基于校企合作的《數(shù)字信號(hào)處理》開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法探索

范忠奇 王善斌

摘 要：《數(shù)字信號(hào)處理》實(shí)驗(yàn)教學(xué)是通信工程專業(yè)一門非常重要的實(shí)踐教學(xué)，針對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題，該文以培養(yǎng)應(yīng)用型工程人才為目標(biāo)、教師引導(dǎo)、學(xué)生自我能力提升，提出了基于校企合作的《數(shù)字信號(hào)處理》開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。通過(guò)通信工程專業(yè)相結(jié)合，提高了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，學(xué)生的綜合素質(zhì)得到提高，取得了很好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：校企合作 結(jié)合 數(shù)字信號(hào)處理 開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1 引言

《數(shù)字信號(hào)處理》是通信工程專業(yè)一門專業(yè)基礎(chǔ)核心課程，課程以數(shù)學(xué)算法為主，理論難度大，概念抽象，公式繁多且推導(dǎo)復(fù)雜，涉及知識(shí)面廣，綜合性和實(shí)踐技術(shù)性強(qiáng)，而且由于新的處理算法的不斷推出，呈現(xiàn)出算法復(fù)雜難懂、知識(shí)更新快和實(shí)踐性更強(qiáng)的特點(diǎn)，是比較難學(xué)的課程。傳統(tǒng)《數(shù)字信號(hào)處理》實(shí)驗(yàn)課主要以MATLAB仿真驗(yàn)證性為主對(duì)學(xué)生理解復(fù)雜理論有一定的作用，但由于學(xué)時(shí)的限制，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較少，學(xué)生不能很好地對(duì)知識(shí)進(jìn)行貫通及掌握，以往開放性實(shí)驗(yàn)彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)課時(shí)的不足，但主要以學(xué)生自學(xué)為主，老師輔助。對(duì)這門課程的理解往往停留在理論知識(shí)上，對(duì)社會(huì)實(shí)踐了解較少，達(dá)不到學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的提升。通過(guò)校企合作方式融合企業(yè)資源在《數(shù)字信號(hào)處理》開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中向應(yīng)用型靠攏，培養(yǎng)學(xué)生的分析設(shè)計(jì)能力，實(shí)現(xiàn)由理論到實(shí)踐的跨越。

2 校企合作《數(shù)字信號(hào)處理》開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)具體實(shí)施方案

2.1 校企合作開放實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)老師配置

在大數(shù)據(jù)發(fā)展背景下，以提高學(xué)生的應(yīng)用能力為目標(biāo)，將《數(shù)字信號(hào)處理》開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)與企業(yè)合作，我們選擇任課老師、專職實(shí)驗(yàn)老師、企業(yè)專家工程師為指導(dǎo)老師，這些企業(yè)工程師基本從事通信相關(guān)業(yè)務(wù)的軟硬件開發(fā)與設(shè)計(jì)，與《數(shù)字信號(hào)處理》知識(shí)關(guān)系比較密切。在指導(dǎo)開放實(shí)驗(yàn)過(guò)程中三種老師進(jìn)行協(xié)作指導(dǎo)。

2.2 聯(lián)合企業(yè)修訂《數(shù)字信號(hào)處理》開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案

我們聯(lián)系多家通信電子科技有限公司進(jìn)行深度合作，將這些公司涉及到的可用于教學(xué)及訓(xùn)練用的部分5G通信中使用的信號(hào)處理算法引入到《數(shù)字信號(hào)處理》開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)際的結(jié)合度，達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際的目標(biāo)。聯(lián)合企業(yè)修訂《數(shù)字信號(hào)處理》開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案，進(jìn)行分層次、模塊化進(jìn)行設(shè)計(jì)，分為基礎(chǔ)算法驗(yàn)證仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K，硬件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)提高模塊，綜合提高實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐實(shí)驗(yàn)?zāi)K。

2.3 以學(xué)生為主體，校企合作開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法

（1）《數(shù)字信號(hào)處理》處理的基礎(chǔ)算法驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)?zāi)K包括：數(shù)字信號(hào)處理基本算法如數(shù)字波形產(chǎn)生，抽樣定理的驗(yàn)證， 卷積算法， 傅里葉變換運(yùn)算、系統(tǒng)零點(diǎn)分析等算法驗(yàn)證，在任課老師主導(dǎo)下利用《數(shù)字信號(hào)處理》實(shí)驗(yàn)演示軟件平臺(tái)及MATLAB仿真軟件在課時(shí)內(nèi)指導(dǎo)完成。

（2）硬件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)提高模塊主要利用《數(shù)字信號(hào)處理DSP實(shí)驗(yàn)箱》及《數(shù)字信號(hào)處理FPGA實(shí)驗(yàn)箱》完成數(shù)字信號(hào)處理算法硬件仿真設(shè)計(jì)，以學(xué)生為主導(dǎo)，專職實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師在課余時(shí)間指導(dǎo)對(duì)硬件感興趣的同學(xué)進(jìn)行開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

（3）綜合提高實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐研究實(shí)驗(yàn)在開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)完成。綜合提高實(shí)驗(yàn)主要涉及一些難度較大的算法編程，主要包括：LCD實(shí)驗(yàn)、USB通訊實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)通訊實(shí)驗(yàn)、長(zhǎng)序列卷積的算法、 相關(guān)性算法設(shè)計(jì)、濾波器設(shè)計(jì)、語(yǔ)音處理實(shí)驗(yàn)、圖像采集與處理實(shí)驗(yàn)等，這些綜合提高實(shí)驗(yàn)有任課指導(dǎo)教師進(jìn)行開放指導(dǎo)完成。實(shí)踐研究實(shí)驗(yàn)不指定具體項(xiàng)目，主要與我們進(jìn)行校企合作的通信電子科技有限公司由經(jīng)驗(yàn)豐富的企業(yè)工程師根據(jù)自己的工作特長(zhǎng)進(jìn)行視頻指導(dǎo)，以講座的形式講授實(shí)際產(chǎn)品中設(shè)計(jì)思路，這些實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)思路更能激發(fā)學(xué)生的好奇心，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。有興趣的同學(xué)可以借鑒他人的設(shè)計(jì)實(shí)例，快速了解實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)方法，可以通過(guò)模仿設(shè)計(jì)提高自身的實(shí)際動(dòng)手能力。

2.4 建立校企合作《數(shù)字信號(hào)處理》開放實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源平臺(tái)

（1）建立《數(shù)字信號(hào)處理》仿真實(shí)驗(yàn)軟件教學(xué)平臺(tái)。設(shè)計(jì)《數(shù)字信號(hào)處理》仿真實(shí)驗(yàn)軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括《數(shù)字信號(hào)處理》所有基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

（2）建立《數(shù)字信號(hào)處理》實(shí)例庫(kù)及校企合作的實(shí)物作品庫(kù)以及用于教學(xué)的實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程講座視頻庫(kù)，作為開放實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練項(xiàng)目，供同學(xué)課后學(xué)習(xí)參考。

（3）利用學(xué)校教學(xué)資源平臺(tái)，將該課程開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源上傳到學(xué)校網(wǎng)絡(luò)，有助于學(xué)生自學(xué)與查漏補(bǔ)缺。課程的電子實(shí)驗(yàn)教案、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、優(yōu)秀作品報(bào)告及實(shí)驗(yàn)演示等上傳到學(xué)校教學(xué)資源平臺(tái)。

3 教學(xué)效果及結(jié)論

通過(guò)近三屆參加校企合作的《數(shù)字信號(hào)處理》開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的畢業(yè)生反饋信息來(lái)看，這些學(xué)生大多數(shù)從事通信技術(shù)及電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開發(fā)，有的企業(yè)主動(dòng)聯(lián)系學(xué)校需要掌握這些技術(shù)的學(xué)生?，F(xiàn)在參加《數(shù)字信號(hào)處理》開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)生每年都在增加，開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高了本門課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，學(xué)生的實(shí)際工作能力得到很大提升。

參考文獻(xiàn)：

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山東理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 （山東省淄博市 255049）