以电动车为载体DSP课程教学的改革的研究与探索

杨保亮+高翔+杨守良

【摘要】针对目前工科教学和企业、社会的差异，在项目制管理的基础上我们提出了一种以电动车为载体的DSP教学模式的改革，该模式以电动车为模型阐述了DSP课程实际应用过程。首先剖析电动车的物理结构和功能结构，然后重点电动车控制部分的DSP的实现，主要包括电机控制、操作面板控制、显示面板的控制等模块，最后让学生去实现电动车的各个功能，达到了产品、理论、实践的高度统一。该教学模式并在实际教学工作中进行了初步的实践探索，得到老师和学生的一致好评并取得了较好的教学效果。

【关键词】电动车 项目制管 理DSP课程

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）30-0038-01

一、引言

工科教学主要任务培养优秀的工程师去服务社会，但是目前学校培养的人才不能满足设备的需要，针对上面的矛盾我们提出了一种产品二次开发的教学模式，主要包括产品解剖、功能分析、模块替换、组装测试等。电动车是我们生活中重要交通工具，我们对它最熟悉不过了，同时在电子设计电动车的设计具有一定的代表性，该模式以现实中的电动车作为载体，讲解DSP技术及其应用这个课程在DSP技术开发中各种理论知识和技能。数字信号处理器（Digital signal processor）是对数字信号进行高速实时处理的专用处理器，它具有计算速度快、体积小、功耗低等优点，是实现数字信号处理的强大工具[1]。在信息技术高速发展的今天，很多的用人单位对DSP技术人员需要量很大，同时DSP也是电子信息专业的核心课程，DSP系统开发能力的培养也是是优秀工程师的基本素质，因此我们选DSP技术作为我们教学改革课程。

二、教学中问题

DSP 这个课程是数字信号处理的技术和信息社会相互作用的产物，需要比较抽象的理论知识、丰富的实践动手能力，因此课程的教学对教师和学生都提出了很高的要求，但是在实际的教学中，由于教师水平和实验条件的限制，该课程一般都是以理论位置的教学模式，对于DSP技术开发能力提高效果甚微，经过多年的分析研究DSP课程的教学存在以下几个问题：

1.培养目标不明确

DSP技术及其应用是个非常广泛的概念，主要涉及数字信号处理的相关理论与信号处理技术的实现，根据应用场合的不同主要有语音信信号、图像信号的处理等，但是目前根据发展的需要控制领域的信号处理技术也需要DSP处理，德州仪器公司（Texas Instrument简称TI）把市场前景看好的DSP归为三大系列而大力推广，TI也称之为三个平台（Platform），TMS320C6000平台其追求的是至高性能，最近新推出的芯片速度高达1GHZ，适合宽带网络、图像、影像、雷达等处理应用。TMS320C5000 平台其提供性能、外围设备、小型封装和电源效率的优化组合，适合便携式上网、语音处理及对功耗有严格要求的地方。C2000针对控制领域做了优化配置，集成了了众多的外设，适合逆变器、马达、机器人、数控机床、电力等应用领域[2]。在新建本科院校的DSP教学中一般课时都是48个学时左右，在有有限的学时内让本科生学习那么庞大的教学体系是个挑战，因此教学目标定位的不准确是传统DSP教学的主要问题所在。

2.教学模式传统

在传统的DSP的教学中，教师的教学一般分为两个部分，一个是理论教学，一个是实验教学，在理论的教学中，一般都是以教授抽象的理论知识为主，学生接受的一种被动的教学方式，在实验教学中，一般在固定的实验平台上实现一定的功能，由于教师与实验报告的引导和约束，学生能够实现一定的功能，但是具体的实验设备扼杀了学生的实际应用能力和解决实际问题的能力，其实也是工科教学不能满足企业人才需要的一个重要因素。

三、课程的教学改革的探索和实践

在分析了目前DSP教学基础上，提炼出目前DSP教学中教学内容的广泛和被动式教学模式是制约DSP教学主要两个要素，这里我们针对这部分要素进行改革。

1.教学内容的更新和优化

教学内容的改革是一个主要的课题，内容的选取要考虑到企业、学校、教师、学生，内容不能只考虑某一的需求，而是四部分综合的产品，企业要求学生能够解决实际的问题，能够做一些实际的东西、一些实用的东西；学校要求在有限的实验设备上学习所有的课程体系；教师希望学生在有限的时间学习所有的知识；学生要求学习点和以后工作相关的知识；针对上面四部分需要，选择了一个实际的交通工具的作为我们学习的载体，这样可以让上面的四个环节得到完美的统一，以实物作为我们学习的内容的载体可以让学生知道所学知识的应用场合，让学生在产品的设计中培养实际动手能力和实际问题的解决能力，满足企业的需要，教师可以根据产品的需要定位DSP理论内容的讲解，在电动车的开发过程中，电机的控制和设备的显示重点，所以教师可以定位为TI C2000系列DSP学习，这样在教学的选择和课时的安排内容的重新安排都是良好的开始。

2.教学手段的更新

既然选择好了教学内容和教学载体，选择配套教学模式也是重要的环节，目前在工科教学中，项目制是一种重要的教学方法，深受学生和老师的喜爱，但是项目制周期过长，理论需要不高，资金要求高[3]。这里我们采用一种总-分-总的项目管理方法，首先我们整体的介绍电动车的功能需要，分解出重要的功能模块，然后对每个模块进行单独的设计和测试，最后把每个模块集中在一起放在电动车中验证整个系统的可高效性，这里提出了一种产品二次开发的教学模式，主要包括产品解剖、功能分析、模块替换、组装测试等，产品研发教学模式经过几年教学模式，深受学生和老师的喜欢，在动车控制系统的开发中，我们DSP内容完美的嵌入其中，例如在显示模块我们讲解DSP的输入输出系统的设计，在电动控制模块我们讲解DSP的EV单元，在电机的速度测量模块我们讲解DSP的AD模式，我们把以前教学内容也进行了一定的综合，这样可以让学生对DSP的设计原理和模块的应用开发有了本质的认识，以后可以对具体的问题具体的分析，满足企业对技术人的需求。

四、结论

在分析了目前企业和学校矛盾的基础上，提炼出了教学内容和教学模式是DSP课程中的关键问题，提出了以电动车为载体的教学模式，主要包括产品解剖、功能分析、模块替换、组装测试等，本文受到教改项目“《DSP技术与应用》课程项目制教学模式构建与实践”，项目编号（150223）与“以电动车为载体大学生工程素质训练模式的探索与实践”，项目编号（201510642297）大力支持。通过几年的教学改革中培养学生的学習的兴趣、提高了学生的动手能力和学生培养质量，也促进了师资力量的建设，更为重要是为了企业培养了一批优秀的DSP技术人员。

参考文献：

[1]姚睿，王有仁，储剑波.Dsp-C2000综合实验平台的研制与开发[J].沈阳理工大学学报，2005（2），22-23.

[2]顾卫钢.手把手教你学DSP：基于TMS320X281x（第2版）[M].北京航空航天大学出版社，2015.7.

[3]刘渭清，魏坤，张馨予.《DSP器件及应用》课程教学改革与实践 [J]. 科技视界，2015.26：50.

作者简介：

杨保亮（1979-），男，山东枣庄人，讲师，硕士，主要从事嵌入式开发。