電氣類DSP教學(xué)革新探索

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目前本院DSP安排授課32學(xué)時，實驗8學(xué)時。由于DSP課程內(nèi)容既有硬件部分如DSP原理及外設(shè)設(shè)計，又有軟件部分如各種控制原理實現(xiàn)，因此課程學(xué)時非常緊張，教師為了在有限的時間內(nèi)把內(nèi)容教授完畢，很容易出現(xiàn)流水賬樣的內(nèi)容羅列，導(dǎo)致出現(xiàn)學(xué)生普遍聽不懂的狀況。目前課程安排的主要問題是內(nèi)容刻板、枯燥，理論多而實踐少（學(xué)時有限）。筆者課下與學(xué)生溝通發(fā)現(xiàn)，學(xué)生本來對DSP有濃厚的興趣，帶著很大激情來學(xué)習(xí)這門課程，但很快就被枯燥的教學(xué)內(nèi)容弄得昏昏欲睡，教學(xué)效果很差。許多DSP教材的內(nèi)容安排也不盡合理，甚至是對TI數(shù)據(jù)資料的簡單翻譯，更近似于手冊而不是教材，細(xì)節(jié)部分講的很清楚，但卻失去了整體上的把握，學(xué)生翻開課本就被里面各種寄存器設(shè)置等弄得頭暈眼花，找不到重點，學(xué)完之后一頭霧水。

由于DSP是一門偏重于應(yīng)用的課程，因此如何對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評價也是一個難題，由于條件限制，目前一般采用閉卷考試的方式。要對一門實踐性很強(qiáng)的課程用筆試來進(jìn)行考核，教師在出題時就會很為難，因此只好出一些死記硬背的試題了事，造成考試考不出學(xué)生的真實水平，考得好的不見得會用DSP，而一些動手能力強(qiáng)的同學(xué)雖然掌握了DSP的使用方法卻很難取得高分，造成考分失去了原有的意義。舉個不太恰當(dāng)?shù)睦?，學(xué)習(xí)DSP其實好比騎自行車，假設(shè)有學(xué)騎自行車這門課程，目前的現(xiàn)狀就是：平常學(xué)習(xí)很少能摸到自行車，主要進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，課堂簡述的是自行車每個部件的結(jié)構(gòu)以及原理等細(xì)節(jié)，騎行技巧之類反而很少講，好不容易有個實驗課可以動下手，車子卻被固定在支架上，根本感覺不到騎車的樂趣，等到考試時不考誰自行車騎得好，而是考鏈條幾節(jié)，輻條多少根之類的問題，可想而知其教學(xué)效果會有多差，評價機(jī)制也不合理。其實最好的方法就是教師給學(xué)生一輛自行車，告訴基本的要領(lǐng)和注意事項后，讓其多騎多練，這樣才能取得好的教學(xué)效果，DSP教學(xué)也是如此。

課程改革構(gòu)想

為了改變目前DSP課程教學(xué)效果不理想的狀況，筆者考慮從以下幾個方面進(jìn)行課程內(nèi)容和教學(xué)形式的改革。

1.把課堂搬進(jìn)實驗室，實行案例式教學(xué)[4]對于電氣專業(yè)dsp這種偏重于實踐性的課程來說，應(yīng)該給學(xué)生提供更多動手的機(jī)會。教師可以考慮采用小班授課的方式，將課堂搬進(jìn)實驗室，給學(xué)生充分動手的機(jī)會，提高學(xué)習(xí)效果。由于學(xué)時有限，授課內(nèi)容應(yīng)該采用提綱式，只講要點和大致框架，具體的寄存器設(shè)置等內(nèi)容讓學(xué)生在實踐中掌握，不要詳細(xì)講解寄存器的每一位起什么作用，讓學(xué)生學(xué)會如何查手冊即可。就像愛因斯坦說的一樣，任何能在字典中查到的東西絕不記憶在大腦中。結(jié)合DSP的特點，每一部分用一個實際的程序（案例）來概括，并要求學(xué)生進(jìn)行調(diào)試，做出修改，以得到不同的效果，讓學(xué)生在動手過程中掌握授課內(nèi)容。比如TMS320F2812內(nèi)部集成AD的幾種采樣方式，如果結(jié)合試驗很容易就可以講清楚，比單純的在黑板上講解效果要好的多。當(dāng)學(xué)生初步掌握課程知識后就可以采用課堂練習(xí)的方式給學(xué)生布置任務(wù)，讓學(xué)生利用本次課程學(xué)習(xí)的知識進(jìn)行編程，進(jìn)一步加深對知識的理解，教師在旁邊進(jìn)行答疑，并對學(xué)生進(jìn)行評價，根據(jù)表現(xiàn)給出平時成績，避免了期末考試一錘定音帶來的不公平問題，同時也能進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的進(jìn)取心。通過這種方式把DSP課程的內(nèi)容分割為相對獨(dú)立的小塊，讓學(xué)生逐步掌握DSP的應(yīng)用方法。

2.激發(fā)興趣，充分利用學(xué)生課余時間課堂上的時間畢竟有限，而DSP這樣實踐性強(qiáng)的課程需要通過大量的練習(xí)才能夠最終掌握，所以要調(diào)動學(xué)生的積極性，鼓勵他們在課下時間利用DSP進(jìn)行一些電子制作，可以很好地提高教學(xué)效果。在課堂上可以專門花一些時間，給學(xué)生講解DSP最小系統(tǒng)設(shè)計方法，提供基本的原理圖，并提供一些電子制作的方案，方便學(xué)生自己進(jìn)行設(shè)計，從而更好地掌握DSP的應(yīng)用方法。一般不提倡學(xué)生購買現(xiàn)成的開發(fā)板，一方面是因為DSP的開發(fā)板都比較昂貴，增加了學(xué)生的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，另一方面是由于起不到鍛煉學(xué)生硬件設(shè)計能力的目的。為了鍛煉學(xué)生自己獲取資料的能力，應(yīng)該在課堂將TI公司網(wǎng)址告訴學(xué)生，讓其自己從上面查找資料，并申請樣片（TI公司的DSP和主要外部芯片一般都提供免費(fèi)樣片申請）進(jìn)行DSP最小系統(tǒng)制作，節(jié)省金錢，且可以收到更好的教學(xué)效果。

3.結(jié)合Matlab，實行圖形化編程在電氣專業(yè)的DSP課程中，教師需要結(jié)合具體的控制對象（比如電動機(jī)）講解各種控制算法，這些控制算法原理上并不復(fù)雜，但是用C語言實現(xiàn)起來比較繁瑣，需要一定的編程能力，且程序長難以讀懂，不易排錯和移植，學(xué)生很容易糾纏于細(xì)節(jié)而不能從整體上把握課程內(nèi)容。圖形化編程方式可以讓學(xué)生集中精力于算法的設(shè)計而并非編程的技巧，也更容易讓學(xué)生掌握控制算法的原理，自己搭出更復(fù)雜的控制方案，而不必在編程上浪費(fèi)時間，在有限的課時內(nèi)取得更好的教學(xué)效果。Matlab/Simulink中的Real-TimeWorkshopEmbeddedCoder（RTWEC）能夠與TI公司DSP芯片的開發(fā)工具CodeComposerStudio聯(lián)動，實現(xiàn)DSP代碼的圖形化編程。[5]利用該工具可以在Matlab環(huán)境中以菜單式方式更改DSP的存儲器或寄存器，可直接通過Matlab中的Simulink模型生成DSP的可執(zhí)行代碼，可以在集成統(tǒng)一的Matlab環(huán)境下完成DSP的整個開發(fā)過程。圖1所示為matlab環(huán)境下利用圖形化編程技術(shù)搭建的三相永磁同步電機(jī)磁場定向控制程序圖，該程序如果用C語言編寫將會十分復(fù)雜，學(xué)生很難看懂，難以進(jìn)行調(diào)試和修改參數(shù)，但是通過這種圖形化的編程方式，讓學(xué)生可以比較容易的掌握控制算法的核心，避免出現(xiàn)將電氣控制算法課變成計算機(jī)編程課的問題，從而收到更好的教學(xué)效果。

4.改進(jìn)對學(xué)生的考核方式該門課程即有硬件又有控制算法，內(nèi)容較多，且偏重于實踐，因此很難通過一次筆試來衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，為此教師需要在教學(xué)過程中給學(xué)生提供較多的動手實踐機(jī)會，讓他們設(shè)計硬件電路或者調(diào)試程序并據(jù)此給出平時成績，期末時再進(jìn)行筆試，最終成績將平時成績和期末成績相結(jié)合，以平時成績?yōu)橹?，主要考核學(xué)生的實際掌握能力，而不是記憶能力。這樣那些真正學(xué)懂了這門課程的學(xué)生就能夠拿到高分，避免靠死記硬背通過考試而出現(xiàn)高分低能的現(xiàn)象。

結(jié)論

大學(xué)課程應(yīng)該具有一定的自主性，不必拘泥于某一本教材，通過對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式的改革，增加實踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)真正具有DSP的硬件設(shè)計和軟件編程能力，在實踐的過程中提高自學(xué)能力和創(chuàng)新能力，實現(xiàn)教學(xué)效果的提升。

作者：康偉王艷松單位：中國石油大學(xué)（華東）信息與控制工程學(xué)院