项目驱动模式的语音编码技术教学改革与探索

梁俊花 刘洋 赵志升 刘泉 徐婷

摘 要：语音编码技术是一门科研性、应用性较强的课程，针对目前存在的学时紧张、学生实践能力较弱、考评失准等问题，将项目式驱动学习在课堂教学中探索实践，充分调动学生积极性，培养自主学习和团队合作意识。

关键词：项目驱动式;自主学习;语音编码

一、引言

“语音编码技术”是以语音信号处理技术为基础，专向于语音编码应用的一门综合性学科，在高等学校电子信息类专业中是一门重要的专业选修课程，主要学习语音编码算法的基本概念、原理构造、典型应用、未来发展等。本课程的理论性和实践性都很强，其特点是：要求掌握的基础知识强，信号与系统和数字信号处理是本课程的理论基础;要求的数学知识多而且深，如概率统计和随机过程等;与其他学科及应用密切相关，如数字通信、计算机科学与技术、人工智能、模式识别、机器人等。

在实际的教学应用中，存在着以下问题：一是课程内容繁多与学时紧张的矛盾，大多数高校总学时为32学时，其中实验为8学时或更少，我校在通信工程专业设置的总学时为36学时，实验学时为0。语音编码技术科研性较强，原理、算法较多，单独借助板书绘制框图结构，费时费力，效率太低，而单独PPT多媒体演示，晦涩难懂的公式又很容易让学生失去兴趣，因此，有必要配以相应实验加强对课堂内容的稀释，同时提高实践应用能力，但这将带来较大的学时紧张问题。二是受多方面因素的影响，国内高等教育长期存在着“重理论，轻实践”的困局，导致学生对实践动手缺乏积极性和主动性。语音编码技术与当前热门的人工智能技术息息相关，技术的发展需要紧跟社会需求，如果学生单纯停留在理论学习，将理论与实践分离，长此以往，很难适应快速发展的社会需求，理论学习也将弱化并沦为应试的死记硬背，因此增加学生实践应用环节，提高综合应用所学知识解决实际问题的能力，是本课程教学改革的关键。三是传统的课程考核大多采用期末考试或论文提交形式，实践证明，这种方式很难客观准确地评价学生解决实际问题的能力。

二、项目驱动式教学的启动与运作

1. 学时分配

语音编码技术是一门前沿性、科研性和应用性并重的课程，在课程学时分配方面做如下调整：整个课程分为理论讲解、实验探索、专题研究三部分。其具体内容和课时分配如下表：

其中理论讲解主要是语音编码的基本概念、基本原理、算法框架介绍;实验探索是在MATLAB环境下，以软件自带语音数据或学生采集到的语音数据进行相应的应用演示;项目驱动式教学主要在专题研究部分开展。参阅相关的语音处理资料并结合本课程专向性的特点，选用李晔主编的《数字语音编码技术》作为主教材。

2. 具体实施

项目驱动式教学主要分为四部分：任务设计、自由选题、专题研究和综合考评。各阶段具体内容如下。

（1）项目设计根据教材内容分为9个方向，如表1所示。这部分只设定基本的教学目标，学生自主选择具体的实验内容，教师只做相应引导。任务安排需提前4个学时准备，教师在课堂上对各部分做简要介绍，学生根据基本的教学目标与要求，搜索相关科研资料，对实验内容进行初步了解。

（2）学生根据项目方向大小，自主决定人员构成，根据班级人数，每队平均6人左右，并推选一名队长，负责本团队的组织协调工作。具体项目选题学生可以根据各自的兴趣点及完成度选择，教师也可根据教学目标的基本要求，参与到学生队伍中，对学生组队情况进行建议和微调。这部分学生是主体，主要培养学生的自主钻研精神和团队合作意识。

（3）各组讨论制订初步的項目实施方案，在项目执行期间各小组成员进行任务分工，鉴于通信工程两班人员较多，各组推选1～2名学生，代表本组进行专题PPT汇报和答疑。通过这种展示汇报的方式，促进学生自主学习，并通过观察他人学习查找自己小组中存在的问题与不足，及时改进。教师在这个过程中跟进每个小组的任务情况，适时指导与评价。

（4）课程评价一直是大多数学生学习一门课程的关注点，因此一个客观准确的评价是对整个项目驱动教学的检验，也是调动学生积极性和主动性的有力突破口。本次评价在传统的“师评”基础上，尝试“自评互评师评”三结合的考评方式，具体做法：首先，小组内部根据组内每位同学的完成情况及在整个项目中的表现，对项目进行整体评分（自评）;其次，通过各组的汇报情况，小组间进行相互评分，以各组打分的平均成绩作为小组成绩的参考评分（互评）;最后，教师根据每组的项目完成情况进行整体评价，得到一个修正评分（师评）。增强考评的趣味性和实用性。

3. 实践中需要注意的问题

（1）解决学时与内容的矛盾。该课程没有实验学时，全部内容压缩到理论学时中，同时期中、期末考试占用4学时，使学时更加紧张，教学实践中需灵活调整学时分配。

（2）给学生更多的自主学习空间。“语音编码技术”课程设计科研性前沿性较强，需要充分考虑学生的主观能动性，把自主学习和课堂教学很好地结合起来。例如，在教学中，拿出一部分课时请学生站到讲台上介绍本组项目进展情况，并以PPT的形式做汇报总结，其他小组及教师根据汇报情况进行建议和评分。通过互动调动学生的积极性，也能更好地发现学生学习中存在的问题以及教学过程中存在的不足。

（3）加强实践动手能力的管理。基于项目驱动式的语音编码技术课程教学，打破理论与实践教学的界限，在真正意义上做到课堂授课为实际应用服务，实际应用的需求又反过来促进学生课堂听讲的质量。项目实施过程中持续追踪学生动态，及时解决学生遇到的问题，在保证正常完成任务的前提下，完善专题学习。

三、总结

从项目设计、自由选题、专题研究和综合考评四个方面改革实践，有效提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，同时在与学生互学的过程中提高教学与科研能力，切实做到“教学相长”。

参考文献：

赵力.“语音信号处理”课程改革与实践[J].电气电子教学学报，2010，32（4）：26-27.

项目支持：河北省高等学校科学技术研究项目（ZD2018241、QN2018155）;2017河北省人口健康信息化工程技术研究中心开放课题;河北北方学院信息科学与工程学院二级学院综合改革项目（XG201824、XG201817、XG201836、XG201815、XG201806）。