全日制专业学位研究生的《DSP芯片原理及应用》课程实践教学方法研究

曹旭东，李卓然

摘要：逐步推进专业型硕士研究生的培养是国家研究生教学改革的新模式。专业型研究生培养更注重实践环节，强调将课堂教学中的理论知识和实际工程需要相结合。为适应专业型研究生的培养模式，专硕研究生必修课《DSP芯片原理及应用》课程在原有的教学模式基础上改革教学模式。在课堂教学环节、实验实践教学环节和深化应用环节，强调注重理论与工程实践紧密结合的教学理念。各个不同教学实践阶段层层深入，探索适应专业型研究生的教学培养模式，培养知识、能力及素质协调发展的创新型专业硕士人才。

关键词：全日制专业学位研究生；DSP；实践创新能力

中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）24-0047-02

近几年来，随着研究生招生的教学改革，我校陆续招收了相当数量的全日制专业学位研究生。在专业硕士研究生培养上，分为三个阶段。课堂教学阶段，从研究生入学到次年的五月，主要任务是掌握专业基础理论知识，培养基本专业实践技能。现场实践阶段，从五月份开始到年底，大约8～10个月的时间，这一阶段，主要是专业型研究生将在学校学习的理论知识和现场工作站实际工作实践相结合，进一步提高和培养实践技能和创新能力。深化提高阶段，这一阶段，在前两个阶段完成的基础上，在现场导师和学校导师共同指导下，结合在校的理论知识和实践技能，同工作站工程需要紧密结合，完成高水平的专业硕士论文。从专业型硕士的培养过程可以看出，专业型研究生培养更注重实践环节，强调将课堂教学中的理论知识和实际工程需要相结合，侧重培养学生综合设计能力和科技实践创新能力。为配合专业硕士研究生的培养需求，在专业型研究生的课程教学上需要作出相应的改革。

一、专业硕士《DSP芯片原理及应用》课程改革

《DSP芯片原理及应用》课程作为信号与通信工程专业的一门重要的专业必修课，为适应专业型研究生的培养模式，有必要在原有的教学模式基础上，改革教学模式，强调注重理论与工程实践紧密结合的教学理念。在课堂教学环节，通过引入实际工程应用实例，接触实际科研项目中的设计开发产品，使学生了解所学知识的应用价值，激发学生的学习兴趣，加深学生对DSP理论知识的理解。在实验实践教学环节，由专业课教师指导，学生设计为主，带动学生自己设计DSP课程的实验开发平台，启发学生的思维。在深化提高阶段，将DSP课程教学与科技创新和实际工程项目研发相结合，鼓励学生积极参与和DSP类相关的设计竞赛、科技开发活动，在实际工程设计中去应用DSP技术，创造性的熟练掌握DSP技术，进而培养学生的实践能力和创新能力。通过在不同教学实践阶段层层深入，探索适应专业型研究生的培养模式，逐步深化提高学生对DSP技术的理解及应用能力，真正使专业硕士研究生掌握DSP技术，提高学生解决实际问题的能力。培养知识、能力和素质协调发展，厚基础、强能力及高素质的创新型专业硕士人才。

二、全日制专业学位研究生《DSP芯片原理及应用》改革实施计划

DSP芯片技术是专门用于在硬件上实现各类数字信号处理算法的微处理器控制和运算技术，由于其运行速度快，能够实现各种复杂算法，在石油勘探、地震资料数字处理、语音通讯、图像处理、网络传输等各个领域都得到了广泛应用。《DSP芯片原理及应用》课程的特点是涉及的硬件结构复杂，应用算法理论抽象[1]，学生学习起来常常感到难学、难懂，学了也不会用。因此，如何结合专业硕士课程教学自身的特点、探索行之有效的针对专业硕士特点的DSP课程教学实践方法，是我们在课程教学中亟待解决的问题。

1.改革理论课堂教学方法，将理论知识与实际工程设计应用紧密结合，加深学生对DSP理论的理解。作为石油大学电子专业的教师，在应用DSP技术进行石油勘探仪器开发上有许多成功的设计项目，如大庆油田的井地电位成像监测系统、基于DSP F2812的开关磁阻电机设计、过套管电阻率测量仪开发设计，等等，都是应用DSP处理器进行设计的成功范例。在课堂理论教学中，通过具体工程设计实践帮助学生解读DSP抽象的理论。以DSP存储结构的知识点为例：“TMS320F2812处理器的外部接口（XINTF）映射到5个独立的存储空间，访问相应存储空间时，通过XZCS2片选信号完成”。学生对于DSP外部数据扩展存储空间始终感到很抽象，涉及到具体DSP外存的扩展技术，很多同学更是不知道其在技术上如何实现。我们在教学中，结合我们大庆横向科研项目“井地电位成像技术”，数据存储实际设计案例讲解，在讲解中，学生不仅了解了DSP外部存储结构特点，而且也能够独立应用DSP外部数据存储器扩展技术，更易于专业硕士研究生理解和掌握。

2.在DSP课程实验环节上，多给学生实践动手机会，鼓励学生自己动手设计DSP实验系统，丰富综合性、设计性实验内容，提高基于DSP处理器的系统设计能力。《DSP芯片原理及应用》课程是在学生完成《微机原理及应用》、《数字信号处理》等专业课后开设的综合性及实践性较强的一门课程，应该说学习这门课的专业研究生具备一定水平的硬件设计能力。因此，在DSP课程教学实验平台如何构建这一环节上，除了沿袭原有的实验方案，做一些基础性、验证性的实验外，还应积极鼓励学生组成课外科研小组，自己设计DSP教学实验箱。在设计中，由DSP课程专业课教师指导，教师为学生提供设计电路资料、开发板程序等资源，研究生根据老师提供的信息资料，自己设计电路板，开发程序。教师根据学生设计的作品，提出修改意见，并最终完成DSP F2812教学用实验箱的设计及开发。目前，该实验箱在DSP课程综合设计中广泛使用，实验箱在使用中出现的问题、故障均由学生自己维护完成。除此以外，在课程的实验的安排上，力图增加更多综合性、设计性实验内容，实验内容不仅包括DSP课程本身的知识点，而且力求在实验设计上，将前期课程的知识得到综合和应用，真正提高实验的设计性和综合性。例如，我们在实验内容上增加“应用DSP技术实现数据采集及滤波算法”，实验中不仅包括应用DSP片上数据采集资源ADC完成高速数据采集技术，同时把《数字信号处理》课程中高低通滤波算法、FFT运算等理论加以通过DSP芯片应用综合[2]，使学生在学习DSP课程同时，对相关课程的理解和应用也得到提高，电子技术的综合设计和应用水平达到提高。设计“DSP硬件设计技术结合计算机高端编程技术VC++”的综合实践，DSP技术与MCU综合应用的综合设计等，通过大量实验，不仅可以帮助学生加深对DSP知识结构的理解，而且可以提高基于DSP处理器的系统设计能力，培养学生的实际动手能力，激发其学习兴趣和创新精神。endprint

3.将DSP课程教学与科技创新和实际工程项目研发相结合，鼓励专业研究生积极参与和DSP类相关的设计竞赛、科技开发活动，在实际工程设计中去应用DSP技术，创造性地熟练掌握DSP技术，进而培养专业研究生的实践创新能力[3]。专业硕士研究生在培养中更为注重学生的实践动手能力和科技创新能力培养。针对专业硕士研究生的特点，我们提倡在工程应用中提高学生DSP技术应用水平。首先，鼓励学生在工程设计中，应用DSP技术。DSP技术是当前最为先进的现代电子系统设计开发技术，在科技创新和实际工程设计中应用DSP技术，能够达到事半功倍的效果。学生通过工程应用DSP技术，加深对DSP的深化理解，提高自身应用DSP的技术水平。其次，以工程项目中设计应用为基础，积极参与和DSP相关的设计竞赛及科技创新活动，提升自身的设计水平和创新能力。在校专业硕士研究生完成的设计系统中，其中，基于TMS320F2812的内燃机电子调速系统获TI杯DSP设计竞赛创新奖，基于DSP处理器的钻井仿真系统获挑战杯二等奖。

在近几年的专业研究生培养上，我们按照上述思路做了初步尝试，在学生完成第一学年研究生课程后，在工作站的安排和实践题目的选择上，有针对性地给学生安排应用DSP技术实现的相关工程项目。以华北油田工作站为例，我们选择了油田通信公司作为专业硕士学习实践的工作站。在工作站实践课题的选择上，我们为学生选择的题目是“智慧油田物联网应用技术研究”方向，实践内容既涉及应用到课堂中所讲授的DSP技术，又与当前较为热门的物联网技术有机结合，真正做到了学以致用。

参考文献：

[1]张卫宁.DSP原理与应用的教学要点及方法讨论[J].实验技术管理，2007，（24）.

[2]俞一彪.电子信息类本科DSP教学实践与探索[J].理工高教研究，2006，（4）.

[3]朱红，周竞学，张红光，等.构建适合创新人才培养的实践教学环境[J].实验技术与管理，2006，23（9）：19-22.

作者简介：曹旭东（1968-），男，辽宁锦州人，中国石油大学（北京）地球物理与信息工程学院副教授，主讲研究生“DSP芯片原理及应用”课程，研究方向：主要从事DSP、SOPC、ARM等嵌入式微处理器的应用技术研究、计算机软件系统设计及石油物探、测井仪器的研制。endprint