語音信號處理實驗教學的創(chuàng)新與實踐研究

王丹鈺

摘要：隨著高等教育的不斷改革與發(fā)展，諸多教學方法與手段得到了優(yōu)化與創(chuàng)新。對于“語音信號處理”這門課程而言，其理論性與實踐性并重，同時相關(guān)技術(shù)發(fā)展速度快、工程應(yīng)用性較強，因此需要教師轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學方式，為學生提供更為先進和優(yōu)質(zhì)的課程內(nèi)容。本文即通過分析工程案例式教學、啟發(fā)研討式教學以及理實結(jié)合式教學三種教學方法，探析其在語音信號處理實驗教學中的具體應(yīng)用策略與措施。

關(guān)鍵詞：語音信號處理;實驗教學;創(chuàng)新;實踐

中圖分類號：G642;TN912.3?? 文獻標識碼：A?? 文章編號：1672-9129（2020）12-0030-01

“語音信號處理”是本科信息工程類專業(yè)學生的核心課程，包含了數(shù)字信號處理、隨機信號分析等多方面的基礎(chǔ)內(nèi)容，是學生在該行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的基礎(chǔ)學科。但是這門課程的教學具有較高的難度，一方面該課程知識點雜亂、難度跨度大，另一方面該課程涉及的內(nèi)容與專業(yè)領(lǐng)域息息相關(guān)，因此學生在理解和知識建構(gòu)上存在較大的困難，所以需要教師對其教學方法與模式進行優(yōu)化和創(chuàng)新，以此提升教學的質(zhì)量與效果。

1 開展工程案例式教學，強化原理掌握

在“語音信號處理”專業(yè)課程實驗教學中，首先需要讓學生掌握其基本理論相關(guān)的知識，其次則需要掌握理論基礎(chǔ)上的工程技術(shù)能力。但是在進行理論教學階段中，由于課程內(nèi)容具有知識面涉及廣、重點內(nèi)容難以理解的問題，導致學生在學習時容易出現(xiàn)多種誤區(qū)，在理解速度、知識內(nèi)化時存在較多的障礙?；诖?，教師則需要采用工程案例式教學方法，利用真實的工程案例作為教學誘導內(nèi)容，結(jié)合學生學習的知識點進行講述，則可以讓學生在整體案例中獲得相應(yīng)知識的形象化反饋，進而加深學生的理解和認知建構(gòu)。

例如在學習“短時分析技術(shù)”這一課程內(nèi)容時，其作為語音編碼、語音識別等技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)知識，是學生需要掌握的重要內(nèi)容。由于該課程涉及時域、頻域、倒譜域的不同方法，尤其針對短時平均過零率、能量、幅度、短時傅里葉變換、同態(tài)分析等內(nèi)容，相關(guān)的原理與公式十分繁復(fù)，為了促進學生從整體架構(gòu)上掌握相應(yīng)的內(nèi)容，于是筆者設(shè)計了“基音周期檢測”案例?；糁芷谑潜菊n中一個重要的參數(shù)，在工程實踐中一般有三種不同的檢測方法，因此在實際教學過程中，首先，筆者將該案例進行講解與分析，針對一段語音信號，運用MATLAB程序?qū)⑷N檢測方法進行分別演示，并展示其檢測結(jié)果。其次，要求學生根據(jù)案例演示的過程與成果展開討論，總結(jié)短時分析技術(shù)的基本特征，并對其基本原理以及相關(guān)公式的應(yīng)用進行深刻剖析，借助案例的呈現(xiàn)結(jié)果，讓學生快速完成形象記憶。通過這樣的教學方法，可以為學生正式開展實驗教學奠定理論基礎(chǔ)，讓他們從實際案例中將知識點進行系統(tǒng)串聯(lián)，進而完成有序建構(gòu)。

2 利用啟發(fā)研討式教學，強化學生興趣

在“語音信號處理”教學中，部分教師的教學理念依舊未能得到及時更新，一方面他們未能將學生作為課堂主體，導致學生的主動性難以得到展現(xiàn);另一方面教師對于學生的興趣和學習動機激發(fā)不足，學生的學習狀態(tài)相對被動。基于該方面的問題，教師則可以借助啟發(fā)研討式教學方法，將研究與討論作為教學的主要形態(tài)，同時利用問題作為啟發(fā)點，誘導學生的求知欲與探索欲，進而讓學生能夠主動參與到實驗探究之中，利用自身所掌握的知識，通過自己動手解決相應(yīng)的問題。

例如在學習“說話人識別”這一課時，筆者就為學生設(shè)計了一次研討課程，并將其教學流程劃分為六個階段。第一步，發(fā)布主題，在課程開始之前，筆者向?qū)W生發(fā)布該主題相關(guān)的參考資料，并引導學生自由結(jié)為4-6人小組，根據(jù)資料了解該主題項目。第二步，開展內(nèi)容導學，筆者將本章內(nèi)容進行精講，并設(shè)置5個研究主題，要求各個小組依據(jù)興趣和能力，各自認領(lǐng)一個主題展開研究。第三步，由學生自行根據(jù)研究主題，在實驗室或課下進行研究和討論，并通過資料搜集、整理完成探究項目的設(shè)計過程，借助編程完成仿真實現(xiàn)過程。第四步，在學生小組課下探究結(jié)束后，小組內(nèi)部完成相應(yīng)的研究報告與實驗提綱，筆者根據(jù)學生提交的成果進行交流和分析，提出相應(yīng)的建議與意見。第五步，開展主題研討會，由小組內(nèi)部選取代表進行實驗成果匯報，以PPT、編程仿真程序以及實驗報告為匯報內(nèi)容，匯報完畢后同學展開討論和提問，最后由筆者進行點評。第六步，進行最終的成績評定，筆者結(jié)合各小組的匯報成果、實驗探究過程以及思維、能力、品格等表現(xiàn)進行綜合評判。

3 優(yōu)化綜合實踐式教學，強化學生能力

在“語音信號處理”實驗教學中，教師的工程實踐經(jīng)驗與學生的學習效果有著直接的聯(lián)系，作為教師不僅要承擔起學生教學的責任，同時也要積極參與到大量實踐工程與科研工作之中，通過豐富的實踐經(jīng)驗為學生提供具備綜合性的實驗項目與資源素材。

在當前實驗教學課程中，一般通過模塊化的方式處理實驗內(nèi)容，將驗證性、設(shè)計性實驗進行了分離，雖然可以簡化學生學習的過程，提高學生對基礎(chǔ)原理的認知和理解，但是卻忽視了綜合性環(huán)境的錯綜復(fù)雜，讓學生難以真正面對完整的項目試驗，難以將不同的知識進行巧妙融合應(yīng)用。因此，教師還需要掌握綜合實踐式教學方法，以學生的知識基礎(chǔ)為基本依據(jù)，以教師的科研工作實踐與相關(guān)素材為基本內(nèi)容，采取小課題研究的形式，構(gòu)建具有綜合性、實踐性的實驗項目，比如線性預(yù)測聲碼器、孤立數(shù)字詞識別等，讓學生脫離模塊，構(gòu)建完整的實驗探究觀念。

綜上所述，在當前“語音信號處理”實驗教學中還存在著諸多問題與不足，為進一步改進和優(yōu)化教學的模式與方法，需要教師掌握工程案例、啟發(fā)研討以及綜合實踐等教學方式，通過巧妙地設(shè)計與應(yīng)用，為學生提供更優(yōu)質(zhì)的實驗課程內(nèi)容，讓學生真正掌握本課程的相關(guān)知識與技能。

參考文獻：

[1]梁瑞宇， 包永強， 唐閨臣，等. 語音信號處理實踐課程的教學研究與改革[J]. 高教學刊， 2019， 000（013）：73-75.

[2]王小蘭. 語音信號處理課程的教學改革研究[J]. 科技資訊， 2019， 017（005）：151-152.