DSP课程研究型教学课程改革思考

摘要:基于研究型教学模式，以培养学生创新能力为目的，结合多年教学实践经验，从多个方面探讨DSP原理与应用课程的具体教学思路，通过教学实践取得良好的教学效果，验证这些思路的可行性与有效性。

关键词:DSP课程；研究型教学；创新能力

创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。作为国家高层次的后备人才，大学生将是我国参与国际竞争的主力军。因此，在按照知识经济的要求构建大学生知识结构、能力结构和素质结构的同时，突出大学生创新能力的培养显得十分重要。近年来，国内众多专家学者就大学生创新能力的培养系统地展开了研究[1-3]。DSP原理与应用是当前电子类本科和研究生专业普遍开设的课程之一，它是一门理论与实际紧密结合的课程，多学科交叉性强、应用面广、涉及的创新内容丰富，因而此课程非常适合进行高校中大学生创新能力培养教学的探索。如何紧密结合该课程的特点，抓住教学要点，探讨和改进教学方法，努力提高大学生创新能力，是本课程教学中亟待研究解决的核心问题。本文重点探讨研究型教学模式下DSP原理与应用课程的具体教学思路及实践，并对其实际教学效果进行归纳总结和分析。

1研究型教学模式

研究型教学模式是指教师以课程内容和学生的知识积累为基础，精心创设情境，引导学生充分参与、主动探究，自主地发现问题、研究问题和解决问题，在研讨中积累知识、培养能力和锻炼思维的情境化的新型教学模式。研究型教学模式最大的优点就是以学生为中心，利于学生自主学习，强调学生的主体性。教师在教学过程中处于引导者的地位，学生是学习活动的主体，知识的获取是通过学生的自主研究和师生的共同探讨实现的，学生必须能动地参与学习活动的全过程，把课堂获得的信息内化于自身的认知系统，从而培养独立思考问题、提出问题、解决问题的能力。因此，研究型教学模式更适合当今科学技术的发展的潮流和知识爆炸的趋势，是值得重点研究和尝试的一种新型教学方法[4-6]。由于研究型教学模式必须与具体的课程内容紧密联系，笔者着重开展以下思考和尝试。

2具体教学思路

作为本科高年级选修课，DSP原理与应用课程的学时数较少，选课学生却很多，这一方面体现了学生对这门课程的重视，另一方面也对授课教师的授课质量以及授课内容提出更高的要求。多年的教学实践使授课教师深感DSP原理与应用课程既难教又难学，教学效果一直不太理想。其原因主要包括：学时短、教学内容多；器件更新快；多学科交叉性强等；再加上传统的“教师讲学生听”的满堂灌教学模式抑制了学生的学习积极性。笔者结合多年的教学实践和研究型教学模式，提出以下几条具体教学改革思路。重视绪论，激发兴趣绪论的讲授是每门课程教学的重点，它使学生建立这门课程最直观的印象。“好的开始是成功的一半”，如果绪论教学能够激发学生对这门课程的兴趣和学习热情，对于教师和学生来讲，后面的教学将会变得积极和主动，学生的主观能动性才能得到有效调动，才能有效开展研究型教学活动。实际教学中花了四个甚至更多的学时来讲授绪论，从DSP的诞生与发展、作用与优点，到本专业以及学生日常生活中的实际应用等方面，既有时间条理又有实物展示，既有科研成果又有日常知识，学生反响热烈，课堂气氛活跃。同类对比，加深理解由于在大二下学期学校已经普遍开设了微机原理和单片机原理两门课程，因而在讲授体系结构、中央处理单元以及寻址方式等章节时，为了帮助学生加深对DSP芯片特点的理解，通过对比讲解DSP、Intel8088和80C51几种芯片在这几方面的异同，使学生更好地理解了哈佛结构、流水线以及DSP简单高效的寻址方式，深刻认识到DSP器件用于数字信号处理算法实时实现的优势根源所在。“温故而知新。”在学习DSP芯片的同时，学生也加深了对另两种芯片的认识；在讲授DSP器件在数字信号处理算法实时实现方面的优势时，同时对比讲解FPGA在数字信号处理方面的应用特点，让学生理解这两种芯片的关系不是相互冲突、不能相互替代，而是各有所长，优势互补。这样的对比教学，不仅清晰明了、信息容量大，而且能够培养学生自主思考问题能力，并养成进行科学归纳的学习方法。

化繁为简，见树见林在完成DSP原理部分的讲授后，需要进行DSP应用环节的教学。这部分的教学如果按章论节地进行，势必会导致学生对本门课程的认识零散，陷于琐碎的章节而不能高屋建瓴总体把握课程内容；并且将软硬件分开介绍也会导致学生在构建DSP系统时缺少总体思路。为了更好地培养学生全面认识问题的能力和解决问题的能力，去除学生的思维惰性，将DSP应用环节的教学分成几个难度由浅而深、知识点互有侧重的系统设计题，解决每个设计题均需综合掌握DSP的多方面概念，教师在引导学生自主解决这些课题的过程中，使学生掌握DSP应用环节的要点。通过几个设计题的训练，再辅以教师精练的总结，可以使学生对DSP课程的认识“既见树又见林”。理论与器件相结合授课之初，教师首先给学生解释DSP的意思，它既是DigitalSignalProcessor（数字信号处理器）的缩写，又是DigitalSignalProcessing（数字信号处理）的缩写。本课程中所学的只是一种芯片以及开发此芯片所需要掌握的软硬件知识，用以服务于DSP理论的实时实现。没有核心的数字信号处理理论和算法，DSP只是一个空壳；而离开了高速DSP器件的支持，数字信号处理理论终究只是纸上谈兵，没有工程价值。通过这样的结合讲解，让学生发觉所学的理论知识有了用武之地，理论和器件之间紧密不可分。教学与科研相结合DSP原理与应用是一门实践性很强的课程，如果教师只是照本宣科，学生听得必然觉得空洞，但如果教师结合自身的科研经历，在教学中便可以潜移默化地给学生以实践精神和创造精神的感染，更有效地激发学生的创造思维和科研热情。同时，具有丰富的DSP开发经验的教师能够有条件把这门课讲得很饱满。让学生觉得科研并不神秘，需要的知识也大多是他们平时所学的，只不过要能够活学活用、融会贯通。“学而不思则罔，思而不学则殆”，教学是学，科研需思，两者结合方可相互促进，加深理解。

考试与教学同改革研究型教学模式下，以学生为主体，教师引导，培养学生的自主学习能力，充分发挥学生的主观能动性，主动学和被动学的效果自然不同，考试的内容也可以越过上课所讲或教材中所讲的范围。对应于研究型教学模式，考试方式可以采用开卷，给学生发挥的空间。这类开放式课程不适合死记硬背，常见的闭卷考试方式显得不够科学。创造条件加强实践“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”对于一门实践性很强的课程，如果只是课堂教学没有实践环节显然是不完整的。学不致用、知识无活力化将会扼杀创新思维的培养。为了提高学生的实际动手能力，鼓励大家的创造热情，笔者所在学校建立了DSP创新基地，配备了多个系列的DSP开发板以及各种硬件开发工具，从而有条件将DSP课程的教学搬到实验室中去。业余时间里，学生也可以申请进入基地，利用丰富的资源去验证他们的创造灵感。在实践中体会、提高对DSP应用的认识，逐渐做到积极地将DSP与生活中的科技需求联系起来，从而找到新的应用点。促进交流，营造氛围学习需要氛围，氛围促进学习。可以通过各种途径邀请校内外DSP领域的专家举办技术讲座，可以在院系内成立DSP学习兴趣小组。为了让学生有机会相互交流、共同进步，院系和学校应创造条件让学生参加各种科技设计大赛，为学生提供展示自己和相互学习的平台。学校还应该出台相应的制度并提供相应的支持，鼓励学生参加这样的创新性大赛，开阔眼界、赢得荣誉自然高兴，激发创造热情更是重点。

3教学效果分析

任何成功都是内因和外因共同作用的产物，外因创造条件起辅助作用，内因才是决定因素。对于DSP原理与应用课程，外因就是教师要为学生创造良好的实验环境和学习氛围；利用丰富的科研经历和DSP开发经验，激发学生的好奇心，引导学生自发学习兴趣，这是内因，也是创新的原动力。通过以上教学思路的具体执行，DSP原理与应用课程的讲授收到良好的效果。大多数学生达到本门课程的教学要求，思路变得开阔，分析问题更具系统性，并且解决问题的实践能力得到提高，这些可以从实验课的完成质量以及试卷的答题质量充分反映出来。近年来，笔者从班级里挑选本科生组队参加了TI-DSP中国大学生设计挑战赛，取得良好成绩，说明参赛队员经过课堂内外的学习和锻炼，对DSP有了比较系统全面的认识。

4结束语

本文针对当前DSP原理与应用课程教学模式的不足之处，结合当前提倡的研究型教育模式，提出该课程教学的一些改革思路，并通过教学实践验证了这些思路的可行性与有效性。随着DSP技术的迅速发展，教师还应不断调整教学内容，改进教学方法，丰富教学手段，从而调动学生学习的积极性，培养学生的创新能力，实现教与学的最佳统一。

参考文献

[1]乔海曙,李远航.大学生创新能力培养研究综述[J].大学教育科学,2008(1).

[2]李鸿雁.知识经济时代大学生创新能力培养[J].社会科学论坛:B版,2007(6).

[3]童亚宾,李艳君.当前大学生创新能力培养的途径探析[J].黑龙江高教研究,2006(9).

[4]姚玉环.制约大学生创新能力发展的教学因素及改革途径[J].中国高等教育,2008(8).

[5]傅水根,卢达溶,汤彬.创建实验室科研探究课程促进本科研究型教学改革[J].中国大学教学,2008(3).

[6]李乐山.高等学校进行研究型教学的方法与意义[J].西安交通大学学报:社会科学版,2008(1).

作者：周天 李杨 李海森 魏玉阔 陈宝伟 单位：哈尔滨工程大学