DSP課程研究型教學(xué)課程改革思考

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摘要:基于研究型教學(xué)模式，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為目的，結(jié)合多年教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從多個(gè)方面探討dsp原理與應(yīng)用課程的具體教學(xué)思路，通過教學(xué)實(shí)踐取得良好的教學(xué)效果，驗(yàn)證這些思路的可行性與有效性。

關(guān)鍵詞:DSP課程；研究型教學(xué)；創(chuàng)新能力

創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力。作為國(guó)家高層次的后備人才，大學(xué)生將是我國(guó)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的主力軍。因此，在按照知識(shí)經(jīng)濟(jì)的要求構(gòu)建大學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)和素質(zhì)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，突出大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)顯得十分重要。近年來，國(guó)內(nèi)眾多專家學(xué)者就大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)系統(tǒng)地展開了研究[1-3]。DSP原理與應(yīng)用是當(dāng)前電子類本科和研究生專業(yè)普遍開設(shè)的課程之一，它是一門理論與實(shí)際緊密結(jié)合的課程，多學(xué)科交叉性強(qiáng)、應(yīng)用面廣、涉及的創(chuàng)新內(nèi)容豐富，因而此課程非常適合進(jìn)行高校中大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)教學(xué)的探索。如何緊密結(jié)合該課程的特點(diǎn)，抓住教學(xué)要點(diǎn)，探討和改進(jìn)教學(xué)方法，努力提高大學(xué)生創(chuàng)新能力，是本課程教學(xué)中亟待研究解決的核心問題。本文重點(diǎn)探討研究型教學(xué)模式下DSP原理與應(yīng)用課程的具體教學(xué)思路及實(shí)踐，并對(duì)其實(shí)際教學(xué)效果進(jìn)行歸納總結(jié)和分析。

1研究型教學(xué)模式

研究型教學(xué)模式是指教師以課程內(nèi)容和學(xué)生的知識(shí)積累為基礎(chǔ)，精心創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生充分參與、主動(dòng)探究，自主地發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題，在研討中積累知識(shí)、培養(yǎng)能力和鍛煉思維的情境化的新型教學(xué)模式。研究型教學(xué)模式最大的優(yōu)點(diǎn)就是以學(xué)生為中心，利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性。教師在教學(xué)過程中處于引導(dǎo)者的地位，學(xué)生是學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體，知識(shí)的獲取是通過學(xué)生的自主研究和師生的共同探討實(shí)現(xiàn)的，學(xué)生必須能動(dòng)地參與學(xué)習(xí)活動(dòng)的全過程，把課堂獲得的信息內(nèi)化于自身的認(rèn)知系統(tǒng)，從而培養(yǎng)獨(dú)立思考問題、提出問題、解決問題的能力。因此，研究型教學(xué)模式更適合當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展的潮流和知識(shí)爆炸的趨勢(shì)，是值得重點(diǎn)研究和嘗試的一種新型教學(xué)方法[4-6]。由于研究型教學(xué)模式必須與具體的課程內(nèi)容緊密聯(lián)系，筆者著重開展以下思考和嘗試。

2具體教學(xué)思路

作為本科高年級(jí)選修課，DSP原理與應(yīng)用課程的學(xué)時(shí)數(shù)較少，選課學(xué)生卻很多，這一方面體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)這門課程的重視，另一方面也對(duì)授課教師的授課質(zhì)量以及授課內(nèi)容提出更高的要求。多年的教學(xué)實(shí)踐使授課教師深感DSP原理與應(yīng)用課程既難教又難學(xué)，教學(xué)效果一直不太理想。其原因主要包括：學(xué)時(shí)短、教學(xué)內(nèi)容多；器件更新快；多學(xué)科交叉性強(qiáng)等；再加上傳統(tǒng)的“教師講學(xué)生聽”的滿堂灌教學(xué)模式抑制了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。筆者結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐和研究型教學(xué)模式，提出以下幾條具體教學(xué)改革思路。重視緒論，激發(fā)興趣緒論的講授是每門課程教學(xué)的重點(diǎn)，它使學(xué)生建立這門課程最直觀的印象?！昂玫拈_始是成功的一半”，如果緒論教學(xué)能夠激發(fā)學(xué)生對(duì)這門課程的興趣和學(xué)習(xí)熱情，對(duì)于教師和學(xué)生來講，后面的教學(xué)將會(huì)變得積極和主動(dòng)，學(xué)生的主觀能動(dòng)性才能得到有效調(diào)動(dòng)，才能有效開展研究型教學(xué)活動(dòng)。實(shí)際教學(xué)中花了四個(gè)甚至更多的學(xué)時(shí)來講授緒論，從DSP的誕生與發(fā)展、作用與優(yōu)點(diǎn)，到本專業(yè)以及學(xué)生日常生活中的實(shí)際應(yīng)用等方面，既有時(shí)間條理又有實(shí)物展示，既有科研成果又有日常知識(shí)，學(xué)生反響熱烈，課堂氣氛活躍。同類對(duì)比，加深理解由于在大二下學(xué)期學(xué)校已經(jīng)普遍開設(shè)了微機(jī)原理和單片機(jī)原理兩門課程，因而在講授體系結(jié)構(gòu)、中央處理單元以及尋址方式等章節(jié)時(shí)，為了幫助學(xué)生加深對(duì)DSP芯片特點(diǎn)的理解，通過對(duì)比講解DSP、Intel8088和80C51幾種芯片在這幾方面的異同，使學(xué)生更好地理解了哈佛結(jié)構(gòu)、流水線以及DSP簡(jiǎn)單高效的尋址方式，深刻認(rèn)識(shí)到DSP器件用于數(shù)字信號(hào)處理算法實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)根源所在?！皽毓识??！痹趯W(xué)習(xí)DSP芯片的同時(shí)，學(xué)生也加深了對(duì)另兩種芯片的認(rèn)識(shí)；在講授DSP器件在數(shù)字信號(hào)處理算法實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)方面的優(yōu)勢(shì)時(shí)，同時(shí)對(duì)比講解FPGA在數(shù)字信號(hào)處理方面的應(yīng)用特點(diǎn)，讓學(xué)生理解這兩種芯片的關(guān)系不是相互沖突、不能相互替代，而是各有所長(zhǎng)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。這樣的對(duì)比教學(xué)，不僅清晰明了、信息容量大，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生自主思考問題能力，并養(yǎng)成進(jìn)行科學(xué)歸納的學(xué)習(xí)方法。

化繁為簡(jiǎn)，見樹見林在完成DSP原理部分的講授后，需要進(jìn)行DSP應(yīng)用環(huán)節(jié)的教學(xué)。這部分的教學(xué)如果按章論節(jié)地進(jìn)行，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)本門課程的認(rèn)識(shí)零散，陷于瑣碎的章節(jié)而不能高屋建瓴總體把握課程內(nèi)容；并且將軟硬件分開介紹也會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在構(gòu)建DSP系統(tǒng)時(shí)缺少總體思路。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生全面認(rèn)識(shí)問題的能力和解決問題的能力，去除學(xué)生的思維惰性，將DSP應(yīng)用環(huán)節(jié)的教學(xué)分成幾個(gè)難度由淺而深、知識(shí)點(diǎn)互有側(cè)重的系統(tǒng)設(shè)計(jì)題，解決每個(gè)設(shè)計(jì)題均需綜合掌握DSP的多方面概念，教師在引導(dǎo)學(xué)生自主解決這些課題的過程中，使學(xué)生掌握DSP應(yīng)用環(huán)節(jié)的要點(diǎn)。通過幾個(gè)設(shè)計(jì)題的訓(xùn)練，再輔以教師精練的總結(jié)，可以使學(xué)生對(duì)DSP課程的認(rèn)識(shí)“既見樹又見林”。理論與器件相結(jié)合授課之初，教師首先給學(xué)生解釋DSP的意思，它既是DigitalSignalProcessor（數(shù)字信號(hào)處理器）的縮寫，又是DigitalSignalProcessing（數(shù)字信號(hào)處理）的縮寫。本課程中所學(xué)的只是一種芯片以及開發(fā)此芯片所需要掌握的軟硬件知識(shí)，用以服務(wù)于DSP理論的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。沒有核心的數(shù)字信號(hào)處理理論和算法，DSP只是一個(gè)空殼；而離開了高速DSP器件的支持，數(shù)字信號(hào)處理理論終究只是紙上談兵，沒有工程價(jià)值。通過這樣的結(jié)合講解，讓學(xué)生發(fā)覺所學(xué)的理論知識(shí)有了用武之地，理論和器件之間緊密不可分。教學(xué)與科研相結(jié)合DSP原理與應(yīng)用是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，如果教師只是照本宣科，學(xué)生聽得必然覺得空洞，但如果教師結(jié)合自身的科研經(jīng)歷，在教學(xué)中便可以潛移默化地給學(xué)生以實(shí)踐精神和創(chuàng)造精神的感染，更有效地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造思維和科研熱情。同時(shí)，具有豐富的DSP開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的教師能夠有條件把這門課講得很飽滿。讓學(xué)生覺得科研并不神秘，需要的知識(shí)也大多是他們平時(shí)所學(xué)的，只不過要能夠活學(xué)活用、融會(huì)貫通。“學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆”，教學(xué)是學(xué)，科研需思，兩者結(jié)合方可相互促進(jìn)，加深理解。

考試與教學(xué)同改革研究型教學(xué)模式下，以學(xué)生為主體，教師引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，主動(dòng)學(xué)和被動(dòng)學(xué)的效果自然不同，考試的內(nèi)容也可以越過上課所講或教材中所講的范圍。對(duì)應(yīng)于研究型教學(xué)模式，考試方式可以采用開卷，給學(xué)生發(fā)揮的空間。這類開放式課程不適合死記硬背，常見的閉卷考試方式顯得不夠科學(xué)。創(chuàng)造條件加強(qiáng)實(shí)踐“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行?！睂?duì)于一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，如果只是課堂教學(xué)沒有實(shí)踐環(huán)節(jié)顯然是不完整的。學(xué)不致用、知識(shí)無活力化將會(huì)扼殺創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。為了提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，鼓勵(lì)大家的創(chuàng)造熱情，筆者所在學(xué)校建立了DSP創(chuàng)新基地，配備了多個(gè)系列的DSP開發(fā)板以及各種硬件開發(fā)工具，從而有條件將DSP課程的教學(xué)搬到實(shí)驗(yàn)室中去。業(yè)余時(shí)間里，學(xué)生也可以申請(qǐng)進(jìn)入基地，利用豐富的資源去驗(yàn)證他們的創(chuàng)造靈感。在實(shí)踐中體會(huì)、提高對(duì)DSP應(yīng)用的認(rèn)識(shí)，逐漸做到積極地將DSP與生活中的科技需求聯(lián)系起來，從而找到新的應(yīng)用點(diǎn)。促進(jìn)交流，營(yíng)造氛圍學(xué)習(xí)需要氛圍，氛圍促進(jìn)學(xué)習(xí)。可以通過各種途徑邀請(qǐng)校內(nèi)外DSP領(lǐng)域的專家舉辦技術(shù)講座，可以在院系內(nèi)成立DSP學(xué)習(xí)興趣小組。為了讓學(xué)生有機(jī)會(huì)相互交流、共同進(jìn)步，院系和學(xué)校應(yīng)創(chuàng)造條件讓學(xué)生參加各種科技設(shè)計(jì)大賽，為學(xué)生提供展示自己和相互學(xué)習(xí)的平臺(tái)。學(xué)校還應(yīng)該出臺(tái)相應(yīng)的制度并提供相應(yīng)的支持，鼓勵(lì)學(xué)生參加這樣的創(chuàng)新性大賽，開闊眼界、贏得榮譽(yù)自然高興，激發(fā)創(chuàng)造熱情更是重點(diǎn)。

3教學(xué)效果分析

任何成功都是內(nèi)因和外因共同作用的產(chǎn)物，外因創(chuàng)造條件起輔助作用，內(nèi)因才是決定因素。對(duì)于DSP原理與應(yīng)用課程，外因就是教師要為學(xué)生創(chuàng)造良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和學(xué)習(xí)氛圍；利用豐富的科研經(jīng)歷和DSP開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的好奇心，引導(dǎo)學(xué)生自發(fā)學(xué)習(xí)興趣，這是內(nèi)因，也是創(chuàng)新的原動(dòng)力。通過以上教學(xué)思路的具體執(zhí)行，DSP原理與應(yīng)用課程的講授收到良好的效果。大多數(shù)學(xué)生達(dá)到本門課程的教學(xué)要求，思路變得開闊，分析問題更具系統(tǒng)性，并且解決問題的實(shí)踐能力得到提高，這些可以從實(shí)驗(yàn)課的完成質(zhì)量以及試卷的答題質(zhì)量充分反映出來。近年來，筆者從班級(jí)里挑選本科生組隊(duì)參加了TI-DSP中國(guó)大學(xué)生設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)賽，取得良好成績(jī)，說明參賽隊(duì)員經(jīng)過課堂內(nèi)外的學(xué)習(xí)和鍛煉，對(duì)DSP有了比較系統(tǒng)全面的認(rèn)識(shí)。

4結(jié)束語

本文針對(duì)當(dāng)前DSP原理與應(yīng)用課程教學(xué)模式的不足之處，結(jié)合當(dāng)前提倡的研究型教育模式，提出該課程教學(xué)的一些改革思路，并通過教學(xué)實(shí)踐驗(yàn)證了這些思路的可行性與有效性。隨著DSP技術(shù)的迅速發(fā)展，教師還應(yīng)不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的最佳統(tǒng)一。

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作者：周天 李楊 李海森 魏玉闊 陳寶偉 單位：哈爾濱工程大學(xué)