民族院校DSP 原理及应用课程教学改革浅析*

◆潘俊涛 刘芳 牛勇 周春艳

作者：潘俊涛，北方民族大学电气信息工程学院讲师，博士研究生，研究方向为自动控制、DSP 技术；刘芳、牛勇、周春艳，北方民族大学电气信息工程学院（750021）。

1 前言

DSP（Digital Signal Processor）[1]，即数字信号处理器，指针对数字信号处理技术而设计的一种可编程的高速、高性能处理器，是现代计算机技术和信息处理技术相结合的产物[2]。近年来，全球信息技术日新月异，DSP 技术作为信息技术的重要内容之一，其迅猛的发展势头极大地推进了社会生产力的进步。过去的20年里，DSP 芯片的应用已经从军事、航空航天等领域扩大到信号处理、通信、电子消费等诸多领域，如信号处理、仪器仪表、自动控制、家用电器、医疗、全球定位GPS、自助银行、图形/图像等。可以说，从军用到民用，从航空航天到居民生产生活，DSP芯片几乎应用到人们生活的每一个角落[3]。

在全社会对DSP相关技术人才需求日益增长的形势下，全国各高校在相关专业的人才培养方案里相继开设DSP 原理及应用这门课程，且根据自身的办学定位制定了相应的教学大纲。由于DSP 芯片众多，不同系列DSP 产品具有不同的特色及应用领域，因此，各专业根据其自身的人才培养目标，在DSP 原理及应用课程中须选择不同的DSP 芯片进行讲解。

在众多DSP 芯片产品中，美国TI 公司开发生产的一系列DSP 芯片无疑是当今世界上最有影响的DSP 处理器。TI公司生产的TMS320 系列DSP 芯片凭借其强大的数字信号运算能力，使得诸多复杂的数字信号处理算法的实现成为可能。目前，该公司在DSP 芯片市场份额已占全世界份额近50%[3]。有鉴于此，国内各高等院校和高新技术企业都将TI公司TMS320 系列DSP 产品作为其科研、应用开发的首要选择。考虑到北方民族大学自动化专业以“控制”为主要核心的人才培养理想，该专业的DSP 原理及应用课程选用TI公司中控制性能最为突出的TMS320LF240x 系列DSP 芯片为代表，对学生进行讲解。

目前，北方民族大学自动化专业本科人才培养方案对DSP 原理及应用课程分配的课时数为50，其中理论课时数为42，实验课时数为8。鉴于该课程具有涉及知识面广、实践性强等特点，如何在有限的教学课时内高质量地完成教学任务，并培养出符合社会需求的合格DSP 技术人才，是摆在任课教师面前亟待解决的重要难题之一。因此，针对DSP 原理及应用课程教学内容、教学方法、课程评价体系的改革探索研究具有重要意义。

本文以北方民族大学自动化专业开设的DSP 原理及应用课程为背景，结合民族院校的办学特色，围绕课程教学目标为指导，针对课程教学过程中存在的若干问题，提出一种以任务驱动法[4]为核心思想的DSP 原理及应用课程教学改革方法，以进一步改善现有DSP 原理及应用课程的教学效果。

2 课程特点及教学现状分析

课程特点 DSP 原理及应用是北方民族大学自动化专业人才培养方案中开设的一门重要的专业课。鉴于民族院校服务少数民族地区，培养少数民族优秀人才的办学定位，学校将该课程的教学目标定为了解DSP 基本原理，掌握其内部硬件资源构成及相应的指令系统，使学生具有一定运用C 语言和汇编语言解决基本实验问题的实践动手能力，为今后从事DSP 技术相关的工作奠定基础。相比其他专业课程，该课程具有如下特点。

1）教学内容涉及知识面广。DSP 原理及应用是一门综合性非常强的课程[3]。其先修课程包括微机原理与接口技术、单片机原理及应用、模拟电子技术、数字电路与逻辑设计、数字信号处理、C 语言程序设计。这就要求学生在课程的学习过程中必须具备数电、模电、微机原理、单片机技术、C 语言、汇编语言、数字信号处理技术等方面的基本知识，同时兼顾系统软硬件设计的基本能力。

2）教学内容更新速度快。全球信息技术日新月异，作为信息技术的重要内容之一，DSP 技术的发展速度也越来越快。特别是近年来大规模集成电路技术的发展极大地促进了DSP 芯片更新换代的速度。相应的，其运算速度、存储容量、片内外设种类、生产成本等方面都得到极大的提高。为在新形势下更好地适应社会对DSP 技术人才的需求，授课内容需要随时更新。

3）课程实践性强。DSP 原理及应用是一门实践性很强的专业课程，其主要目的是培养学生运用书本知识解决实际问题的实践动手能力，能让学生运用C 语言、汇编语言、CCS 等开发工具设计开发一套简单的DSP 系统，以完成预期的系统任务。因此，实践教学是整个DSP 原理及应用课程教学环节中的重要内容，不可或缺。实验内容的选择须紧密围绕课程的核心知识点，既要简单易用，又要在工程实践中具有一定的代表性。

课程教学现状分析

1）学生基础薄弱。作为一所民族院校，北方民族大学的学生有相当一部分比例来源于边疆少数民族地区和边远贫困地区，学生基础较弱。因此，在学习DSP 原理及应用这门课程的时候，学生很难对该课程涉及的宽泛基础知识（如电子技术、微机原理、单片机技术、数字信号处理技术、C 语言/汇编语言程序设计等）做到基本的掌握，从而一定程度上增加了学生对该课程学习的难度，学习积极性不高，学习兴趣降低。

2）重理论轻实践，理论教学和实践教学脱节。作为一所应用型本科院校，教学的指导思想是让学生在学完课程之后能够很快地将所学知识应用到实践中去。目前，北方民族大学自动化专业的DSP 原理及应用课程的实验学时仅为8 学时，作为实践性很强的专业课，缺乏足够的实践确实很难达到理想的教学效果。此外，实践环节的教学内容也仅仅停留在对理论知识的简单验证，这样的实践环节往往不能取得良好的效果，也一定程度上影响了对整体课程理论知识的把握，无法充分利用有限的实践机会加深理解专业理论，从而使得理论教学和实践教学脱节。

3）课程评价体系不合理。DSP 原理及应用课程是一门兼顾理论与实践的课程，不仅要求学生在这门课程的学习后能够掌握DSP 基本原理、硬件结构、指令系统等基础理论知识，同时要求其具备一定的DSP 系统开发、编程、调试、设计等实践动手能力。因此，如何制定积极、有效、合理的课程评价体系，也是摆在专任教师面前亟待解决的主要问题之一。目前，学校对该门课程的考核方式为作业、实验报告加平时成绩，没有体现对学生的实际动手能力的考核，使得学生在课程结束后，其所掌握的理论知识与其实践动手能力脱离较为严重，存在“高分低能”现象。

综上所述，为了进一步改善DSP 原理及应用课程教学效果，培养高质量的DSP 技术人才，针对DSP 原理及应用课程教学内容、教学方法、课程评价体系的改革探索势在必行。

3 课程教学改革

鉴于DSP 原理及应用课程特点及其教学现状，该门课程的教学不仅要夯实学生的理论基础，而且要培养学生的实践动手能力。为此，本文将从以下几点对该门课程的教学内容、教学方法、课程评价体系等方面进行改革探索。

构建以任务驱动法为核心的课程教学方法 任务驱动法指在教学过程中将教学内容的各个知识点合理融入某些特定的“任务”中，学生在教师的引导下，通过逐步完成“任务”，达到学习掌握课程知识点的目的[4]。北方民族大学DSP 原理及应用课程目前采用“教师讲，学生听”的传统教学方法。在这种灌输式教学方法下，学生在学习过程中的主动性、创造性、积极性受到极大的限制，从而很大程度上影响了对实践创新能力、分析问题解决问题能力的培养。以任务驱动法为核心的教学模式打破了传统教学模式以“教师为主，学生为辅”的被动教学模式，更加强调课堂教学过程中的学生的主体地位和教师的主导作用，是一种主动的教学模式。在该模式下，学生带着问题去学习课本核心知识内容，不仅提高了学习的主动性和积极性，而且培养了学生思考问题、分析问题、解决问题的能力；教师则以引导者的身份，对学生进行必要的指导。因此，以任务驱动法为核心的教学模式更加符合DSP 原理及应用课程的教学要求。

优化教学内容，制定合适任务 DSP 原理及应用课程涉及的知识面非常宽泛，在课程学时有限的情况下，不可能对其课程内容面面俱到。因此，课程教学内容需要根据现今社会对DSP 人才的要求做进一步优化，突出课程内容的核心知识点，从而把更多的精力放在学生实践技能的培养上。随后，围绕核心知识点设置任务，并将此任务贯穿于整个课程的教学过程。考虑到北方民族大学民族院校的办学定位，学生基础普遍薄弱，任务的制定要实际可行且便于实现，能让学生调动原有的知识背景来建构新的知识体系，即任务的设置要有利于学生解决问题能力、自主学习能力和探索精神的培养。

开发式实验教学 北方民族大学自动化专业的DSP 原理及应用课程的实验学时仅为8 学时。鉴于民族院校学生编程能力普遍薄弱的情况，课程实验内容首先安排基础性的实验，让学生掌握CCS 的使用和外设的操作，随后安排若干验证性实验让学生熟悉C 语言和汇编语言的混合编程，并完成一些简单的控制任务。实验课程结束后，学生仅能读懂实验相关源程序，了解实验原理，但对真正的DSP 系统的软硬件开发过程知之甚少，无法独立设计完成一套简单DSP 系统的开发任务，从而无法满足当今社会对DSP 技术人才的要求。因此，有必要针对DSP 原理及应用课程建立开发式实验教学模式。

目前，学校与北京精仪达盛科技有限公司合作，围绕EXPIII+教学实验系统，为学生提供功能齐全的DSP 实验平台。在该实验平台上，不仅可以完成基本的验证性实验，而且可以进行综合性实验，开发简单的DSP 应用控制系统。除规定必须完成的验证性实验外，学生可利用课余时间，根据自身情况灵活选择设计性实验内容，进一步提升自己在DSP 系统开发方面的实践动手能力。

适当开展双语教学 鉴于DSP 原理及应用课程特点，可适当在其教学过程中开展一定程度的双语教学。

1）相比国外，我国在DSP 技术领域仍处于落后阶段。授课过程中所讲解的DSP 芯片属国外产品，其配套说明文档也以英文描述。虽然有相当一部分文献资料及中文图书对各DSP 芯片进行了详细的讲解，但大多是对原有英文说明文档的翻译，其中不免出现一些错误，这使得学生在学习过程中走了很多弯路。因此，采用英文原版说明手册为主、中文资料为辅的教学模式是该课程学习的最佳选择。适当开展双语教学有利于这种教学模式的顺利推进。

2）课程教学内容中频繁出现的寄存器名称、引脚名称均以英文符号表示，这些符号含义均与其英文名称相对应。因此，适当开展双语教学便于学生记忆这些符号名称的含义，使得学生对这门课程的学习达到事半功倍的效果。

3）利用C 语言和汇编语言混合编程进行DSP 应用系统的软件开发是DSP 原理及应用课程主要教学内容之一。众所周知，编程语言本身贴近英文，因此适当开展双语教学，有利于提升学生的编程能力。

4 结论

随着DSP 技术广泛应用于居民生产生活的各个领域，DSP 原理及应用这门课程也受到信息技术类专业学生的青睐。本文结合民族院校特色，针对北方民族大学自动化专业DSP 原理及应用课程特点及教学现状，对其教学内容、教学方法进行改革探索。两届学生的实践教学表明，本文所提课程教学改革办法，有效提升了学生的实践动手能力，课程教学效果得到较为明显的改善。

[1]邹彦.DSP 原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2004.

[2]刘和平,邓力,江渝,等.DSP 原理及电机控制应用:基于TMS320LF240x 系列[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.

[3]周亚丽.《DSP 原理及应用》课程教学方案探索[J].科技信息,2010(29):438-439.

[4]张萍.任务驱动法在DSP 课程教学中的实践[J].计算机教育,2010(16):93-98.

[5]黄杰,钟明辉.《DSP原理及应用》课程教学改革探讨[J].教育与人才,2011,10(24):87-88.

[6]杨莉.基于任务驱动模式的高职课程教学改革与实践[J].天津职业院校联合学报,2009,11(6):54-57.