第72章 教学内容与课程体系改革（）(13)

二、加强理论教学和实验教学的有机结合

实验教学不是理论教学的辅助，而应成为理论教学的延伸。实验教学的目的是锻炼学生应用所学知识分析问题和解决问题，培养科研素质和创新意识，加深对理论教学的理解。多媒体教学的应用，给电磁场与电磁波的教学提供了许多方便和好处，它使一些抽象的、难于解释的电磁现象，难于用手画出的电磁波波形，均可利用多媒体技术，通过图形、动画呈现给学生，在我们目前的电子课件中，就包含许多从MIT网上公开课件上摘选下来的多媒体动画，非常直观。但是，多媒体课件虽然形象生动，也存在一定的局限性，有别于具体的操作实验及演示实验。在课程改革过程中，加强理论教学与实验教学的有机结合已成为我们建设的主要任务。逐步改善电磁场的实践教学环境，加强实验教学环节，适当增加课内实验学时。在电磁场实验教学建设中，目前主要包括基本操作实验、演示实验和计算机仿真实验三大类。

1.基本操作实验

基本操作实验是为了让学生能够亲自进行测试，自己动手，进行体会，加深学生对一些抽象理论和概念的理解。通过动手操作，有一个感性的认识，从而启发他们学习电磁场知识的兴趣和热情，同时也学会和掌握一些简单的测量方法及测量原理。实验项目的选择，以操作简单、目的明确、拓展兴趣、启发思维为指导思想，设计和实现了一些合理可行的基本操作实验，已经完成的有静电场模拟测量、恒定磁场的测量及由我们自己设计和开发的多导体系统部分电容的测量、互感的测量等。

2.演示实验

对于一些难于理解和比较抽象的内容，如时变电磁场的辐射特性，用电子课件就难于直接呈现它们的辐射特性。通过演示实验，可以让学生直观地学习比较抽象的电磁波理论知识。演示实验一般由教师在那些数量少、价格贵的仪器上完成；也可以通过组织学生观看相关的教学短片。目前已经完成的演示实验包括静电系列演示、磁悬浮演示、超导磁悬浮力测量、法拉第电磁感应定律演示、电磁波的发射和接收与趋肤效应、法拉第磁光效应演示、微波参数测量实验、微波分光仪系列演示等。

3.计算机仿真实验

借助计算机技术，开展电磁场虚拟实验将是改变电磁场实验现况的一个很好的突破口。

建立虚拟现实的电磁场与电磁波测试平台，进一步加强计算机辅助分析实践性环节，完善传统的实验教学，使两者优势互补，提高实验教学的效果。我们下一步计划将美国RsoftDesign GrouP 公司的BeamPROP 电磁场仿真软件引入到实验教学中。

借助计算机和优秀的电磁场仿真软件，也为具有一定电磁场与电磁波基础知识的高年级学生或正在学习的本科生提供了一个开发的平台，使他们可以利用毕业设计或课程设计的机会，进行与电磁场知识相关的研究和拓展，充分发挥他们的想像力和创造力，挖掘他们潜在的学习能力。

三、教学过程注重学生自主学习和知识的综合应用

在传统的应试教育模式下，我们的教学理念是以教师为中心，以教师课堂讲授为主，重点放在要求教师如何教会学生，传授书本知识，注重知识的积累。在学生学习效果上，则注重考试结果。这就在某种程度上导致学生自主学习能力下降，创造力差，缺乏多样性和活力。

在目前电磁场的课程教学中，教师在教学大纲的统一要求下，对所学知识采用“熟悉”、“掌握”、“理解”、“了解”来划分重点及层次要求，强调对基本概念的理解和掌握，静态场和时变场公式的熟记和应用，突出公式的应用与计算能力。在以后的教学中，我们应强调教学观念的转变，开展以“教师为主导、学生为主体”组织教学活动，注重师生互动，在课堂教学中采用重点讲授与讨论相结合的启发式教学方法。阐述基本概念、基本原理和基本方程所蕴含的背景及深层意义，启发和培养学生的认知能力及知识的综合应用能力，达到对知识的融会贯通。一个优秀的主讲教师，不应该仅仅局限于“讲”，能够进行有条理的教学，更应该做的是旁征博引，增加相关信息量，在课堂上进行提问、设问、讨论，给学生留出思考的空间，锻炼学生的认知能力，从而激发他们自主学习的热情。在考试方面，也应增加知识的综合应用，不只是生搬硬套，照抄公式。

四、逐步实施和推广双语教学

随着双语教学的推广，精品课程的评选，教师都本着求创新、求发展的教学理念，培养跨世纪的创新人才、国际人才。同时，随着国际交流规模的不断扩大、次数的不断增加，学生也越来越多地接触到许多优秀的国外原版教材，如何正确理解原文的含义，掌握专业词汇，也就变得非常迫切。在电磁场与电磁波教学中，也应逐步推广双语教学。目前合适可用的电磁场双语教材并不是很多，再加上课程难度的限制，推广必然会有一定的难度及压力，但我们总要有所创新和尝试。双语教学没有固定的模式，不一定就要让学生仿佛置身于国外的课堂，完全采用外语讲授、外语教材和外语课件，这也不利于学生对教学内容的理解，使母语为中文的学生在课堂上主要做的不是听课，而是翻译，达不到预期的效果。在开始阶段，我们可以采取一语一文，或采用合适的比例，从“词”到“句”，最后到“文”，循序渐进，这也有利于课程双语教学的逐步实施和推广。

五、结束语

在我校国家工科电工电子教学基地的良好环境下，在课程组全体教师的共同努力下，从教材的编写、电子课件的更新、实验室建设的逐步完善、网站建设、立体化教学等方面都在逐步取得进展，并为以后课程建设的可持续发展打下了坚实的基础，迈出了重要的第一步。

当然，我们面临的问题还很多，还有许多工作要做，“电磁场与电磁波”课程建设，任重而道远，但我们有信心也有能力把课程建设好，使学生获得学习的动力和信心，使他们能够早日成为新世纪社会发展的高素质人才。

参考文献

［1］陈雅芳.当代大学教师的教学理念.中国大学教学，2003（1）．

［2］周帆，王治生.电磁学教学方法浅析.科技信息，2008.

“DSP应用技术”教学改革与实践

钱满义，高海林，陈后金

（北京交通大学国家电工电子实验教学示范中心，100044）

摘要：本文就我校为了适应人才和经济全球化发展的需要，调整信号处理系列课程，增加DSP应用技术课程，形成新的信号处理课程体系进行阐述。针对不同层次学生的不同要求，将DSP应用技术分类教学，DSP教学改革不断深化。同时积极采用现代教学手段，尝试双语教学，取得良好的效果，课程建设取得丰硕的成果。

关键词：DSP应用技术 课程设计 实验教学 双语教学 图像与视频处理

引言

为电气信息类专业本科生开设的“信号与系统”和“数字信号处理”课程分别侧重于信号与系统的理论分析、算法研究及信号与信息处理的计算机仿真。学生通过这两门课程的学习，对信号与信息处理的理论与算法有较为深刻的理解，但对于信号实时采集与处理的实践却无能为力。当今科学技术以惊人的速度发展，为了适应人才和经济全球化发展的需要，我校持续地进行教学改革，支持在研究性教学、实践教学的研究与改革等方面的建设，对信号处理系列课程进行调整，并增设了数字信号处理专用芯片和系统的相关DSP课程，形成由“信号与系统”、“数字信号处理”和“DSP应用技术”组成的，从信号处理理论、算法与仿真到信号实时采集与处理的实现的新的信号处理课程体系。通过DSP系统的设计与开发课程，拓宽了电气信息类学生在信号处理方面的知识，掌握了信号实时处理实现的方法，进一步培养了学生的动手能力和创新能力。

一、加强实验教学

我国高校一直存在对实验教学认识上的不足，认为实验教学只是理论教学的补充，从属于理论教学，导致许多学生的实验技能和动手能力较差。我中心更新实验教学观点和教学思想后，明确了实验教学目标，优化实验教学师资队伍。在多年教学实践中，提出实验教学是理论教学的延伸，实验教学的目的是培养学生的探索精神和创新能力，提高学生的应用知识分析问题和解决问题的能力，从而形成了具有时代特征的实验教学内容。同时，DSP应用技术实验教学由信号处理理论课教学的教师来承担，保障了信号处理系列课程的延续性，同时理论教师参与实验教学也加深了教师自己对信号处理的理论知识的理解。

二、DSP应用技术课程教学与实践

在信号处理课程体系中增设DSP应用技术课程后，DSP应用技术实验课程作为必修课方式对电子信息学院所有学生开放。依据学生个性的发展需要，将DSP应用技术实验课程分类教学，针对通信专业试点班以32学时“DSP应用技术”课程形式出现，针对其他班级，以24学时“DSP课程设计”课程形式出现。“DSP应用技术”和“DSP课程设计”课程利用以TI 公司的DSP芯片TMS320C5000作为学习载体。以选修课方式针对部分四年级本科生和研究生开设了32学时“图像与实时信号处理DSP实验”课程，以TI 公司的DSP芯片TMS320C6000作为学习载体。以上课程也可以以选修课方式接收其他学院学生。

（一）“DSP应用技术”教学与实践

该课程的开设对象是我校通信专业试点班，时间安排在大三下半学年。这时学生已经学完“数字信号处理”、“数字电路”、“微机原理”等相关课程，同时学习了用于软件仿真的C语言、Matlab语言等，具备了开发信号处理系统的潜能。我校开设的DSP应用技术课程采用DSP仿真板是合众达公司的SEED5402DSK。刚开设本课程时，采用戴明桢主编的《TMS320C54xDSP结构、原理及应用》（北京航空航天出版社，2001）作为参考教材。考虑到国内DSP相关教材各有侧重，侧重软件算法的缺少详细的硬件描述，侧重硬件的又缺少软件仿真和实验程序，而且英文资料翻译成中文并出版，很多技术已经过时，因此2004年课程组开始DSP讲义的编写工作并于2005年在校内出版，作为参考教材。2006年课程组又出版了《信号分析与处理实验》（陈后金主编，高等教育出版社，2006）作为参考教材。

2008年出版“十一五”规划教材《DSP技术及其应用——TMS320C5000》（高海林主编，北京交通大学出版社）。

由于DSP技术涉及的知识非常广泛，新算法层出不穷，有关的器件更不断推陈出新，但新的算法和器件主要来自国外，有关的文献和器件手册基本上都是用英文撰写，这就要求在本领域从事教育、研究、开发的工作人员，能够用英文熟练地检索、阅读、理解有关的理论、方法、算法及各种使用手册，并能用英文娴熟地撰写学术论文、技术报告和文档，因此DSP应用技术课程有必要进行双语教学的改革。依照学生的实际情况，课程组将学生分为两个班授课，一个班以中文教学，一个班以双语教学，学生可以根据自身条件进行选择。考虑到本课程有一定的难度，我们没有提供给学生英文教材，而是提供一本中文参考教材，便于其更好地掌握课程的脉络和线索，在此基础上提供给学生英文原版资料以便查询和阅读。

课程组要求教师积极采用现代化教学手段，其中包括：①双语班采用英语电子教案；②教学要求、设计参考题目和电子教案在网上公布；③充分利用网络资源，利用网络教学系统递交和批改实验作业、答疑和讨论，双语班作业、答疑、讨论利用英语。如图1为网络教学系统所使用思源通用教学平台。

同时，考虑到学生在做实验和设计时会经常遇到书本上很难查到的实际问题，课程组安排所有工作日都有教师在实验室负责面对面的答疑。课程组要求老师相互听课，取长补短；课程组不定期地组织教学研讨，根据技术的发展情况适时地增减上课的内容；相互观摩电子教案，共同设计实验内容，共享教学资源。学生作业可以用英文或中文完成。

学生上课直接进实验室，每班人数控制在50人以下，实验室提供多媒体和投影仪，每人一台计算机，每人一套DSP开发平台，教师授课时计算机联网（此时学生的计算机由教师控制），教师授课时间控制在每节课的1/21/3以内，其他时间留给学生实践，教师则在现场答疑。教师提供的每个实验同时提供扩展实验并要求学生完成，有选择地要求学生撰写并提交扩展实验报告。在做最终设计时进行分组，每2人一组。教师提供设计的题目，同时鼓励学生自我选题（需经教师审核），鼓励自己动手设计硬件。要求学生将本课程作为科研的经历。鼓励学生选题应具有创意和实用性，或者是学科前沿的选题。鼓励学生完成从原理、算法、选择和购买器件、电路组装、软件调试，直到最后撰写设计报告等整个过程。鼓励学生利用英文撰写设计报告。

在考核方面更加注重过程，更加注重实践环节。课程结业组织闭卷考试，统一流水改卷。考试成绩只占20分，而平时实验及扩展占40分，结业设计报告、答辩和最终设计成果展示占40分，其中最终设计成果展示出色的在总分上酌情加分。