语音信号处理实验教学的创新与实践研究

王丹钰

摘要：随着高等教育的不断改革与发展，诸多教学方法与手段得到了优化与创新。对于“语音信号处理”这门课程而言，其理论性与实践性并重，同时相关技术发展速度快、工程应用性较强，因此需要教师转变传统的教学方式，为学生提供更为先进和优质的课程内容。本文即通过分析工程案例式教学、启发研讨式教学以及理实结合式教学三种教学方法，探析其在语音信号处理实验教学中的具体应用策略与措施。

关键词：语音信号处理;实验教学;创新;实践

中图分类号：G642;TN912.3   文献标识码：A   文章编号：1672-9129（2020）12-0030-01

“语音信号处理”是本科信息工程类专业学生的核心课程，包含了数字信号处理、随机信号分析等多方面的基础内容，是学生在该行业领域发展的基础学科。但是这门课程的教学具有较高的难度，一方面该课程知识点杂乱、难度跨度大，另一方面该课程涉及的内容与专业领域息息相关，因此学生在理解和知识建构上存在较大的困难，所以需要教师对其教学方法与模式进行优化和创新，以此提升教学的质量与效果。

1 开展工程案例式教学，强化原理掌握

在“语音信号处理”专业课程实验教学中，首先需要让学生掌握其基本理论相关的知识，其次则需要掌握理论基础上的工程技术能力。但是在进行理论教学阶段中，由于课程内容具有知识面涉及广、重点内容难以理解的问题，导致学生在学习时容易出现多种误区，在理解速度、知识内化时存在较多的障碍。基于此，教师则需要采用工程案例式教学方法，利用真实的工程案例作为教学诱导内容，结合学生学习的知识点进行讲述，则可以让学生在整体案例中获得相应知识的形象化反馈，进而加深学生的理解和认知建构。

例如在学习“短时分析技术”这一课程内容时，其作为语音编码、语音识别等技术应用的基础知识，是学生需要掌握的重要内容。由于该课程涉及时域、频域、倒谱域的不同方法，尤其针对短时平均过零率、能量、幅度、短时傅里叶变换、同态分析等内容，相关的原理与公式十分繁复，为了促进学生从整体架构上掌握相应的内容，于是笔者设计了“基音周期检测”案例。基音周期是本课中一个重要的参数，在工程实践中一般有三种不同的检测方法，因此在实际教学过程中，首先，笔者将该案例进行讲解与分析，针对一段语音信号，运用MATLAB程序将三种检测方法进行分别演示，并展示其检测结果。其次，要求学生根据案例演示的过程与成果展开讨论，总结短时分析技术的基本特征，并对其基本原理以及相关公式的应用进行深刻剖析，借助案例的呈现结果，让学生快速完成形象记忆。通过这样的教学方法，可以为学生正式开展实验教学奠定理论基础，让他们从实际案例中将知识点进行系统串联，进而完成有序建构。

2 利用启发研讨式教学，强化学生兴趣

在“语音信号处理”教学中，部分教师的教学理念依旧未能得到及时更新，一方面他们未能将学生作为课堂主体，导致学生的主动性难以得到展现;另一方面教师对于学生的兴趣和学习动机激发不足，学生的学习状态相对被动。基于该方面的问题，教师则可以借助启发研讨式教学方法，将研究与讨论作为教学的主要形态，同时利用问题作为启发点，诱导学生的求知欲与探索欲，进而让学生能够主动参与到实验探究之中，利用自身所掌握的知识，通过自己动手解决相应的问题。

例如在学习“说话人识别”这一课时，笔者就为学生设计了一次研讨课程，并将其教学流程划分为六个阶段。第一步，发布主题，在课程开始之前，笔者向学生发布该主题相关的参考资料，并引导学生自由结为4-6人小组，根据资料了解该主题项目。第二步，开展内容导学，笔者将本章内容进行精讲，并设置5个研究主题，要求各个小组依据兴趣和能力，各自认领一个主题展开研究。第三步，由学生自行根据研究主题，在实验室或课下进行研究和讨论，并通过资料搜集、整理完成探究项目的设计过程，借助编程完成仿真实现过程。第四步，在学生小组课下探究结束后，小组内部完成相应的研究报告与实验提纲，笔者根据学生提交的成果进行交流和分析，提出相应的建议与意见。第五步，开展主题研讨会，由小组内部选取代表进行实验成果汇报，以PPT、编程仿真程序以及实验报告为汇报内容，汇报完毕后同学展开讨论和提问，最后由笔者进行点评。第六步，进行最终的成绩评定，笔者结合各小组的汇报成果、实验探究过程以及思维、能力、品格等表现进行综合评判。

3 优化综合实践式教学，强化学生能力

在“语音信号处理”实验教学中，教师的工程实践经验与学生的学习效果有着直接的联系，作为教师不仅要承担起学生教学的责任，同时也要积极参与到大量实践工程与科研工作之中，通过丰富的实践经验为学生提供具备综合性的实验项目与资源素材。

在当前实验教学课程中，一般通过模块化的方式处理实验内容，将验证性、设计性实验进行了分离，虽然可以简化学生学习的过程，提高学生对基础原理的认知和理解，但是却忽视了综合性环境的错综复杂，让学生难以真正面对完整的项目试验，难以将不同的知识进行巧妙融合应用。因此，教师还需要掌握综合实践式教学方法，以学生的知识基础为基本依据，以教师的科研工作实践与相关素材为基本内容，采取小课题研究的形式，构建具有综合性、实践性的实验项目，比如线性预测声码器、孤立数字词识别等，让学生脱离模块，构建完整的实验探究观念。

综上所述，在当前“语音信号处理”实验教学中还存在着诸多问题与不足，为进一步改进和优化教学的模式与方法，需要教师掌握工程案例、启发研讨以及综合实践等教学方式，通过巧妙地设计与应用，为学生提供更优质的实验课程内容，让学生真正掌握本课程的相关知识与技能。

参考文献：

[1]梁瑞宇， 包永强， 唐闺臣，等. 语音信号处理实践课程的教学研究与改革[J]. 高教学刊， 2019， 000（013）：73-75.

[2]王小兰. 语音信号处理课程的教学改革研究[J]. 科技資讯， 2019， 017（005）：151-152.