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目前本院DSP安排授課32學時,實驗8學時。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,導致出現(xiàn)學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(學時有限)。筆者課下與學生溝通發(fā)現(xiàn),學生本來對DSP有濃厚的興趣,帶著很大激情來學習這門課程,但很快就被枯燥的教學內(nèi)容弄得昏昏欲睡,教學效果很差。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,細節(jié)部分講的很清楚,但卻失去了整體上的把握,學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,學完之后一頭霧水。
由于DSP是一門偏重于應用的課程,因此如何對學生的學習情況進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的課程用筆試來進行考核,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,造成考試考不出學生的真實水平,考得好的不見得會用DSP,而一些動手能力強的同學雖然掌握了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?shù)睦?,學習DSP其實好比騎自行車,假設(shè)有學騎自行車這門課程,目前的現(xiàn)狀就是:平常學習很少能摸到自行車,主要進行理論學習,課堂簡述的是自行車每個部件的結(jié)構(gòu)以及原理等細節(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,可想而知其教學效果會有多差,評價機制也不合理。其實最好的方法就是教師給學生一輛自行車,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效果,DSP教學也是如此。
課程改革構(gòu)想
為了改變目前DSP課程教學效果不理想的狀況,筆者考慮從以下幾個方面進行課程內(nèi)容和教學形式的改革。
1.把課堂搬進實驗室,實行案例式教學[4]對于電氣專業(yè)dsp這種偏重于實踐性的課程來說,應該給學生提供更多動手的機會。教師可以考慮采用小班授課的方式,將課堂搬進實驗室,給學生充分動手的機會,提高學習效果。由于學時有限,授課內(nèi)容應該采用提綱式,只講要點和大致框架,具體的寄存器設(shè)置等內(nèi)容讓學生在實踐中掌握,不要詳細講解寄存器的每一位起什么作用,讓學生學會如何查手冊即可。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,并要求學生進行調(diào)試,做出修改,以得到不同的效果,讓學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。當學生初步掌握課程知識后就可以采用課堂練習的方式給學生布置任務,讓學生利用本次課程學習的知識進行編程,進一步加深對知識的理解,教師在旁邊進行答疑,并對學生進行評價,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,同時也能進一步激發(fā)學生的進取心。通過這種方式把DSP課程的內(nèi)容分割為相對獨立的小塊,讓學生逐步掌握DSP的應用方法。
2.激發(fā)興趣,充分利用學生課余時間課堂上的時間畢竟有限,而DSP這樣實踐性強的課程需要通過大量的練習才能夠最終掌握,所以要調(diào)動學生的積極性,鼓勵他們在課下時間利用DSP進行一些電子制作,可以很好地提高教學效果。在課堂上可以專門花一些時間,給學生講解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,方便學生自己進行設(shè)計,從而更好地掌握DSP的應用方法。一般不提倡學生購買現(xiàn)成的開發(fā)板,一方面是因為DSP的開發(fā)板都比較昂貴,增加了學生的經(jīng)濟負擔,另一方面是由于起不到鍛煉學生硬件設(shè)計能力的目的。為了鍛煉學生自己獲取資料的能力,應該在課堂將TI公司網(wǎng)址告訴學生,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樣片申請)進行DSP最小系統(tǒng)制作,節(jié)省金錢,且可以收到更好的教學效果。
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)講解各種控制算法,這些控制算法原理上并不復雜,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,學生很容易糾纏于細節(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,也更容易讓學生掌握控制算法的原理,自己搭出更復雜的控制方案,而不必在編程上浪費時間,在有限的課時內(nèi)取得更好的教學效果。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雜,學生很難看懂,難以進行調(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編程課的問題,從而收到更好的教學效果。
4.改進對學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生的學習情況,為此教師需要在教學過程中給學生提供較多的動手實踐機會,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)橹鳎饕己藢W生的實際掌握能力,而不是記憶能力。這樣那些真正學懂了這門課程的學生就能夠拿到高分,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
大學課程應該具有一定的自主性,不必拘泥于某一本教材,通過對教學內(nèi)容和教學形式的改革,增加實踐環(huán)節(jié),讓學生通過學習真正具有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能力和創(chuàng)新能力,實現(xiàn)教學效果的提升。
作者:康偉王艷松單位:中國石油大學(華東)信息與控制工程學院