数字语音处理全英语课程教学改革探索的论文
时间：2021-08-31针对当前数字语音处理课程采用全英语教学存在的问题，探索课程实施过程和考核方式的改革，提出在教学过程中合理运用参与式教学的具体方案，同时在教学内容规划、教学手段使用、教学组织和课程考核方面进行改革，以提高学生自主学习的积极性，提升学生对所学理论知识进行综合运用的能力，增强学生的创新意识。
1 前言
数字语音处理是电子信息类本科专业的重要核心课程，是电子信息、自动控制、信息安全、通信工程等本科专业的重要专业基础课。它是一门综合性很强的交叉学科，涉及的领域非常广泛，包括声学、语音和语言学、信号处理、统计分析以及人工智能等，是信息科学中一个十分活跃的研究领域。
数字语音处理作为电子信息类专业的一门专业基础课程，在国内外著名大学已经得到广泛开设。在移动互联网、人工智能和大数据等相关技术的推动下，近年来数字语音处理技术在国内外的发展都非常迅速，新算法和成果层出不穷，很多新理论和新技术无法及时在中文教材中得到更新，传统的中文课程教学很难紧跟技术发展的速度。这就要求在本领域从事教育、研究和开发的工作人员能够站在国际化的高度来对相关理论、方法和技术进行学习和知识更新。
因此，为适应学科和技术发展，数字语音处理课程教学开始出现由传统的中文教学向双语甚至全英语教学过渡的趋势。相应地，为了保证教学效果，对教学内容的及时更新，就要求教师在教学过程中对传统的教学方式有所突破。
另外，除了语音方面的专业知识外，数字语音处理课程还涉及大量的概念和数学公式，对学生的数学思维、计算和编程能力要求较高。因此，传统的教师讲授、学生听讲的课堂教学很难调动学生的积极性，达不到预期的教学效果。采用多媒体授课，教学信息量大，交互性强，但其无法在屏幕上保留较长的时间，整体性和连贯性比较差，若内容设置不合适，极易形成“满堂灌”的现象，难以有效地调动学生的积极性。
本文以全英语本科教学为例，将参与式等多种教学理念和英语教学引入数字语音处理课程的教学中，从教学内容、教学方法和考核方式三个方面进行改革，以达到增强最终教学效果的目的。
2 教学内容的改革
传统课程教学的内容大多是按照教材编排的章节进行组织和规划的，这种方式会存在两方面的不足：1)与实践应用相关的知识缺乏或不足;2)新技术更新不足。
以经典教材文献[2]为例，该教材的内容主要分为四个部分：1)语音信号处理基础知识;2)语音信号的时频域表示和分析;3)语音参数估计算法;4)语音信号处理的应用。虽然在基础理论知识方面，该教材阐述得较好，但如果要把理论知识真正运用到语音信号的处理中来，还需要进行编程如c语言或者MATLAB的学习等。即使这些编程知识有专门的.课程进行讲解，但要求大多数本科学生能真正做到学以致用却并不容易。对于数字语音处理这样要求学生综合能力较强的课程而言，在授课时适当增加一些与实践相结合的编程知识就显得非常必要，如专门用于语音信号处理的MATLAB函数库等。
另外，在新技术更新方面，任何教材都无法做到及时更新，这就要求授课教师能工作在相关领域的科研第一线，以保持能跟踪到前沿技术且能够用英语进行教学，因为大部分前沿技术最早是以英文文章形式发表的。
综上，本文提出结合数字语音处理全英语课程的特点，在教学内容的设计上进行以下三方面的改革。
1)适当增加1～2课时的实践应用工具或编程实例的介绍，这样有利于提高学生对所学理论知识的综合运用能力。
2)传统基础理论知识与前沿技术相结合。在每一章节的最后都加入少部分前沿技术的介绍，便于让学生了解语音领域的研究现状，激发他们的学习热情和研究兴趣。
3)每一节课设计1～2个较简单的知识点为学生自己授课内容。这就要求教学方式上做相应的改革，如下文介绍的多模式教学方式等，其具体教学效果将在下文做详细阐述。
3 多模式的教学方法
全英语教学的目标是通过使用全英语教学，使学生掌握数字语音处理的基础理论和基本分析方法，培养学生的国际化视野，鼓励学生用国际化思维分析和解决问题，最终培养能够把握国际前沿的高质量人才。
为了实现全英语教学的目标，本文提出在教学内容改革的基础上对传统的教学方法进行改革，引入多模式的教学方法，即在教学过程中考虑实际的教学内容情况，综合采用多种教学方法贯穿于整个学期的课程教学中。本文提出在传统的参与式教学(如课堂提问、小组讨论和任务驱动)方法的基础上，引入自学研讨、学期小项目、网络互动等3种教学方法和手段，并将它们综合运用到课堂教学中，以增强最终教学效果。下面对各种模式教学方法的具体实施方式进行阐述。
1)课堂提问：通过课堂提问、学生回答的方式对已经讲授的重要知识点进行复习巩固;对新知识点在讲解前也可适当提问，使学生主动探索知识。
2)小组讨论：对于重点和难点内容，通过课堂小组讨论来加深知识点的理解，活跃课堂气氛。
3)任务驱动：通过布置作业和练习让学生有任务感，除了可加深学生对知识点的理解和巩固之外，也可在一定程度上培养学生的责任感。
4)自学研讨(学生直接参与教学)：安排部分学生通过自学就能掌握的知识点，以作业布置方式提前让学生以小组形式进行自学研讨，然后在课堂上派出小组学生代表进行讲解，教师针对学生讲解知识点中的错误以及重点和难点部分再做重点讲解。通过学生亲自参与教学的方式加强其对知识点的理解，提高其参与度，活跃课堂气氛，同时也锻炼了学生英语组织和表达能力。
5)学期小项目：为巩固学生对所学知识学以致用的综合能力，在学期中安排一些小项目，让学生以小组的方式协作完成，学期末进行小项目答辩。在答辩时，每位学生以幻灯片形式讲解和DEMO演示的方式向老师和同学介绍自己在项目中所做的工作。
每个小组自主推选一名小组组长，组长除了介绍自己工作外，还负责各位同学在项目完成中的协调和分工、答辩时的项目总结等工作。答辩结束后，每位学生需提交一份在项目中自己完成的部分工作的技术报告，组长负责将组内各位同学的报告整理成一份完整的项目文档，存档保存。该部分内容还作为各位学生期末成绩考核的重要依据。通过这种方式提高学生对课堂学习的专注度、任务感和责任感。
6)网络互动：建立网络教学平台，通过该平台进行教师和学生之间的互动、交流。
在教学实践中，上述6种方法笔者都有运用到。从教学反馈情况来看，本文提出的参与式教学模式充分考虑了学习者立场，以学生为中心，根据实际需要，充分运用灵活多样的教学手段，让学生真正成为教学过程中的积极成分，使他们切实感受到成为学习主人的真正乐趣，使学生能深刻地领会和掌握所学的知识，并能将这种知识运用到实践中。
4 考核方式的改革
针对数字语音处理课程的特点，传统的课程考核方式以提交
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或对基础理论进行闭卷考试的形式为主。为巩固学生对所学知识学以致用的综合能力，笔者尝试将课程考核分为5部分：出勤、课堂讨论参与度、课后作业、学期小项目答辩、项目技术报告。分数按百分制计算，各部分占比为5：10：10：50：25。其中，出勤分数由点名情况确定;课堂讨论根据教学进度来安排，但要求每位学生在课程结束前至少主动参与课堂活动3次以上，否则视为0分;课后作业以章为单位进行提交，授完一章内容后的一周内提交作业;学期小项目答辩分数综合考虑各位学生完成情况、答辩与回答问题情况在答辩后确定，对于有主动深化探索的学生，提高其考核成绩;答辩结束后，针对自己在项目中完成的部分工作，每位学生需提交一份技术报告。通过改革考核方式，消除学生抄袭论文现象和侥幸心理，引导学生重视自我学习与自主思考的能力，从而增强教与学的整体效果。
5 结语
如何使得全英语教学获得采用中文进行教学时一样精彩的课堂效果，是整门课程教学改革的关键。针对数字语音处理课程的特点，笔者通过对教学内容、教学方法和考核方法进行改革，在传统参与式教学方法的基础上，提出综合采用多种教学方法和手段来达到引导学生主动思考，提升学习兴趣和课堂参与度的效果。通过在学期中引入小项目及网络互动的方式来强化实践过程，鼓励深化学习与探索精神。而采用英语教学则可以根据技术发展灵活更改教学内容，使学生学到语音领域的前沿技术，并且英语教学也锻炼了学生的英语水平，为学生以后在语音领域开展更深入的学习和研究奠定基础。
通过两年课程的教学实践，从教学反馈和调查情况来看，学生自主学习的热情与思考能力有了很大提高，同时以考核方式的改革为指导，通过小项目形式的锻炼，对所学理论知识进行综合运用和创新能力也大大得到增强。除全英语课程的教学之外，本文中所提出的改革方案对于其他性质相似的专业基础课程的教学也具有一定的借鉴意义。
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