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1、CDIO教育理念下“DSP技术与应用”课程教学改革2000年，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等4所大学经历4年的探索研究，创立了 CDIO工程教育理念。该理念就是以产品的研发到 运行、废弃全过程为载体，培养学生工程实践能力。学生能力的培养不 仅包括学科知识，而且包括学生终身学习能力、团队交流能力和在企业 和社会环境下的构思、设计、实施、运行能力，是以主动的、实践的、 课程Z间有机结合的方式学习并实践工程理论、技术和经验。目前，国 内外很多大学已经开始引入CDIO教学理念应用与工科课程教学，取得 了良好的教学效果和教学经验。将CDIO教学理念应用于“DSP技术与 应用”课程教学在一定程度上可以改变
2、目前DSP技术教学过程中出现的 学生入门难、积极性差、动手实践能力低等问题。一“DSP技术与应用”课程教学中存在的问题1课程内容难度较大、涉及知识面广DSP技术在电子、通信、计算机、国防等领域应用特别广泛DSP 技术及应用”课程是面向我校通信工程和电子信息工程本科专业开设的 一门重要的专业必修课程。开设学期为大三下学期，总学时为72,其 中理论学时54,实验学时18。“DSP技术及应用”课程教学难度较大， 主要体现在：第一，DSP芯片结构较复杂。相比于基于X86结构的十算机组成原理”课程和基于51单片机的“单片机原理”课程DSP技术及应用 课程面向的对象DSP芯片具有结构复杂的特点。DSP芯片
3、内核采用 改进的哈佛结构、多总线、多级流水线、外设功能灵活复杂、状态控制 寄存器数量多，学生理解学习有一定难度。第二,课程内容涉及知识面广对先修课程要求较高。“DSP技术与 应用”课程涉及知识面较广，要求学生不但具有计算机组成原理、单片 机以及数字电路课程先修知识,还应具备高等数学、信号与系统等课程 关于信号处理方面的基础理论知识。另外，学习DSP技术的最终目的 是要在DSP芯片上进行编程实现数字信号处理算法，因此还需学生具 备C语言编程以及数据结构的基础知识。先修课程多，知识基础要求 高给该课程的教学和学生的学习带来巨大挑战。2实验教学环节较薄弱传统的高等教育与职业教育不同，强调课堂教学形式
4、，注重学生对 知识的理解。近年来，为适应社会发展以及保证大学生就业，普通高等 院校普遍加大了专业课实验课程以及创新实践类课程的比例。特别是教 育部等三部委印发关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指 导意见以来，地方普通本科高校在培养学生创新实践能力上更加投入 教学力度。在此情况下，工科大学生眼高手低、实践能力差的现象有所 缓解，但是相对应用型本科教学要求，冃前大部分课程实验教学环节还 是相对薄弱和欠缺的。“DSP技术与应用”课程是一门工程实践性很强的课程，其教学U的 就是在真正的DSP芯片上运行数学算法，这是目前企业采用DSP进 行产品开发的核心内容。从这一方面看，“DSP技术与应用”与
5、目前企业 招聘DSP相关岗位的工作内容高度统一。目前的DSP技术教学包括 理论教学与实验教学两部分，H前理论学时54,实验学时18,实验教 学学时严重不足。在课程理论教学过程中着重DSP内部构成原理以及 寄存器的记忆学习，编程方面汇编语言指令的记忆运用学时较大。实验 教学环节一般安排少于10个实验，其中演示性实验较多，创新应用性 实验比重较低。实验环节的薄弱造成学生学习DSP技术后不能真正将 DSP学以致用，学生能力与企业需求差距较大。3国内缺乏优秀教材“DSP技术与应用”课程一般作为高年级专业课开设，冃前国内该课 程优秀教材较少。多数教材在介绍DSP结构方面强调面面俱到，有的 直接照搬器件数
6、据手册。内容从内核到各种外部设备都进行介绍，造成 学生疲于理解记忆各种单元结构以及相应寄存器。在介绍DSP编程方 面很多教材都从DSP指令集出发，先介绍汇编指令集再介绍基于汇编 语言的DSP编程。基于汇编指令集的讲解其实还是没有脱离DSP结 构理解记忆的范畴，另外目前实际运用中流行的DSP编程方法都78 教是采用C语言等高级语言编程。基于汇编语言的DSP编程造成学 习与实际应用相割裂，学生很难学以致用。在DSP算法实现方面，很 多教材都是以经典FIR滤波器和FFT算法进行讲解，但是对于算法推 导以及算法思想介绍很少。学生在不了解算法的情况下很难看懂基于汇 编语言的算法实现，这无疑增加了教师教学
7、难度和学生的学习难度。-CDIO模式下“DSP技术与应用”教学方式的重构与实施针对目前“DSP技术与应用”课程教学过程中存在的一系列问题，采 用CDIO教学模式对课程教学方式进行重构，并在教学过程中实施 CDIO教学理念，力图提高该课程的实际教学效果和教学质量。重构和 实施包括教学过程重构、教学内容重构、教学评价方式的研究与探索、 引入企业现有项m流程管理经验、采用“互联网+”模式提高项U实施效 果。1 CDIO模式下“DSP技术与应用”教学过程重构为使CDIO工程教学理念在DSP课程中得以发挥和体现，坚持理 论和实践相结合，注重理论知识向能力培养的转向，其教学方式需要进 行重构。依据CDIO
8、理念将整个课程教学过程分为项冃构思阶段、设计 阶段、实施阶段、运行阶段。在构思阶段，以培养学牛理论知识为主， 在讲解教材内容基础上给出项目选题和任务，让学生独立思考，提出解 决方案；在设计阶段，教师根据学生提出的方案进行评审，最终确定方 案并将任务进行分解，学生进行分组并各自独立完成所分模块；在实施 阶段，各组学生将所有设计的功能单元集成在一起，解决在联合调试中 出现的问题；在运行阶段，对项日作品进行演示答辩以及项日文档的编 写与评审，由老师给出评价结果。教学方式力求改变传统的理论教学和 实验教学的模式，发挥CDIO理念优势，争取培养效果最优化。2 CDIO模式下“DSP技术与应用”教学内容重
9、构采用CDIO教学模式需要将课程内容分解为各个项冃。结合DSP 技术课程教学特点，将课程中的知识模块一一转化，围绕CDIO模式进 行组织和开展教学。每个项目安排23人组成一个团队，在团队合作 中，培养学生专业知识的掌握和沟通协调的能力。根据课程结构和知识 模块难易程度，项目的设计采用多层次、递进式的方式，从简单到复杂、 从单一到综合，逐步由知识点到知识模块再到整个知识面的覆盖。根据 对DSP教学大纲和教材的剖析，将DSP知识划分为3大模块：DSP 硕件原理、DSP软件编程、DSP算法实现。在DSP硕件原理模块弱 化寄存器的理解记忆，举一反三，重点培养学牛查阅数据手册的能力。在DSP软件编程模块
10、重点进行基于C语言的DSP编程训练，弱化汇 编指令的理解记忆。在DSP算法实现模块对FIR滤波器以及FFT算 法重点讲解，指导学生编程实现并进行程序优化。3 tJDSP技术与应用”课程教学评价方式探索为适应CDIO模式下课程的改革，该课程的评价方式也需要进行改 革和创新。教学评价方式贯穿于整个学期项目进行过程中，在项目的每 个阶段学生都要做好各种演示，采用文档、代码、实物相结合的方式对 学生知识整体掌握程度进行综合评价。评价从三方面进行：一是项目过 程中学生输出资料方案的答辩，主要考察学生理论知识与研究严谨性、 规范性的程度；二是项目过程中学生的具体表现包括参与讨论积极度、 动手实践程度等；三
11、是项目作品实际的演示和答辩情况，针对作品的完 整性和演示的有效性对学生小组整体进行评价。4借鉴现有的企业项目管理流程不同于传统的教学与学习，学生的学习对某一门学科是不完整的， 但对每一个行动来说却是完整的。采用CDIO教学模式将课程的学习过 程具体为某项行动，该项行动必须在一定的规范下进行。目前,一些公 司的产品开发流程以及文档规范可以借鉴到基于CDIO的课程教学中 来，比如华为公司的产品IPD开发流程。在项目化课程中融入企业规 范开发流程有助于学生培养严谨的学习工作作风，使学生自定项目最大 程度地贴近企业实际项目，让学生真正得到锻炼。5引入互联网+”模式提高项目实施效果在教学实施过程中引入“
12、互联网+”手段,包括推行开放手机使用以及 线上线下互动模式。通过这两种方式可以进一步提高CDIO模式的项目 实施效果。目前我国移动互联网发展己经位于世界前列甚至己经超过某些发 达国家水平。我国移动应用软件(APP)发展以及智能手机普及度已达 到很高水平，大学牛智能手机普及度儿乎达到100%。与之相对应的是 智能手机参与教育教学程度不够，某些大学为了提高教学质量甚至反对 学生将智能手机带入课堂。在本课程教学改革中，允许学生在课堂中使 用手机接入教学局域网，在项目实施过程中可以通过手机下载资料、上 传代码并与教师和其他同学保持互动。冃前较流行的MOOC式教学中已具有一些教学过程中的线上+ 线下互动方式，但是大多仅限于作业交流、论坛/帖子的方式，交互方 式较为传统。通过移动互联网技术，教学与项目实施过程不限于课堂。 正常课堂教学过程中教师可发送课堂练习到学生移动智能终端中，让学 生及时把知识吃透，通过学生的回答，教师也可以及吋了解学生的知识 吸收情况，有针对性地讲解与进行项冃指导。在课后，学生通过智能终 端可以提出问题让教师回答，项目实施中遇到的难题学生之间也可以互 相帮助。参考文献1 乔付,王国权.CDIO理念下软件工程专业课程群建设探索J广 西教育，2011(03).2 吕新荣.面向IT职业岗位的项冃课程改革实践J科教文汇，2008(12).
