（二）“DSP课程设计”教学与实践
“DSP课程设计”时间安排在大三上学期，总学时为24学时，其中8学时为教师课堂讲解和引导，其他时间为学生根据自己情况自主安排时间，充分利用我校的国家电工电子实验教学示范中心实验室开放的便利条件和教师各种方式的答疑条件，根据选题自己进行工程设计。除了无需考试和平时扩展实验，其他和试点班“DSP应用技术”要求一致。
本课程设计着重培养学生综合应用信号处理的理论和方法，实现在DSP硬件开发平台下的信号分析与处理，提高学生自主学习能力和创新能力。通过本设计过程的教学实践，使学生建立信号处理系统的概念，学会使用DSP处理器，巩固信号处理的基本理论知识，掌握查阅有关资料和使用器件手册的基本方法，学会阅读原版英文资料；掌握DSP集成开发环境的使用和调试方法，掌握DSP片上资源和片外资源，如存储器、定时器、McBSP、DMA、A/D 和D/A 转换器等访问的基本方法；了解DSP最小系统构成、制作方法，掌握利用DSP实现实时信号处理的方法等。要求学生从综合设计参考题目中选做一个，学生也可以根据兴趣自选课题，学生运用所学的知识进行设计、编程与调试，根据设计要求完成DSP软硬件的编程和调试。在进行总结时要求学生根据方案分析、论证和实际的技术实现来撰写设计总结报告。提倡小组进行设计，以促进学生相互学习，培养团队协作精神。
课程设计的考核注重过程，考核分为如下3个部分。
（1）设计报告：设计报告应具有设计题目、技术指标、实现方案、测试数据、现象分析、出现的问题与解决方法、总结体会等。
（2）课程设计答辩：考查学生实际掌握DSP应用到信号处理中的能力和自我表达能力。
（3）设计工程与成品：观察实验现象判定设计是否达到技术要求，以及软硬件协调能力。
综合上述3个成绩，评定课程设计总成绩为优、良、中、及格和不及格。
（三）“图像和实时信号处理DSP实验”教学与实践
由于计算机集成技术及多媒体技术的发展，图像和视频处理在日常工作和生活中的应用日益广泛，因此学习和掌握图像、视频及实时信号处理的方法也就越来越迫切。擅长于信号处理和通信的TMS320C5000DSP开发已经不能满足学生的要求，部分高年级学生和研究生迫切希望在原有TMS320C5000DSP课程的基础上，开展图像和视频处理硬件实验，“图像和实时信号处理DSP实验”就是在这种情况下开展起来的。TMS320C6000开发难度更大，创新性要求更高，现阶段只面向高年级本科生和研究生选修。由于TMS320DM642芯片除了具有TMS320C2000和TMS320C5000所具有的所有功能外，还擅长高速实时信号处理和图像与视频处理，因此“图像和实时信号处理DSP实验”课程采用DSP硬件处理系统是合众达公司的以TMS320DM642DSP为核心的SEED －VPM642信号处理实验箱。
由于TMS320DM642具有更高的集成度，片上资源更加丰富，SEED －VPM642信号处理实验箱具有更加丰富的DSP片外资源，使实验箱在高速实时信号处理、图像和视频处理中具有极强的处理能力。相对于TMS320C2000和TMS320C5000编程，TMS320C6000具有更加灵活且广泛应用的操作系统——DSP/BIOS，丰富的CSL 库、数字信号处理函数库、图像/视频处理函数库等，使用户不必对底层硬件非常熟悉，对TMS320C6000的操作就像在操作一台通用计算机一样方便。
利用此实验箱可以实现一维信号的高速处理，如实时频谱分析、实时滤波等，二维信号的高速处理，如图像采集、视频流采集、图像的通用处理、图像和视频各种编解码等基本实验。课程组要求学生在对TMS320DM642片上资源和板上资源广泛了解的基础上，更加注重系统层的应用。学生结合自己的创新实验或研究课题，完成结业报告，编制其DSP程序，展示其设计成果。
三、结束语
当前国内有一百多所高校已经开展DSP教学，其中较早开展起来的DSP教学主要以TI公司的TMS320C54x 和TMS320C2000为主，此后开展起来的DSP教学以TMS320C55x、TMS320C2000和TMS320C6000为主。我校从2003年开始大规模开展DSP教学，以TMS320C54x 为平台（此前有小规模的选修课程），每年有近1000人接受DSP培训，培养了很多毕业后在科研工作岗位上能熟练使用DSP的工程师。课程建设也取得丰硕的成果，教改立项以来，成功地进行了双语教学的尝试，完成中英文电子教案、编制大量实验程序、积累丰富的DSP教学经验，积极组织学生参加各类DSP竞赛、DSP创新实验等。课程组编写校内讲义1本，公开出版电工电子实验系列教材1本，编写国家“十一五”教材2本，其中一本已经出版，发表DSP教改文章2篇。
DSP属于新技术，应适时地跟踪其发展，教学也应及时加以调整。随着DSP技术的发展，我校本科生DSP必修课所用数字信号处理器应适时地从TMS320C54x 向TMS320C55x 过渡，系统应由单核DSP向DSP＋FPGA 双核过渡，DSP教学也应从技术层向系统层过渡。
TMS320C6000的实验教学覆盖面应该更大，投入更多。教师应及时跟踪信号处理的新理论和新技术，不断深化我校的DSP教学。
参考文献
［1］陈后金，胡健，薛健，等.我校“信号与系统”课程的改革与建设.电气电子教学学报，2004，26（6）．
［2］钱满义，高海林，陈后金.从DSP实验看实验教学和理论教学的关系.教育理论与实践，2007，27.
［3］程敏熙，赵芝孟，颜巧莹.简论高等学校理论教学与实验教学的关系.实验技术与管理，2001，18（2）．
［4］钱满义，高海林，陈后金.DSP应用技术双语教学改革与实践.北京大学学报：哲学社会科学版，2007（5）．
“MIT电路”课程对比与借鉴
闻跃，杜普选，高岩
（北京交通大学电子信息学院，100044）
摘要：本文将“MIT电路与电子学”课程与国内高校的电路课程内容进行了对比，介绍其课程内容特色及在教学方式和教学手段等方面的独特之处；对于如何在电路课程建设、教学内容和教学方法的改革中借鉴MIT的做法提出了建议。
关键词：电路教学 教学研究
国外大学美国麻省理工学院（MIT）电气工程与计算机科学系开设的“电路与电子学”（Circuits and Electronics）是该系的核心课程之一，是其各个专业学士和硕士学位的必修课程，也是电路与电子电路内容方面唯一的一门公共必修课。
该门课程覆盖了基本电路理论和模拟与数字电路的基础部分，构成独特的知识体系。课程用统一的抽象模型研究方法，建立从物理学到电路理论，从电子学到数字系统和计算机科学的联系。该课程的知识体系和教学方法有很多值得借鉴之处。利用在MIT开放课件网站上公布的该课程的教学相关资源可以对其进行研究。
一、课程地位与教学目标
“MIT电路与电子学”课程的独特内容是与MIT电气工程与计算机科学系的课程体系的更新相适应的。MIT电气工程与计算机科学系从2007年开始执行的新课程体系中，将该系本科生课程划分为4个层次：入门、基础、主干和高级课程。“电路与电子学”是5门基础课中的一门，也是电路与电子电路内容方面唯一的一门公共必修课。以电气工程专业（包括通信和控制等方向）为例。
可以看出，该课程为硬件导向的专业方向提供电路与电子学方面的基础知识。本课程后续主干课是微电子器件与电路，内容是微电子器件原理和电路比较深入的内容。而相当于我们的模拟电路和数字系统的较深入的内容，则是在选修的面向实验的课程中学习。因此，本课程具有基础性和比较宽的适应性。
课程大纲中给出的课程目标规定，学生通过该课程获取如下知识与能力：
（1）理解电气与电子学中基本抽象方法；
（2）运用抽象电路模型分析和设计简单电子电路的能力；
（3）对于含储能元件电路，建立和求解描述其时间特性的微分方程的能力；
（4）对于复杂的器件，如半导体二极管和场效应管，理解如何建立模型，如何利用这些模型去分析和设计有意义的电路；
（5）有能力设计并搭建电路，会测量电路功能与特性，与预定电路模型的比较并解释差异产生的原因。
二、教学内容比较
（一）独特的知识体系
“MIT的电路与电子学”课程内容适应宽口径专业需求，结合了基础电路和模拟与数字电路的基础内容。该课程的内容安排独特，与国内外多数现有电路理论或电工学的内容安排均不相同。以参考文献中列出的我校和几种国内外典型电路和电工教材内容作为对照，列出“MIT电路与电子学”课程主要内容与以往其他相关课程主要内容的对比如表1所示。
“MIT电路与电子学”课程不仅与现有电路课程的涵盖范围不同，其课程目标、知识体系、问题提出和研究方法也与一般电路课程有很大区别。
1.内容的精简
该课程的目标定位是要宽口径地适应各个工程学方向（通信、控制、生物医学、计算机工程等）对于电路与电子电路的最基本要求，并适应当前微电子技术发展和应用的实际水平。为达到这个目标，课程内容和知识体系安排采取高度精炼的方式，回归基础电路和电子电路分析的最基本方法；去掉了传统电路理论课程中比较不常用的内容，如网孔法、互易定理、特勒根定理、替代定理，也去掉或压缩了那些可在专业课程中讨论的内容，如三相电路、互感与变压器电路、交流电路功率等；增加了对现代集成电路基本单元的建模和分析方法，与后续课程微电子器件与电路紧密衔接。
2.内容的整合
多数现有电路与电子学课程的内容安排，是从电路分析、模拟电路到数字电路与系统，内容顺序进行，各自形成比较完整但相对封闭的知识体系，之间的衔接和联系并不十分紧密，采用的理论体系和分析设计方法在风格上不同。有一些课程也包含电路分析、模拟和数字电子电路内容，但只是按顺序将这些内容放在一起，形成3个课程单元。
“MIT电路与电子学”课程将这3个部分的核心内容以全新的方式有机结合在一起，电路理论与模拟和数字器件与基本单元同时讨论，穿插进行。课程打破了经典的基础电路和电子电路的内容体系，强调基础性内容和基本方法；同时，它也不是精简电路分析与精简模拟和数字电路的简单相加，而是用统一的建模方法，将电路分析的问题和方法结合到模拟数字电路问题中去。
课程将模拟与数字电路两部分内容结合研究，把布尔运算和数字逻辑的内容放在与基本电路模型相同的层次上进行讨论。课程的知识体系中，将基本电路元件，如电阻、电源、受控源，模拟电子电路的基本元件运算放大器，数字系统中的逻辑门，都作为分析的基本模型。
3.知识整合带来的好处
（1）体现课程的基础性质和对微电子技术发展水平的适应性。
（2）知识的综合性有利于让学生接触到完整的电路问题和解决方法，特别是混合信号处理问题。
（3）去除了传统课程衔接上的风格差异和冗余内容，让非线性电路分析、运算放大器模型等可直接进入实际模拟电路的内容。
（4）有利于对基础电路中受控源、运放建立模型的理解。
（5）增强电路分析的应用背景，将多种电路分析与实际MOSFET应用问题直接联系。
（二）抽象模型方法
MIT基础课程体系改革的一个思路，就是帮助学生学会抽象化和建立模型的方法，并将此原则渗透到各门课程中去。电路与电子学课程的知识体系就是这种思想的体现。课程目标将“抽象”方法的应用贯穿教学过程，强调电路的研究就是用在各层次上不断抽象化的方法来解决复杂系统的分析和设计问题。其特点可归纳为如下几点。
（1）从抽象化、模型建立开始，使问题的引入和讨论有一个概念清晰、简单易懂的起点。强调抽象化的概念，也有助于学生掌握知识体系的脉络。
（2）采用递进抽象化的方法，对问题的讨论，从最简化、最理想或最粗糙的抽象模型开始，随着问题探讨的深入，调整抽象层次，修改模型。例如，对于MOSFET 的讨论，是从最简单的压控开关（S 模型）开始，依次引入开关电阻（S －R 模型），开关－受控源（SCS）模型，一直到讨论MOSFET器件的实际特性曲线。
（3）注意抽象化模型与物理世界的差别。教学过程中特别强调抽象成立的条件，安排了专门讲解和演示单元，来说明违反抽象界限的实例。例如，其中关于实际电阻期间i －v特性在超过极限情况下模型的不成立演示；逻辑门的“状态律”在强噪声下被破坏的演示；课程最后一讲的内容专门讨论抽象模型的例外。
