語音信號處理實驗教學的創新與實踐研究

王丹鈺

摘要：隨著高等教育的不斷改革與發展，諸多教學方法與手段得到了優化與創新。對于“語音信號處理”這門課程而言，其理論性與實踐性并重，同時相關技術發展速度快、工程應用性較強，因此需要教師轉變傳統的教學方式，為學生提供更為先進和優質的課程內容。本文即通過分析工程案例式教學、啟發研討式教學以及理實結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用策略與措施。

關鍵詞：語音信號處理;實驗教學;創新;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學生的核心課程，包含了數字信號處理、隨機信號分析等多方面的基礎內容，是學生在該行業領域發展的基礎學科。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容與專業領域息息相關，因此學生在理解和知識建構上存在較大的困難，所以需要教師對其教學方法與模式進行優化和創新，以此提升教學的質量與效果。

1 開展工程案例式教學，強化原理掌握

在“語音信號處理”專業課程實驗教學中，首先需要讓學生掌握其基本理論相關的知識，其次則需要掌握理論基礎上的工程技術能力。但是在進行理論教學階段中，由于課程內容具有知識面涉及廣、重點內容難以理解的問題，導致學生在學習時容易出現多種誤區，在理解速度、知識內化時存在較多的障礙。基于此，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容，結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知識的形象化反饋，進而加深學生的理解和認知建構。

例如在學習“短時分析技術”這一課程內容時，其作為語音編碼、語音識別等技術應用的基礎知識，是學生需要掌握的重要內容。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、同態分析等內容，相關的原理與公式十分繁復，為了促進學生從整體架構上掌握相應的內容，于是筆者設計了“基音周期檢測”案例。基音周期是本課中一個重要的參數，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程序將三種檢測方法進行分別演示，并展示其檢測結果。其次，要求學生根據案例演示的過程與成果展開討論，總結短時分析技術的基本特征，并對其基本原理以及相關公式的應用進行深刻剖析，借助案例的呈現結果，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，讓他們從實際案例中將知識點進行系統串聯，進而完成有序建構。

2 利用啟發研討式教學，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;另一方面教師對于學生的興趣和學習動機激發不足，學生的學習狀態相對被動。基于該方面的問題，教師則可以借助啟發研討式教學方法，將研究與討論作為教學的主要形態，同時利用問題作為啟發點，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的問題。

例如在學習“說話人識別”這一課時，筆者就為學生設計了一次研討課程，并將其教學流程劃分為六個階段。第一步，發布主題，在課程開始之前，筆者向學生發布該主題相關的參考資料，并引導學生自由結為4-6人小組，根據資料了解該主題項目。第二步，開展內容導學，筆者將本章內容進行精講，并設置5個研究主題，要求各個小組依據興趣和能力，各自認領一個主題展開研究。第三步，由學生自行根據研究主題，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計過程，借助編程完成仿真實現過程。第四步，在學生小組課下探究結束后，小組內部完成相應的研究報告與實驗提綱，筆者根據學生提交的成果進行交流和分析，提出相應的建議與意見。第五步，開展主題研討會，由小組內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、品格等表現進行綜合評判。

3 優化綜合實踐式教學，強化學生能力

在“語音信號處理”實驗教學中，教師的工程實踐經驗與學生的學習效果有著直接的聯系，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容，將驗證性、設計性實驗進行了分離，雖然可以簡化學生學習的過程，提高學生對基礎原理的認知和理解，但是卻忽視了綜合性環境的錯綜復雜，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，以學生的知識基礎為基本依據，以教師的科研工作實踐與相關素材為基本內容，采取小課題研究的形式，構建具有綜合性、實踐性的實驗項目，比如線性預測聲碼器、孤立數字詞識別等，讓學生脫離模塊，構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，為進一步改進和優化教學的模式與方法，需要教師掌握工程案例、啟發研討以及綜合實踐等教學方式，通過巧妙地設計與應用，為學生提供更優質的實驗課程內容，讓學生真正掌握本課程的相關知識與技能。

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.

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