，变教师讲解原理为主为学生动手操作为主，让学生在实践中学习DSP的工作原理。②加强以DSP技术应用为内容的实践性环节的课程建设。在软件课程设计环节中增加DSP模块，培养学生熟练掌握DSP开发软件的使用、简单的信号处理算法的程序实现及DSP准操作系统BIOS技术的应用等技能。对于软件设计成绩优秀的学生，引导他们进入课程设计II环节继续学习。在这一环节中，学生可系统地掌握DSP接口技术和基于DSP处理器的实时信号处理的基本方法，培养学生基本的工程素质。③开设DSP应用技术的开放性实验。通过开放实验提高学生DSP技术的应用能力，引导学生用DSP技术解决通信中的实际问题，如调制/解调、语音压缩、图象处理等。④结合毕业设计和各类设计竞赛鼓励学生把DSP技术应用在科研和技术开发中，提高学生应用专门技术解决科研中实际问题的能力。

2.丰富实验教学内容，贯彻分层次教学理念

从以往的教学经验来看，统一的教学要求不能满足不同基础的学生的需求，尤其是在软件设计和课程设计这样的实践性环节上，学生间能力的差异就更加明显。为了解决这个问题，我们结合学生的兴趣和基础，将教学目标划分为不同层次，根据不同层次的培养目标制定相应的教学计划。在实验内容的设置上，充分考虑到学生的兴趣和特长，从软件、硬件设计和系统设计三个方面安排实验教学内容，实验内容的设置由浅入深、由基础到综合，注重对学生实践动手能力和创新能力的培养。

还根据教学内容的不同，采用不同的教学方法。在DSP基础应用方面，重点引导学生掌握DSP处理器的基本原理、常用片内资源的应用方法。对于DSP算法设计，则要引导学生掌握从模拟信号的数字化，到DSP的数据采集方法，再到数字信号的处理，最后到将处理后的数字信号还原为模拟信号的完整的信号处理过程。对于DSP应用系统的设计，不但要引导学生掌握DSP的接口技术还要引导学生掌握DSP硬件系统设计的方法和技巧。

为了更好地贯彻分层次教学的理念，我们在实验条件上加大投入，购置了ICETEK-OMAP3530-MINI 25套，ICETEK-XDS100-KIT学习板40套，使我们的实验设备能满足不同的教学要求。

3.改革教学方式和评价标准，鼓励创新

培养DSP技术应用人才，除了要注重提高学生数字信号处理理论水平之外，还要注重培养学生发现问题、定义问题、解决问题的能力。在教学活动中，我们把基本方法的传授作为教学重点，加强对学生的引导。在对学生的评价上更注重鼓励学生的独创行为，如果学生有自己的新点子，即使做得还不够完美，也会得到很好的成绩。

DSP应用技术涉及多个学科门类，理论性强，应用面广。随着技术的发展，功能更强大的DSP芯片不断涌现，DSP应用技术课程的教学内容、教学方法和教学形式也应不断改进，这样才能培养出满足社会需求的，有技术、有创新能力的合格的应用性人才。

参考文献：

[1]张雪英，李鸿燕，张小玫.“DSP 原理及应用”实践教学模式研究[J].电气电子教学学报.2009-9.

[2]侯海良，成运，陈洁.DSP 开放式实验教学的探索[J].实践与探索.

[3]黄慧春, 胡仁华. DSP 应用教学的探讨和实践[J].电气电子教学学报,2006,12 61-63.

[4]邹炎. DSP 原理及应用[M].北京:电子工业出版社，2007.

（责任编辑：赵永玲）