項目驅動模式的語音編碼技術教學改革與探索

梁俊花 劉洋 趙志升 劉泉 徐婷

摘 要：語音編碼技術是一門科研性、應用性較強的課程，針對目前存在的學時緊張、學生實踐能力較弱、考評失準等問題，將項目式驅動學習在課堂教學中探索實踐，充分調動學生積極性，培養(yǎng)自主學習和團隊合作意識。

關鍵詞：項目驅動式;自主學習;語音編碼

一、引言

“語音編碼技術”是以語音信號處理技術為基礎，專向于語音編碼應用的一門綜合性學科，在高等學校電子信息類專業(yè)中是一門重要的專業(yè)選修課程，主要學習語音編碼算法的基本概念、原理構造、典型應用、未來發(fā)展等。本課程的理論性和實踐性都很強，其特點是：要求掌握的基礎知識強，信號與系統(tǒng)和數字信號處理是本課程的理論基礎;要求的數學知識多而且深，如概率統(tǒng)計和隨機過程等;與其他學科及應用密切相關，如數字通信、計算機科學與技術、人工智能、模式識別、機器人等。

在實際的教學應用中，存在著以下問題：一是課程內容繁多與學時緊張的矛盾，大多數高校總學時為32學時，其中實驗為8學時或更少，我校在通信工程專業(yè)設置的總學時為36學時，實驗學時為0。語音編碼技術科研性較強，原理、算法較多，單獨借助板書繪制框圖結構，費時費力，效率太低，而單獨PPT多媒體演示，晦澀難懂的公式又很容易讓學生失去興趣，因此，有必要配以相應實驗加強對課堂內容的稀釋，同時提高實踐應用能力，但這將帶來較大的學時緊張問題。二是受多方面因素的影響，國內高等教育長期存在著“重理論，輕實踐”的困局，導致學生對實踐動手缺乏積極性和主動性。語音編碼技術與當前熱門的人工智能技術息息相關，技術的發(fā)展需要緊跟社會需求，如果學生單純停留在理論學習，將理論與實踐分離，長此以往，很難適應快速發(fā)展的社會需求，理論學習也將弱化并淪為應試的死記硬背，因此增加學生實踐應用環(huán)節(jié)，提高綜合應用所學知識解決實際問題的能力，是本課程教學改革的關鍵。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，實踐證明，這種方式很難客觀準確地評價學生解決實際問題的能力。

二、項目驅動式教學的啟動與運作

1. 學時分配

語音編碼技術是一門前沿性、科研性和應用性并重的課程，在課程學時分配方面做如下調整：整個課程分為理論講解、實驗探索、專題研究三部分。其具體內容和課時分配如下表：

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;實驗探索是在MATLAB環(huán)境下，以軟件自帶語音數據或學生采集到的語音數據進行相應的應用演示;項目驅動式教學主要在專題研究部分開展。參閱相關的語音處理資料并結合本課程專向性的特點，選用李曄主編的《數字語音編碼技術》作為主教材。

2. 具體實施

項目驅動式教學主要分為四部分：任務設計、自由選題、專題研究和綜合考評。各階段具體內容如下。

（1）項目設計根據教材內容分為9個方向，如表1所示。這部分只設定基本的教學目標，學生自主選擇具體的實驗內容，教師只做相應引導。任務安排需提前4個學時準備，教師在課堂上對各部分做簡要介紹，學生根據基本的教學目標與要求，搜索相關科研資料，對實驗內容進行初步了解。

（2）學生根據項目方向大小，自主決定人員構成，根據班級人數，每隊平均6人左右，并推選一名隊長，負責本團隊的組織協(xié)調工作。具體項目選題學生可以根據各自的興趣點及完成度選擇，教師也可根據教學目標的基本要求，參與到學生隊伍中，對學生組隊情況進行建議和微調。這部分學生是主體，主要培養(yǎng)學生的自主鉆研精神和團隊合作意識。

（3）各組討論制訂初步的項目實施方案，在項目執(zhí)行期間各小組成員進行任務分工，鑒于通信工程兩班人員較多，各組推選1～2名學生，代表本組進行專題PPT匯報和答疑。通過這種展示匯報的方式，促進學生自主學習，并通過觀察他人學習查找自己小組中存在的問題與不足，及時改進。教師在這個過程中跟進每個小組的任務情況，適時指導與評價。

（4）課程評價一直是大多數學生學習一門課程的關注點，因此一個客觀準確的評價是對整個項目驅動教學的檢驗，也是調動學生積極性和主動性的有力突破口。本次評價在傳統(tǒng)的“師評”基礎上，嘗試“自評互評師評”三結合的考評方式，具體做法：首先，小組內部根據組內每位同學的完成情況及在整個項目中的表現(xiàn)，對項目進行整體評分（自評）;其次，通過各組的匯報情況，小組間進行相互評分，以各組打分的平均成績作為小組成績的參考評分（互評）;最后，教師根據每組的項目完成情況進行整體評價，得到一個修正評分（師評）。增強考評的趣味性和實用性。

3. 實踐中需要注意的問題

（1）解決學時與內容的矛盾。該課程沒有實驗學時，全部內容壓縮到理論學時中，同時期中、期末考試占用4學時，使學時更加緊張，教學實踐中需靈活調整學時分配。

（2）給學生更多的自主學習空間。“語音編碼技術”課程設計科研性前沿性較強，需要充分考慮學生的主觀能動性，把自主學習和課堂教學很好地結合起來。例如，在教學中，拿出一部分課時請學生站到講臺上介紹本組項目進展情況，并以PPT的形式做匯報總結，其他小組及教師根據匯報情況進行建議和評分。通過互動調動學生的積極性，也能更好地發(fā)現(xiàn)學生學習中存在的問題以及教學過程中存在的不足。

（3）加強實踐動手能力的管理。基于項目驅動式的語音編碼技術課程教學，打破理論與實踐教學的界限，在真正意義上做到課堂授課為實際應用服務，實際應用的需求又反過來促進學生課堂聽講的質量。項目實施過程中持續(xù)追蹤學生動態(tài)，及時解決學生遇到的問題，在保證正常完成任務的前提下，完善專題學習。

三、總結

從項目設計、自由選題、專題研究和綜合考評四個方面改革實踐，有效提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，同時在與學生互學的過程中提高教學與科研能力，切實做到“教學相長”。

參考文獻：

趙力.“語音信號處理”課程改革與實踐[J].電氣電子教學學報，2010，32（4）：26-27.

項目支持：河北省高等學校科學技術研究項目（ZD2018241、QN2018155）;2017河北省人口健康信息化工程技術研究中心開放課題;河北北方學院信息科學與工程學院二級學院綜合改革項目（XG201824、XG201817、XG201836、XG201815、XG201806）。