數(shù)字語音處理全英語課程教學(xué)改革探索的論文
針對當(dāng)前數(shù)字語音處理課程采用全英語教學(xué)存在的問題，探索課程實施過程和考核方式的改革，提出在教學(xué)過程中合理運用參與式教學(xué)的具體方案，同時在教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃、教學(xué)手段使用、教學(xué)組織和課程考核方面進行改革，以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，提升學(xué)生對所學(xué)理論知識進行綜合運用的能力，增強學(xué)生的創(chuàng)新意識。
1 前言
數(shù)字語音處理是電子信息類本科專業(yè)的重要核心課程，是電子信息、自動控制、信息安全、通信工程等本科專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課。它是一門綜合性很強的交叉學(xué)科，涉及的領(lǐng)域非常廣泛，包括聲學(xué)、語音和語言學(xué)、信號處理、統(tǒng)計分析以及人工智能等，是信息科學(xué)中一個十分活躍的研究領(lǐng)域。
數(shù)字語音處理作為電子信息類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，在國內(nèi)外著名大學(xué)已經(jīng)得到廣泛開設(shè)。在移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能和大數(shù)據(jù)等相關(guān)技術(shù)的推動下，近年來數(shù)字語音處理技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展都非常迅速，新算法和成果層出不窮，很多新理論和新技術(shù)無法及時在中文教材中得到更新，傳統(tǒng)的中文課程教學(xué)很難緊跟技術(shù)發(fā)展的速度。這就要求在本領(lǐng)域從事教育、研究和開發(fā)的工作人員能夠站在國際化的高度來對相關(guān)理論、方法和技術(shù)進行學(xué)習(xí)和知識更新。
因此，為適應(yīng)學(xué)科和技術(shù)發(fā)展，數(shù)字語音處理課程教學(xué)開始出現(xiàn)由傳統(tǒng)的中文教學(xué)向雙語甚至全英語教學(xué)過渡的趨勢。相應(yīng)地，為了保證教學(xué)效果，對教學(xué)內(nèi)容的及時更新，就要求教師在教學(xué)過程中對傳統(tǒng)的教學(xué)方式有所突破。
另外，除了語音方面的專業(yè)知識外，數(shù)字語音處理課程還涉及大量的概念和數(shù)學(xué)公式，對學(xué)生的數(shù)學(xué)思維、計算和編程能力要求較高。因此，傳統(tǒng)的教師講授、學(xué)生聽講的課堂教學(xué)很難調(diào)動學(xué)生的積極性，達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。采用多媒體授課，教學(xué)信息量大，交互性強，但其無法在屏幕上保留較長的時間，整體性和連貫性比較差，若內(nèi)容設(shè)置不合適，極易形成“滿堂灌”的現(xiàn)象，難以有效地調(diào)動學(xué)生的積極性。
本文以全英語本科教學(xué)為例，將參與式等多種教學(xué)理念和英語教學(xué)引入數(shù)字語音處理課程的教學(xué)中，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式三個方面進行改革，以達(dá)到增強最終教學(xué)效果的目的。
2 教學(xué)內(nèi)容的改革
傳統(tǒng)課程教學(xué)的內(nèi)容大多是按照教材編排的章節(jié)進行組織和規(guī)劃的，這種方式會存在兩方面的不足：1)與實踐應(yīng)用相關(guān)的知識缺乏或不足;2)新技術(shù)更新不足。
以經(jīng)典教材文獻(xiàn)[2]為例，該教材的內(nèi)容主要分為四個部分：1)語音信號處理基礎(chǔ)知識;2)語音信號的時頻域表示和分析;3)語音參數(shù)估計算法;4)語音信號處理的應(yīng)用。雖然在基礎(chǔ)理論知識方面，該教材闡述得較好，但如果要把理論知識真正運用到語音信號的處理中來，還需要進行編程如c語言或者MATLAB的學(xué)習(xí)等。即使這些編程知識有專門的課程進行講解，但要求大多數(shù)本科學(xué)生能真正做到學(xué)以致用卻并不容易。對于數(shù)字語音處理這樣要求學(xué)生綜合能力較強的課程而言，在授課時適當(dāng)增加一些與實踐相結(jié)合的編程知識就顯得非常必要，如專門用于語音信號處理的MATLAB函數(shù)庫等。
另外，在新技術(shù)更新方面，任何教材都無法做到及時更新，這就要求授課教師能工作在相關(guān)領(lǐng)域的科研第一線，以保持能跟蹤到前沿技術(shù)且能夠用英語進行教學(xué)，因為大部分前沿技術(shù)最早是以英文文章形式發(fā)表的。
綜上，本文提出結(jié)合數(shù)字語音處理全英語課程的特點，在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計上進行以下三方面的改革。
1)適當(dāng)增加1～2課時的實踐應(yīng)用工具或編程實例的介紹，這樣有利于提高學(xué)生對所學(xué)理論知識的綜合運用能力。
2)傳統(tǒng)基礎(chǔ)理論知識與前沿技術(shù)相結(jié)合。在每一章節(jié)的最后都加入少部分前沿技術(shù)的介紹，便于讓學(xué)生了解語音領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情和研究興趣。
3)每一節(jié)課設(shè)計1～2個較簡單的知識點為學(xué)生自己授課內(nèi)容。這就要求教學(xué)方式上做相應(yīng)的改革，如下文介紹的多模式教學(xué)方式等，其具體教學(xué)效果將在下文做詳細(xì)闡述。
3 多模式的教學(xué)方法
全英語教學(xué)的目標(biāo)是通過使用全英語教學(xué)，使學(xué)生掌握數(shù)字語音處理的基礎(chǔ)理論和基本分析方法，培養(yǎng)學(xué)生的國際化視野，鼓勵學(xué)生用國際化思維分析和解決問題，最終培養(yǎng)能夠把握國際前沿的高質(zhì)量人才。
為了實現(xiàn)全英語教學(xué)的目標(biāo)，本文提出在教學(xué)內(nèi)容改革的基礎(chǔ)上對傳統(tǒng)的教學(xué)方法進行改革，引入多模式的教學(xué)方法，即在教學(xué)過程中考慮實際的教學(xué)內(nèi)容情況，綜合采用多種教學(xué)方法貫穿于整個學(xué)期的課程教學(xué)中。本文提出在傳統(tǒng)的參與式教學(xué)(如課堂提問、小組討論和任務(wù)驅(qū)動)方法的基礎(chǔ)上，引入自學(xué)研討、學(xué)期小項目、網(wǎng)絡(luò)互動等3種教學(xué)方法和手段，并將它們綜合運用到課堂教學(xué)中，以增強最終教學(xué)效果。下面對各種模式教學(xué)方法的具體實施方式進行闡述。
1)課堂提問：通過課堂提問、學(xué)生回答的方式對已經(jīng)講授的重要知識點進行復(fù)習(xí)鞏固;對新知識點在講解前也可適當(dāng)提問，使學(xué)生主動探索知識。
2)小組討論：對于重點和難點內(nèi)容，通過課堂小組討論來加深知識點的理解，活躍課堂氣氛。
3)任務(wù)驅(qū)動：通過布置作業(yè)和練習(xí)讓學(xué)生有任務(wù)感，除了可加深學(xué)生對知識點的理解和鞏固之外，也可在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任感。
4)自學(xué)研討(學(xué)生直接參與教學(xué))：安排部分學(xué)生通過自學(xué)就能掌握的知識點，以作業(yè)布置方式提前讓學(xué)生以小組形式進行自學(xué)研討，然后在課堂上派出小組學(xué)生代表進行講解，教師針對學(xué)生講解知識點中的錯誤以及重點和難點部分再做重點講解。通過學(xué)生親自參與教學(xué)的方式加強其對知識點的理解，提高其參與度，活躍課堂氣氛，同時也鍛煉了學(xué)生英語組織和表達(dá)能力。
5)學(xué)期小項目：為鞏固學(xué)生對所學(xué)知識學(xué)以致用的綜合能力，在學(xué)期中安排一些小項目，讓學(xué)生以小組的'方式協(xié)作完成，學(xué)期末進行小項目答辯。在答辯時，每位學(xué)生以幻燈片形式講解和DEMO演示的方式向老師和同學(xué)介紹自己在項目中所做的工作。
每個小組自主推選一名小組組長，組長除了介紹自己工作外，還負(fù)責(zé)各位同學(xué)在項目完成中的協(xié)調(diào)和分工、答辯時的項目總結(jié)等工作。答辯結(jié)束后，每位學(xué)生需提交一份在項目中自己完成的部分工作的技術(shù)報告，組長負(fù)責(zé)將組內(nèi)各位同學(xué)的報告整理成一份完整的項目文檔，存檔保存。該部分內(nèi)容還作為各位學(xué)生期末成績考核的重要依據(jù)。通過這種方式提高學(xué)生對課堂學(xué)習(xí)的專注度、任務(wù)感和責(zé)任感。
6)網(wǎng)絡(luò)互動：建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，通過該平臺進行教師和學(xué)生之間的互動、交流。
在教學(xué)實踐中，上述6種方法筆者都有運用到。從教學(xué)反饋情況來看，本文提出的參與式教學(xué)模式充分考慮了學(xué)習(xí)者立場，以學(xué)生為中心，根據(jù)實際需要，充分運用靈活多樣的教學(xué)手段，讓學(xué)生真正成為教學(xué)過程中的積極成分，使他們切實感受到成為學(xué)習(xí)主人的真正樂趣，使學(xué)生能深刻地領(lǐng)會和掌握所學(xué)的知識，并能將這種知識運用到實踐中。
4 考核方式的改革
針對數(shù)字語音處理課程的特點，傳統(tǒng)的課程考核方式以提交
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或?qū)A(chǔ)理論進行閉卷考試的形式為主。為鞏固學(xué)生對所學(xué)知識學(xué)以致用的綜合能力，筆者嘗試將課程考核分為5部分：出勤、課堂討論參與度、課后作業(yè)、學(xué)期小項目答辯、項目技術(shù)報告。分?jǐn)?shù)按百分制計算，各部分占比為5：10：10：50：25。其中，出勤分?jǐn)?shù)由點名情況確定;課堂討論根據(jù)教學(xué)進度來安排，但要求每位學(xué)生在課程結(jié)束前至少主動參與課堂活動3次以上，否則視為0分;課后作業(yè)以章為單位進行提交，授完一章內(nèi)容后的一周內(nèi)提交作業(yè);學(xué)期小項目答辯分?jǐn)?shù)綜合考慮各位學(xué)生完成情況、答辯與回答問題情況在答辯后確定，對于有主動深化探索的學(xué)生，提高其考核成績;答辯結(jié)束后，針對自己在項目中完成的部分工作，每位學(xué)生需提交一份技術(shù)報告。通過改革考核方式，消除學(xué)生抄襲論文現(xiàn)象和僥幸心理，引導(dǎo)學(xué)生重視自我學(xué)習(xí)與自主思考的能力，從而增強教與學(xué)的整體效果。
5 結(jié)語
如何使得全英語教學(xué)獲得采用中文進行教學(xué)時一樣精彩的課堂效果，是整門課程教學(xué)改革的關(guān)鍵。針對數(shù)字語音處理課程的特點，筆者通過對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方法進行改革，在傳統(tǒng)參與式教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，提出綜合采用多種教學(xué)方法和手段來達(dá)到引導(dǎo)學(xué)生主動思考，提升學(xué)習(xí)興趣和課堂參與度的效果。通過在學(xué)期中引入小項目及網(wǎng)絡(luò)互動的方式來強化實踐過程，鼓勵深化學(xué)習(xí)與探索精神。而采用英語教學(xué)則可以根據(jù)技術(shù)發(fā)展靈活更改教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生學(xué)到語音領(lǐng)域的前沿技術(shù)，并且英語教學(xué)也鍛煉了學(xué)生的英語水平，為學(xué)生以后在語音領(lǐng)域開展更深入的學(xué)習(xí)和研究奠定基礎(chǔ)。
通過兩年課程的教學(xué)實踐，從教學(xué)反饋和調(diào)查情況來看，學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情與思考能力有了很大提高，同時以考核方式的改革為指導(dǎo)，通過小項目形式的鍛煉，對所學(xué)理論知識進行綜合運用和創(chuàng)新能力也大大得到增強。除全英語課程的教學(xué)之外，本文中所提出的改革方案對于其他性質(zhì)相似的專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)也具有一定的借鑒意義。
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