項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式的語音編碼技術(shù)教學(xué)改革與探索

梁俊花 劉洋 趙志升 劉泉 徐婷

摘 要：語音編碼技術(shù)是一門科研性、應(yīng)用性較強(qiáng)的課程，針對(duì)目前存在的學(xué)時(shí)緊張、學(xué)生實(shí)踐能力較弱、考評(píng)失準(zhǔn)等問題，將項(xiàng)目式驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)在課堂教學(xué)中探索實(shí)踐，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式;自主學(xué)習(xí);語音編碼

一、引言

“語音編碼技術(shù)”是以語音信號(hào)處理技術(shù)為基礎(chǔ)，專向于語音編碼應(yīng)用的一門綜合性學(xué)科，在高等學(xué)校電子信息類專業(yè)中是一門重要的專業(yè)選修課程，主要學(xué)習(xí)語音編碼算法的基本概念、原理構(gòu)造、典型應(yīng)用、未來發(fā)展等。本課程的理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，其特點(diǎn)是：要求掌握的基礎(chǔ)知識(shí)強(qiáng)，信號(hào)與系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理是本課程的理論基礎(chǔ);要求的數(shù)學(xué)知識(shí)多而且深，如概率統(tǒng)計(jì)和隨機(jī)過程等;與其他學(xué)科及應(yīng)用密切相關(guān)，如數(shù)字通信、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、人工智能、模式識(shí)別、機(jī)器人等。

在實(shí)際的教學(xué)應(yīng)用中，存在著以下問題：一是課程內(nèi)容繁多與學(xué)時(shí)緊張的矛盾，大多數(shù)高?？倢W(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)為8學(xué)時(shí)或更少，我校在通信工程專業(yè)設(shè)置的總學(xué)時(shí)為36學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為0。語音編碼技術(shù)科研性較強(qiáng)，原理、算法較多，單獨(dú)借助板書繪制框圖結(jié)構(gòu)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率太低，而單獨(dú)PPT多媒體演示，晦澀難懂的公式又很容易讓學(xué)生失去興趣，因此，有必要配以相應(yīng)實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)對(duì)課堂內(nèi)容的稀釋，同時(shí)提高實(shí)踐應(yīng)用能力，但這將帶來較大的學(xué)時(shí)緊張問題。二是受多方面因素的影響，國內(nèi)高等教育長期存在著“重理論，輕實(shí)踐”的困局，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)踐動(dòng)手缺乏積極性和主動(dòng)性。語音編碼技術(shù)與當(dāng)前熱門的人工智能技術(shù)息息相關(guān)，技術(shù)的發(fā)展需要緊跟社會(huì)需求，如果學(xué)生單純停留在理論學(xué)習(xí)，將理論與實(shí)踐分離，長此以往，很難適應(yīng)快速發(fā)展的社會(huì)需求，理論學(xué)習(xí)也將弱化并淪為應(yīng)試的死記硬背，因此增加學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用環(huán)節(jié)，提高綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，是本課程教學(xué)改革的關(guān)鍵。三是傳統(tǒng)的課程考核大多采用期末考試或論文提交形式，實(shí)踐證明，這種方式很難客觀準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

二、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)的啟動(dòng)與運(yùn)作

1. 學(xué)時(shí)分配

語音編碼技術(shù)是一門前沿性、科研性和應(yīng)用性并重的課程，在課程學(xué)時(shí)分配方面做如下調(diào)整：整個(gè)課程分為理論講解、實(shí)驗(yàn)探索、專題研究三部分。其具體內(nèi)容和課時(shí)分配如下表：

其中理論講解主要是語音編碼的基本概念、基本原理、算法框架介紹;實(shí)驗(yàn)探索是在MATLAB環(huán)境下，以軟件自帶語音數(shù)據(jù)或?qū)W生采集到的語音數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)用演示;項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)主要在專題研究部分開展。參閱相關(guān)的語音處理資料并結(jié)合本課程專向性的特點(diǎn)，選用李曄主編的《數(shù)字語音編碼技術(shù)》作為主教材。

2. 具體實(shí)施

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)主要分為四部分：任務(wù)設(shè)計(jì)、自由選題、專題研究和綜合考評(píng)。各階段具體內(nèi)容如下。

（1）項(xiàng)目設(shè)計(jì)根據(jù)教材內(nèi)容分為9個(gè)方向，如表1所示。這部分只設(shè)定基本的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生自主選擇具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教師只做相應(yīng)引導(dǎo)。任務(wù)安排需提前4個(gè)學(xué)時(shí)準(zhǔn)備，教師在課堂上對(duì)各部分做簡要介紹，學(xué)生根據(jù)基本的教學(xué)目標(biāo)與要求，搜索相關(guān)科研資料，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行初步了解。

（2）學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目方向大小，自主決定人員構(gòu)成，根據(jù)班級(jí)人數(shù)，每隊(duì)平均6人左右，并推選一名隊(duì)長，負(fù)責(zé)本團(tuán)隊(duì)的組織協(xié)調(diào)工作。具體項(xiàng)目選題學(xué)生可以根據(jù)各自的興趣點(diǎn)及完成度選擇，教師也可根據(jù)教學(xué)目標(biāo)的基本要求，參與到學(xué)生隊(duì)伍中，對(duì)學(xué)生組隊(duì)情況進(jìn)行建議和微調(diào)。這部分學(xué)生是主體，主要培養(yǎng)學(xué)生的自主鉆研精神和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

（3）各組討論制訂初步的項(xiàng)目實(shí)施方案，在項(xiàng)目執(zhí)行期間各小組成員進(jìn)行任務(wù)分工，鑒于通信工程兩班人員較多，各組推選1～2名學(xué)生，代表本組進(jìn)行專題PPT匯報(bào)和答疑。通過這種展示匯報(bào)的方式，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并通過觀察他人學(xué)習(xí)查找自己小組中存在的問題與不足，及時(shí)改進(jìn)。教師在這個(gè)過程中跟進(jìn)每個(gè)小組的任務(wù)情況，適時(shí)指導(dǎo)與評(píng)價(jià)。

（4）課程評(píng)價(jià)一直是大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)一門課程的關(guān)注點(diǎn)，因此一個(gè)客觀準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)是對(duì)整個(gè)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)的檢驗(yàn)，也是調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性和主動(dòng)性的有力突破口。本次評(píng)價(jià)在傳統(tǒng)的“師評(píng)”基礎(chǔ)上，嘗試“自評(píng)互評(píng)師評(píng)”三結(jié)合的考評(píng)方式，具體做法：首先，小組內(nèi)部根據(jù)組內(nèi)每位同學(xué)的完成情況及在整個(gè)項(xiàng)目中的表現(xiàn)，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行整體評(píng)分（自評(píng)）;其次，通過各組的匯報(bào)情況，小組間進(jìn)行相互評(píng)分，以各組打分的平均成績作為小組成績的參考評(píng)分（互評(píng)）;最后，教師根據(jù)每組的項(xiàng)目完成情況進(jìn)行整體評(píng)價(jià)，得到一個(gè)修正評(píng)分（師評(píng)）。增強(qiáng)考評(píng)的趣味性和實(shí)用性。

3. 實(shí)踐中需要注意的問題

（1）解決學(xué)時(shí)與內(nèi)容的矛盾。該課程沒有實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，全部內(nèi)容壓縮到理論學(xué)時(shí)中，同時(shí)期中、期末考試占用4學(xué)時(shí)，使學(xué)時(shí)更加緊張，教學(xué)實(shí)踐中需靈活調(diào)整學(xué)時(shí)分配。

（2）給學(xué)生更多的自主學(xué)習(xí)空間。“語音編碼技術(shù)”課程設(shè)計(jì)科研性前沿性較強(qiáng)，需要充分考慮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，把自主學(xué)習(xí)和課堂教學(xué)很好地結(jié)合起來。例如，在教學(xué)中，拿出一部分課時(shí)請學(xué)生站到講臺(tái)上介紹本組項(xiàng)目進(jìn)展情況，并以PPT的形式做匯報(bào)總結(jié)，其他小組及教師根據(jù)匯報(bào)情況進(jìn)行建議和評(píng)分。通過互動(dòng)調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，也能更好地發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的問題以及教學(xué)過程中存在的不足。

（3）加強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手能力的管理?；陧?xiàng)目驅(qū)動(dòng)式的語音編碼技術(shù)課程教學(xué)，打破理論與實(shí)踐教學(xué)的界限，在真正意義上做到課堂授課為實(shí)際應(yīng)用服務(wù)，實(shí)際應(yīng)用的需求又反過來促進(jìn)學(xué)生課堂聽講的質(zhì)量。項(xiàng)目實(shí)施過程中持續(xù)追蹤學(xué)生動(dòng)態(tài)，及時(shí)解決學(xué)生遇到的問題，在保證正常完成任務(wù)的前提下，完善專題學(xué)習(xí)。

三、總結(jié)

從項(xiàng)目設(shè)計(jì)、自由選題、專題研究和綜合考評(píng)四個(gè)方面改革實(shí)踐，有效提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，同時(shí)在與學(xué)生互學(xué)的過程中提高教學(xué)與科研能力，切實(shí)做到“教學(xué)相長”。

參考文獻(xiàn)：

趙力.“語音信號(hào)處理”課程改革與實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32（4）：26-27.

項(xiàng)目支持：河北省高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（ZD2018241、QN2018155）;2017河北省人口健康信息化工程技術(shù)研究中心開放課題;河北北方學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院二級(jí)學(xué)院綜合改革項(xiàng)目（XG201824、XG201817、XG201836、XG201815、XG201806）。