“语音信号处理”课程教学改革与实践
语音信号处理实践课程的教学研究与改革

2019年13期博士论坛高教学刊语音信号处理实践课程的教学研究与改革*梁瑞宇,包永强,唐闺臣,王青云(南京工程学院信息与通信工程学院,江苏南京211167)引言随着人工智能领域的飞速发展,语音已经成为一种重要的人机交互手段。
为了让相关专业学生在未来的竞争中更有优势,很多高校都开设了语音信号处理相关课程。
但是,语音信号处理作为信息处理专业的一门重要的专业课,所涉及的理论知识较多,是一门理论性强、实用面广、内容新、难度大的交叉学科。
因此,该课程的设置必然不同于以往其它课程。
目前,各高校开设的语音信号处理的课程主要是理论课和实验课,鲜有高校开设综合性的实践课程,如课程设计,综合实训等。
但是,高等工程教育是培养本科工程技术人才的主要渠道,而最能让学生学习到工程设计知识和锻炼动手能力的实践类课程成为培养工程技术人才的关键环节。
因此,随着工程教育理念的逐步推广,此类课程必然会有逐步增加。
在此背景下,本文结合多年语音信号处理教授经验,提出一种语音信号处理类实践课程的开设方法和建设思路。
课程的目的在于加深学生对语音信号处理知识的理解,开发学生的创新思维,同时锻炼学生科技论文的撰写能力,培养学生的语音信号处理工程项目开发能力。
一、课程设置难点(一)知识面广且关联性强语音信号处理是信号与信息处理方向的一门重要的专业课。
从几十年发展来看,语音信号处理涉及的应用包括语音识别、说话人识别、情感识别、语音增强、声源定位、语音合成、语音编码等。
围绕着这些应用,该课程还会涉及一些相关理论,如矢量量化、隐马尔科夫模型、高斯混合模型,支撑向量机等。
由此可知,其涉及的相关专业课主要包括数字信号处理和信号与线性系统,辅助课程包括C/C++程序设计、高等数学、复变函数等。
因此,如何激发学生的学习兴趣,从枯燥的理论中升华出来,是提升课堂教学质量的关键。
(二)有限课时与工程教育间的矛盾从提升学生的工程实践能力的角度考虑,课设的课题不能简单,需要有一定的工程背景和实用价值。
对语音信号处理课程改革的探索

1引言语音信号处理课程面向信号与信息处理、电路与系统、通信与电子工程等学科有关专业的高年级学生开设,主要学习语音信号处理的原理、重要应用以及最新研究动态。
经过多年的教学实践,笔者认为有必要对本课程教学改革进行认真总结,发扬成绩,弥补不足,以期取得更大的成效。
2改革的内容改革的总体思路可以概括为“坚持理论教学创新,加强实验环节教学,注重科研联系教学,配合相关学科整合优化”,按照这样的思路,在学时安排、理论教学设计、实验教学设计、学科考核等多方面深化教学改革并实施教学实践。
2.1课程特点本课程的理论性和实践性都很强,其特点是:①要求的数学知识多而且深,如概率统计、随机过程等;②要求掌握的基础知识强,信号与系统、数字信号处理是本课程的理论基础;③与其他学科及应用密切相关,如通信、计算机、人工智能、模式识别、神经网络等。
因为上述特点,学生在初学该课程时,往往对语音信号处理的理论不够理解,更不知如何将各种复杂的算法应用到实际的通信与信息系统中,所以缺乏学习的主动性和积极性,学习效果差。
2.2坚持理论教学创新“语音信号处理”课程的理论教学应力求系统地反映语音信号处理的基本原理与方法,以及该领域的新的研究成果,使之既能满足学生学习的需要,又能反映出近年来国内外某些具有代表性的研究新成果。
因此,理论教学应紧密联系实际,不仅有基础理论,而且还有基本原理和实际系统应用,同时,理论教学方式要有所创新,应结合教学及科研实践的体会,力求以尽可能简明、通俗的方式,深入浅出、通俗易懂地将这门学科的知识教授给学生。
除了理论教学的内容,理论教学的手段也需要不断更新。
运用现代计算机技术和信息技术,改变传统的教学方式,进行课程建设,提高课堂教学效果,增强学习实用性,可以让学生理解和掌握更多的知识点。
例如,在讲授VQ、HMM时会涉及到大量的算法,算法流程用多媒体教学更容易讲明白,学生对图示的流程也易于接受。
另外,在讲语音合成、语音识别的时候完全可以利用软件编程实现,让学生直接感受语音信号处理的应用。
语音信号处理实验的教学改革

语音信号处理实验的教学改革作者:王小兰来源:《科教导刊·电子版》2020年第11期摘要语音信号处理实验是在MATLAB环境下进行的仿真,针对当前语音信号处理实验教学的现状,在此基础上,文章根据语音信号实验教学的实际效果以及综合培养学生的分析仿真编程能力,对实验内容增加了语音信号处理的时域分析实验,能让学生实际看到或者听到语音信号处理的相关结果与图谱,对实验进行了探索性的实践改革。
关键词语音信号实验教学改革中图分类号:G642 文献标识码:A随着AI人工智能的高速发展,已经不再局限于人与人之间的沟通,智能领域和人机对话也开始进行语言交互。
众所周知,人机交互是人工智能领域不可或缺的组成部分,人机交互能完成的前提条件是可进行基本的语音识别与合成,而实现语音识别与合成的基础学科是语音信号处理,它是一门新兴的边缘学科,是语音学与数字信号处理两个学科相结合的产物。
语音信号处理的发展依赖于人工智能等学科的发展,而语音信号处理技术的进步也会促进人工智能等领域的进步。
俨然,语音信号处理已成为科学研究领域的研究热点。
语音信号处理是以语音语言学和数字信号处理等为基础的涉及面很广的交叉学科,同时也是一个跨学科的综合性应用研究领域,研究涉及到一系列前沿课题。
语音信号处理以语音为研究对象,涉及语言学、生理学、心理学、人工智能和模式识别等多项研究领域,主要内容包括语音的识别与合成、语音编码以及说话人的识别等。
目前高校中的语音信号处理课程主要从基础理论、算法实现及实际应用等几个方面来展开教学。
由于该课程的理论涵盖面广、理论与概念相对抽象、数学公式推导较多,学生学习理论知识会显得枯燥难懂,因此,课程理论和实际应用的有机结合就显得尤为关键。
实践环节对于理论的理解与掌握起着主导作用,因此,语音信号处理实验也是一项重要的教学环节,实验课程的开设与改革是一个值得探索的课题。
1语音信号处理实验教学现状1.1基础验证性实验该实验教学的研究与改进是根据实际的理论教学现状和教学效果进行的,现在的语音信号处理实验主要是基于MATLAB的仿真实验,理论课时有40学时,实验共有3个实验,总计8个学时。
语音信号处理实验教学探索

1 . 编写 实验 教 材
教材是教学过程 的基 石, 现 有的语音信号处 理理论教 材比 较 丰富, 但是实验 教材非常少, 主要可以分为两大类 : 一类教材
围绕着各部分 理论 内容基于MA T L A B 进行验证 实验 ; 另一类教
( 项 目编 号: 1 2 A 0 5 7 ) 的研 究成 果 。
中图分类号 : G6 4 2 . 4 2 3
文献标 识码 : A
文章编号: 1 0 0 7 — 0 0 7 9( 2 0 1 3 ) 3 4 — 0 1 4 3 — 0 2
语 音信 号处理 是研 究语 音的数 字化 处理 方法和技 术 的一 门学科 , 是一 门既传统 而又前沿 的交叉学科。目前各高等院校信 息 类专业开设 的 “ 语 音信号处 理” 课 程包含理论 和实验两个环 节。 理论 讲 授部分主要通过 多媒 体或传统教学手段系统讲解基 础 知识 。 实验环节 主要通过 上机 编程进行验证 或综合 性实验。 由于本课程 以数 字信号处理 的理论体系为基础 , 所 以理论环节 经 过多 轮教学 实践改革 之后 日渐成熟 、 完善。 但 是长期 以来 由
上 主要可 以分为以下 两种类 别 : 一是 科研学 术型 ; 二是 工程应
验 教学过 程主要 围绕基 础理论展 开, 内容 陈旧。上述 问题 只能 通 过不 断拓 展实验 教学 内容 , 革新 实验教学 方法解 决。由于各 高校 自身定位不同, 办学条件和人才培养 目标也存 在差异 , 湖南 理 工学院从实验 教学的理论深度 、 广度 和侧重点等多方面进行 了探索 , 通过 在本校 的教学实 践 , 总结 出一 些既符 合工程 应用 型人才培养需要, 又兼 顾学 术发 展要求 的实验教学方 法。
基于语音信号的数字信号处理课程实验教学改革

总 第 2 2 1 期
实验教学与课程建设
中 围现代教唷装 备
S C S N N 1 1 6 7 2 — 1 4 3 8 49 94 / " I "
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基于语音信号的数字信号处理课程实验教学改革
林 剑 辉
北京林业大学工学院 北京 1 0 0 0 8 3
摘 要 :针对 当前数 字信 号处理课程 中存在 的 问题 ,探索对 实验 内容 ,实验环 节设计 以及实验考核方式 的改革,通过 引入
Abs t r a c t :Foc us on t he p r o bl e m of e x pe r i me n t t e a c hi n g i n Di gi t a l Si gn a l Pr o c e s s i n g c o u r s e ,t he r e f o r m i n c l u di n g e xp e r i me nt c o nt e n t ,
e x p e i r me n t t e a c h i n g , i t wi l l i n c r e a s e t h e s t u d e n t s ’ u n d e r s t nd a i n g a n d e n c o u r a g e s t u d y i n i t i a t i v e o n t h e Di g i al t S i g n a l P r o c e s s i n g c o u r s e .
e x p e i r me n t s t e p a n d e v a l u a t i o n mo d e l w a s e x p l o r e d . T h e v o i c e s i g n a l w a s i n t r o d u c e d a s e x p e i r me n t a l o b j e c t i vn t w a s e n h a n c e d . he T e x p e r i me n t s t e p a n d e v a l u a t i o n mo d e l w a s r e ・ d e s i g n e d f o r d e v e l o p i n g n a e x p e i r m e n t p r o j e c t . Af t e r c o mp a r i n g w i t h r t a d i t i o n a l
信号与系统课内实验教学方式改革与实践

信号与系统课内实验教学方式改革与实践1. 引言1.1 背景介绍信号与系统课程是电子信息类专业中的重要课程之一,其教学内容涉及信号的产生、传输、处理以及系统的分析和设计等方面。
传统的信号与系统课内实验教学方式主要以实验指导书为主,学生在实验室中按照指导书的步骤进行实验操作。
这种方式存在着一些问题,比如实验内容单一、缺乏趣味性、难以激发学生的学习兴趣等。
为了提高信号与系统课内实验教学的效果,需要对传统的教学方式进行改革和创新。
通过引入新的教学理念和方法,可以激发学生的学习积极性,提高他们的实验能力和创新意识。
在实践中,教师可以采用项目式教学、问题驱动教学等方式,让学生在实践中探索和实践,从而更好地掌握课程的核心知识和技能。
通过改革与实践,我们可以更好地培养学生的综合能力,增强他们的实践能力和创新能力,为他们未来的学习和工作打下良好的基础。
【2000字】1.2 问题提出传统的信号与系统课内实验教学方式存在一些问题,主要表现在实验内容和方法的单一性,无法激发学生的探究和创新精神;实验设备和环境落后,无法体现现代科技发展的特点;实验结果的呈现方式单一,难以吸引学生的注意力和兴趣。
这些问题使得学生对实验课程缺乏兴趣和动力,影响了他们的学习效果和科研能力的培养。
需要对信号与系统课内实验教学方式进行改革与创新,寻求更加有效的教学方法,激发学生的学习兴趣和积极性,提高实验教学的效果和质量。
1.3 研究意义信号与系统课内实验教学方式的改革与实践具有重要的研究意义。
传统的实验教学方式在一定程度上无法满足学生的需求,存在着教学内容与学生实际需求不匹配的问题。
随着科技的发展和社会的进步,新的教学方式和方法不断涌现,我们有必要探索更加有效的实验教学方式,以提高教学质量和教学效果。
信号与系统作为重要的基础课程,对学生后续学习和发展具有重要意义,因此改革实验教学方式对于培养学生的创新能力和实践能力具有积极的促进作用。
通过对信号与系统课内实验教学方式进行改革和实践,可以为其他相关课程的教学方式改革提供借鉴和参考,促进整个教学体系的不断完善和创新发展。
信号分析与处理实验课程思政教学改革实践

信号分析与处理实验课程思政教学改革实践信号分析与处理实验课程思政教学改革实践随着教育改革不断深入,高校的思政教育也逐渐受到重视。
作为工科专业的一门实践课程,信号分析与处理实验课程也不能例外。
为了使这门实践课程更好地融入思政教育,我们进行了一系列的教学改革实践。
一、教学目标的重新定位信号分析与处理实验课程原本注重学生对信号分析与处理的基本概念和技能的掌握。
然而,在改革之前,我们意识到这门课程也具有丰富的思想内涵。
因此,我们将目标重新定位为培养学生的创新思维、团队合作能力和实践能力。
通过实践操作的过程,学生将能够自主思考,通过团队合作来解决实际问题,提高他们的创新意识和能力。
二、引入案例教学为了使学生更好地理解信号分析与处理的实际应用,我们引入了案例教学。
在课堂上,我们讲解了一些典型的实际案例,并引导学生讨论如何通过信号分析和处理技术解决相关问题。
通过实践操控实验设备,学生能够亲自体会到数据采集和信号处理的过程,更好地理解课程中的理论知识。
三、团队合作实践为了培养学生的团队合作精神和实践能力,我们将实验课程设计为小组协作的形式。
学生分成小组,每个小组负责完成一个完整的信号分析与处理实验项目。
在这个过程中,学生将亲自分工,共同协作实施实验、数据采集和数据处理。
通过团队的合作互助,学生不仅能够学习到知识,还能提高他们的团队合作能力。
四、实践课程与社会实际的结合为了使课程真正贴近社会实际,我们积极与科研机构和企业进行合作。
在实验课程中,我们邀请相关领域的专家来给学生讲解实际问题,并指导学生进行解决方案的设计和实施。
通过与实际案例的结合,学生能够更好地理解信号分析与处理的重要性,并且能够将课堂所学知识应用到解决实际问题上。
五、定期评估和反馈课程改革实践过程中,我们定期组织学生进行课程评估。
通过学生的反馈和建议,我们能够及时了解到他们对课程的理解和反应。
同时,我们也会根据学生的评估结果,针对问题进行改进和调整,以使课程不断适应学生的需求和发展。
人工智能时代“语音信号处理”课程改革

edu.cn
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电气电子教学学报
第 42卷
应用于实际问题或科学研究Байду номын сангаас能力和意识。
1 传统“语音信号处理”课程的结构及特点
“语音信号处理”课程主要包括三部分内容:① 语音信号处理基础:了解语音信号处理的发展概况, 掌握语音产生的过程及信号的特性,了解语音信号 产生的数字模 型。② 语 音 信 号 的 分 析:首 先 讲 授 时 域分析,包括经典的短时能量、过零和相关分析,然 后针对语音信号的短时平稳特性,进行短时傅里叶 分析。为了能从信号中分离出声门激励信号和声道 冲击响应,需要进行同态滤波及倒谱分析。这些分 析都是非参数化方法,在此基础上,学习由过去若干 个语音信号的抽样组合来预测信号,掌握线性预测 这种参数模型分析方法。在此基础上,讲授重要的 一种隐马尔科夫模型,这种统计信号模型在语音识 别应用中有非常重要的作用。信号要进行存储和传 输,矢量量化是一种极其重要的信号压缩方法。③ 语音信号处理技术与应用:掌握了以上语音信号处 理的基本分析和建模方法,可以将其发展到语音编 码、合成、识别和增强等应用领域。
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第一部 分主要介绍语 音信号处理 的基础 知识,包 括语音产 顾性介 绍。 由于声 码器和 混合 编码 是针对 语音 信号而提 出的, 生 的过程、语音信号 的特性、语音产生 的数 字模 型以及语音感 其编码思想 反映了语音 的特性 ,同前两 部分有联 系密切,因而 知,其中重点是语音产生 的数 字模 型。 因为后 续的分析和 处理 将重点放在 声码 器技术及混合 编码 部分。
音 信 号 分析 及 语 音 信 号 处 理 技 术 与应 用 等 三 部 分 ,重 点 是 语 音 但是能够 使学生在 信号与系统的观点 上充分理解 语音产 生的过 信号产生的数学模 型、线性预 测分析 和语音 编码。课 程 的教学 程 ,为 后 续 内容 的 学 习打 下扎 实 的 基 础 。
一
第三部分 是语 音信号 的各种 处理及应用 ,包括基音提取与
共振 峰估值 、语音 编码、语 音识 别、说话人识 别及语 音增强 。 考虑到该专业的后续课 程 中开设有语音 识别选修课 ,我们主要
、
课程教学 内容和方法改革
1 对教 学内容 合 理 取舍 .
本课程 内容分为语 音信号处理基 础、语 音信号分析及语音 讲 授 除了语 音 识 别 和 说 话 人 识 别 之 外 的 内 容 。其 中 的语 音 编 码
张 连 海 (91 ) 17- ,男,山东菏泽人 ,解放 军信 息工程 大学信 息工程 学院 ,副教 授 ,工学硕 士,主 要研 究方 向 : 号与信 息处 理 。( 信 河南 郑州
40 0 ) 5 0 0
“ 音信号处 理”课程 是解 放军信息 工程大学信 息工程学 技术 都是 以语音 的数字模 型为基础 的,我们在教学 过程 中,加 语 院电子工程专业本 科生 的专业课 之一,总课时数为 3 时 ( 0学 其 强了语 音产 生的数字模 型部 分的教学 内容。在推导语 音产生的 中理论教学 2 0学时,实验 l 时) 0学 ,教材选用胡航 的 《 语音信 数字模 型 过程 中,我们从声音 的传播特性 人手,通过 弓入无 损 } 号 处理 ( 订版 ) …该 教材 内容涉及语 音信号 处理 基础 、语 声管模型而导出数字模型 。 修 。 改革后, 部分虽然增加了 1 这 个学 时,
学 时数 少 的 特点 ,为了 能够 在 有 限 的学 时 内尽 快 引 导 学 生 入 门 , 的内容,需 要重点介绍 。隐马尔可夫模 型 对本科 生而言有一定
使其 理论分析和实践 能力 都有所提 高,我们在 教学 中进行 了改 难 度,不再讲授 ,将其作为 自学 内容 ,教师提供 一些参考资料, 革 ,从课程 内容安排 、实 践教学方 式和考核方 式等方面进行 了 供 有兴趣 的学生课下学 习。 初步的探索和研究 。
课 程考 核 等方 面进 行 了 索 和 实践 ,激 发了学生 的学 习兴 趣和 创造 力,取 得 了 好 的效 果 。 探 较
关键 词 : 语音信号处理 ; 教学改革 ; 学实践 教 作者简 介 :陈琦 (94 ) 17一 ,男,河南郑州人 ,解放军信息工程 大学信息工程学院,讲师,工学硕士,主要研 究方向 : 信号与信息处理 ;
目的是使学生了解 和掌握语 音信号处 理的基 本内容和方法 ,为 今后 的深入研 究和开发工作打下 良好 基础。
第二部分 是语 音信号分析,包括时域 、频 域以及倒 谱域的 分析方法、 同态处理、 线形预测分析、 量量化、 矢 隐马尔可夫模型 。
数 语音信号处理 是研究用数字信号处理技术对 语音信号进行 其 中的时 域和 频 域处 理 方法 在 “ 字信 号处 理 ”课 程 中已有 处理 的一 门学科 , 是在多门学科 基础上发展起 来的综 合性技术。 介绍 ,授课 中我们主要强调这些方法在语音处理中的物理意义,
中国电力教 育 CE E P
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DOI 码 :1 .9 9 jis 1 0 —0 7 .00.2 0 5 编 03 6 / .sn.0 7 0 92 1 1 .4
硒 丽百
“ 语音信号处理"课程教 学改革与实践
陈 琦 张 连 海
摘 要 : 语音信号处理”是电子工程专业本科生的专业必修 课 ,在该课程的教学改革 实践中,从课程的教学内容和方法、实践教 学、 “
它 涉及 数 字 信 号 处 理 、模 式 识 别 、语 言 学 、 语 音 学 、心 理 学及 并通过实 践教学来 加深学生的认识和理解 ,对其基 本原理不 再
认 知科学和 人工智能等许多学 科领域 。
针对 该课程 内容 多、 重复介绍 ; 倒谱域 和同态处 理、线形预测分析 和矢量量化是 新
验 和 认可 。
参考 文献 Βιβλιοθήκη [谌爱珍. 电机控制线路的教学[] 1 ] 改进 J. 机械职业教育,0 4 2 0,
1 ) 增加 了鼓励 学生 自学 相关科 目、查 阅本 学 科最新 动态 ,上 网浏 (O
[李书权 , 勇, 电机学课程教学改革的研究与实践[. 气 2 】 侯 等. J电 】
用考勤占 5 %,平时作业与笔记 占 1%,理论 考试 占 5 %与实验 5 0 操作 占 3 %相结合 的考核 方法。与以往考核 方法最大 的不 同是 0 览中英文专业文献 , 设此项成绩 , 特 并检查 学生笔记 、 得体会、 心 总结等。这些方 法 的结合增 大了考试 成绩 的可 比性 ,减 少了不 可 比因素 ; 强了贯彻教 学大 纲的 自觉 性,减少了学 生对 教师 增