DSP技术在农业工程实验实践中的应用

周杰 王申 田敏

[摘要]在当前新工科的背景下，为了推动高校教学与社会就业的融合，更加重视对学生创新素养及实践能力的培养，对工程实践类学科提出更高要求。根据农业工程专业开设的DSP技术的课程特点，对原有教学模式进行持续的探索，新的教学方式秉持“以实践为导向，以学生为中心”的教学理念，在教学实践中采用多样化的教学手段，激发了学生的学习兴趣与积极性，提高了教学效率，使农业工程实践中更好地应用DSP技术。

[关键词]农业工程;实验探索;项目驱动

[中图分类号]G642

[文献标志码]A

[文章编号]2096-0603（2019）07-0034-02

一、引言

伴随着计算机和嵌人式技术的快速进步，DSP技术逐步引起学界的关注。DSP技术作为一种解决方法，已经成为工程界实现过程中的研究要点之一。DSP技术在语音、图像及视频信号的处理上显现出巨大的速度优势，这也使其在通信技术、自动控制、家用电器及消费电子中被大量应用。[1]

为了满足企业发展的需求，增强学生的就业竞争力，石河子大学为农学院部分专业的本科生在2014年开设《DSP技术与应用》课程后，持续地探索该课程的教学模式，在教学实践的基础上进行了一些教学模式创新，取得了一些教改成果。本文结合本课程的特征，给出了一些教学过程中存在的不足及改进措施。

二、DSP课堂教学模式中存在的问题

（一）学习内容丰富但课程量不足

本校开设的《DSP技术与应用》作为一门理论与实践相结合的课程，理论方面要学习DSP的结构，相关硬件设计，CCS的应用，寄存器、存储器相关知识以及编写CMD文件，中断器，定时器等大量理论知识，同时还要兼顾学生的实践环节。目前，24课时的理论讲解仅仅只是介绍各功能模块，没有时间来学习系统资源构建，同时16课时的实践环节完成的也只是验证性实验，用于學生对各个功能模块的简单学习验证，不能满足学生的学习需求，使学生达到掌握并运用的程度。

（二）学习者学习积极性不高

首先，DSP课程中学习的内容比较注重实际运用，通过理论学习和简单的验证性实验，学生不能掌握其实际运用，不能激发学习兴趣。其次，在教学过程中，大都是根据教科书来介绍DSP芯片的基本模块及相应工作原理，各种概念比较抽象，不易理解。同时丰富的DSP芯片种类又要求学生要记住各种相应的引脚功能及模块信息，抽象乏味的学习过程导致部分学生对该课程失去兴趣，只是被动地进行学习，学习效果不佳。

（三）实验设备落后，内容与应用脱节

1.DSP实验平台主要通过购买专门的实验设备厂商的产品获得，以实验箱的形式提供，电路板集成较多的功能模块，尽管这样的方式简单方便，但是这种设备模块多、内容杂，在实验过程中，学生不能学习到内部硬件电路的结构，形成系统的知识结构。DSP技术日新月异，各种新型芯片不断被设计出来，知识技术、设备快速迭代。实验室原配置的实验设备落后于快速发展的DSP技术的发展水平，这种设备用于实验不能使学生掌握DSP的最新技术。[2]

2.DSP实验主要锻炼学生的实际动手能力，但是原有的DSP课程的实验课程使用的是集体教学模式，即采取分组实验的方式，学生在固定时间内完成实验任务。实验任务主要以验证性实验为主，学生要做的仅仅是根据教师的要求及指引完成实验，把程序输入到DSP芯片中去调试，进而验证实验结果，或者通过固定的几个功能模块完成简单的功能设计，学生失去了创新的空间。分组实验也导致了一些学生学习不主动，只有部分学生实际锻炼了实验动手能力。这样，内容简单、形式单一的实验导致部分学生缺少参与意识，没有激发学生参与的热情及进一步学习的兴趣。

3.为了方便学生的学习，原有的DSP实验任务多采用方便实现的项目，需要用到的模块也都是预先集成在实验设备上。虽然这样的实验内容多是结合课程的基本理论知识，但是设计的出发点不是实际应用。除此之外，实验过程中用的实验方法不能及时根据企业应用的角度及时更新，导致部分知识有些过时，不能适应企业需要。以上这些使得学生进入行业从事开发工作时，对实际操作方法不熟悉，对最新技术缺少了解，无法独立完成项目设计开发。[3]

4.学习水平难以考察

《DSP技术与应用》作为一门实践性较强的课程，采用其他科目一样的纸笔答卷的考试模式，不能充分地考查出学生的学习效果。同时，在实验环节，依据学生的实验验证结果去打分，也不能考查出学生对这门课程的实际操作水平。因此，传统的考核方式不能满足对学生学习效果的评判。

三、DSP课堂教学模式探索

（一）以实践为导向，调整课时结构

首先，本课程的课时结构需要调整。通过调研及课程组讨论，在课时数不变的基础上，增加DSP综合应用部分，实验课和理论课相应减少，同时增加课外的企业交流会两次，使学生可以了解行业的最新情况及前沿技术，激发学生的学习兴趣。调整后的课程结构，以实践为导向，理论课20课时，实验课12课程，综合应用为8课时。增加的DSP综合运用部分要求学生围绕项目目标，自行查找资料，完成一定的程序设计，培养学生的知识应用能力。

（二）引进翻转课堂，提高教学效率

传统的DSP课堂主要在于理论性知识的传授，学生课堂上要学习的理论内容多，芯片功能模块多，教学效率低下。为此在原有教学模式中引进了“翻转课堂”这种教学模式。

“翻转课堂”是传统学习模式的变革，通常学习过程包括知识的传授和内化。在传统的教学模式中，知识的传授在课堂上完成，学生在课下完成知识的内化，且原来的教学中，因为课堂时间有限，教师只是一味地讲课，没有做到以学生为中心。在“翻转课堂”的教学模式下，教师只是学生学习的引导者。在课前，学生接收到教师发送的相关学习资料，以教师自录的教学视频为主，学生自行学习，教学内容的传授及学生知识的积累在此阶段完成。在课堂上，主要是学习内容的内化，学生在课前学习的过程中，遇到问题可以在课堂上提出，课堂上教师作为引导者，可以就这些问题做出针对性的解答，这样学生就可以在课堂上完成教学过程最核心的环节--知识的内化。[4]课后对那些不容易掌握的重点难点，学生可以通过教师录制的视频反复观看学习。在新的教学模式下，实现“以学生为中心”的教学理念，学生的主动性得以充分发挥，提高了课堂时间的教学效率，增强了学习效果。

（三）引入“项目驱动法”，注重实训操作

“项目驱动法”是以建构主义教学理论作为基础的一种教学方法，将受教育者的学习行为和具体项目紧密联系，通过对学习中问题的探究来激发和保持学生的学习兴趣及积极性。通过真实的项目，让学生掌握课堂理论知识的实际应用。在这种教学环境下，学习的主动权为学生所掌握，教师起到引导和评价的作用，学生可以通过实训项目对知识融会贯通，学习效率更高。

对DSP这种实践性较强的课程，课堂理论知识只有通过项目设计等实际应用才可以实际掌握并应用。因此在调整课时的基础上，增加了综合实训课，该课程要求学生用課堂中学习过的功能模块及编程知识实现一些富有趣味性的简单项目。项目通过小组进行完成，每人负责一个模块，最后一起进行调试。这种教学模式是以实践为导向来开展教学过程，学生项目的选择和设计，基本由学生自主完成，这样学生不仅学习了课本上抽象的理论知识，并且在此过程中，发现问题解决问题，设计解决方案，达到了学以致用的学习境界。除此之外，学生分小组完成项目，也增进了团队合作，为以后进入企业工作做好准备。[5]

（四）改进教学评价办法，理论与实践并重

原有的教学评价习惯于依赖教师对学生学习表现的评价，主要由最后的试卷和实验表现为主。由于学生学习渠道少，实验设计简单，不能很好地体现学生对知识点及操作技能的掌握程度。考虑到DSP技术与实践关系较强，对同一个模块，可以用到不同的设计中去，同一个功能也可以有多种实现办法，且DSP技术处在动态的发展过程中，理论课及实验课所学习的内容未必是最前沿的技能，因此需要摒弃原有的试卷考核办法，采用项目考核和知识考核相结合的模式来进行学生实践操作能力和理论知识的考查。学习知识的目的是为了应用和创新，通过基于“项目驱动法”的综合实训，每个学生都需要主导或者参与到实际项目的设计中去，最后的考核方式以答辩为主（占60%），辅以实验情况（占20%）以及学生课堂表现（占20%）进行综合评分。

答辩主要依据项目的完成情况来进行评价，项目由学生分组完成，项目题目自主选择或教师指定，使用学习的理论知识去完成，最后在答辩报告PPT中，向教师展示作品设计的过程、使用模块、实验原理等，教师就作品提出相关问题，学生进行回答。最后这部分成绩由教师评价、成员互评等分数加权计算得出。

该考察方式注重对综合能力的培养与考察，意在培养学生在理论知识的基础上的程序设计能力和功能开发能力。同时通过分工合作的方式，也促使每一个学生参与到项目开发中去，增强团队合作能力。一方面，学生通过自己设计趣味性项目，提高了学习积极性，可以更好地掌握运用知识。另一方面，注重知识的实际应用，切实考察学生的学习效果。

四、改革效果

经过4个学期的DSP教学模式探索，不断改善，新的教学模式基本可以实现对学生基础性、实践性、综合性的学科能力培养及考查。

引进“翻转课堂”的教学模式，增加综合实训环节，评价方法的多样化等新方法、新举措激发了学生的学习兴趣与积极性，提高了教学效率，加深了学生对课本理论知识的理解，实际锻炼到了每一个学生的动手能力。

五、结语

本文根据《DSP技术与应用》课程教学实践中出现的各种问题，结合课程的实践特征，提出了对应的具体解决方案。结合“以学生为中心”的教学理念，采取改善课时结构、引进“项目驱动教学法”、考查形式的变革等举措，使学生能够对学习DSP技术充分发挥出学习积极性，设计出大量具有实用意义的趣味性作品。新的教学模式使学生在新的课时结构下，更好地掌握DSP各模块的基本功能及原理，在此基础上掌握其实际应用，为将来进入企业从事相关工作做好准备。

参考文献：

[1]何应勇.“DSP原理及应用”课程教学改革的探索与实践[J].科教文汇（下旬刊），2016（2）：69-70.

[2]储茂祥，巩荣芬，孙红星.自主式DSP实验教学研究与设计[J].电子世界，2013（15）：161-162.

[3]刘君，熊开峰，王景明.地方高校工科大学生就业现状分析[J].当代教育实践与教学研究，2018（6）：108-109.

[4]洪龙，胡剑凌，俞一彪，等.利用微课翻转课堂优化DSP实验教学探索[J].西南师范大学学报（自然科学版），2015，40（10）：191-196.

[5]周天，李杨，李海森，等.研究型教学模式下的DSP原理与应用课程改革及大学生创新能力培养[J].中国教育技术装备，2015（18）：125-126.