圓號教學(xué)中人工智能應(yīng)用創(chuàng)新設(shè)想

人工智能也就是我們所熟悉的AI，這是一種基于計算機技術(shù)進行模擬學(xué)習(xí)和自我深度發(fā)散學(xué)習(xí)的電子類分支科學(xué)。實際上，人工智能在上個世紀(jì)60年代就被科學(xué)家提出并進行了架構(gòu)與應(yīng)用設(shè)想。2000年以后隨著科學(xué)技術(shù)的突破，人工智能技術(shù)也得以初步實現(xiàn)并在一些領(lǐng)域進行嘗試性應(yīng)用。就目前應(yīng)用的情況來看，個別的人工智能還主要停留在程序設(shè)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)階段，而非絕對的全國的自我學(xué)習(xí)。在音樂領(lǐng)域，人工智能的應(yīng)用還屬于空白，但是已經(jīng)開始進行對互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)這些人工智能的初級媒介加以利用，其中包括圓號教學(xué)。實際上，以圓號為代表我們可以看到人工智能在未來必定取代一些常規(guī)的教學(xué)方法，甚至顛覆傳統(tǒng)的教育模式。下面本人就人工智能在圓號教學(xué)中的應(yīng)用進行創(chuàng)新性設(shè)想分析。

一、人工智能在圓號教學(xué)中的變革設(shè)想

人工智能如果成熟會對音樂教育領(lǐng)域產(chǎn)生巨大的影響，圓號教學(xué)也不例外。

1、授課方式的變革

我們所熟知的圓號授課是傳統(tǒng)教學(xué)行為中最重要的過程，在不討論目前發(fā)展的個案情況來看，圓號的授課方式更多的還是以一對一或一對若干的面授形式為主，所涉及到的硬件也多為圓號、教材以及其他輔助教具，對于人工智能產(chǎn)品的應(yīng)用和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品使用極少。假設(shè)人工智能能夠發(fā)展到一定程度，那么就可以通過影息設(shè)備來進行遠程授課，以人物投影的形式進行360度的現(xiàn)場呈現(xiàn)，同時加配感應(yīng)系統(tǒng)可以讓投影人物對學(xué)生的技術(shù)方法、作品理解等等均能夠進行示范與檢測。另外，人工智能的對于授課方式的變革也可以體現(xiàn)在對于教學(xué)內(nèi)容的抓取方面。當(dāng)教師與學(xué)生在對某一作品或某一技術(shù)技巧進行教學(xué)行為時，根據(jù)數(shù)據(jù)庫的運算，計算機完全可以將教學(xué)的內(nèi)容進行匹配，將大師或優(yōu)秀的教學(xué)方法抓取出來現(xiàn)場進行多項選擇，再由教師判定哪種更適合學(xué)生個性化特征和階段性行為能力。

2、應(yīng)用場景的變革

人工智能對于圓號教學(xué)的應(yīng)用場景影響是比較大的，這里所謂的應(yīng)用場景不僅僅是硬件環(huán)境，還可以根據(jù)各類需求進行模式匹配。首先，遠程監(jiān)控。人工智能完全可以打破課堂教學(xué)的單一模式，可以進行遠程教學(xué)和錄制監(jiān)控，這樣學(xué)習(xí)和練習(xí)的場景都可以被記錄下來，再通過計算機的運算能力給出客觀實際的判斷，進而擇優(yōu)進行強化練習(xí)。其次，場景模擬變革。圓號教與學(xué)目的是進行實踐演奏，除了獨奏以外，很多需要配合或者公開的場景下進行演奏所考驗的并不僅僅是單一個體的技術(shù)能力，還有心理素養(yǎng)和團隊協(xié)作。但是傳統(tǒng)教學(xué)中組織龐大的場景和人員排練是需要多方協(xié)調(diào)的，且時間、資源成本投入較大。如果能夠通過人工智能進行全場景設(shè)置，那么就能夠根據(jù)個人的練習(xí)需求進行模擬，甚至根據(jù)自身的需要增減樂隊樂器、聲部、旋律甚至觀眾場景。這樣就能夠在最低的投入下產(chǎn)生預(yù)期的效果。最后，在圓號教學(xué)中，多學(xué)科之間的交集并不緊密，其他基礎(chǔ)學(xué)科更是僅僅體現(xiàn)在樂譜和演奏中。例如，我們引入人工智能分析，某學(xué)生在某種節(jié)奏方面很難掌握，那么就可以進行匹配樂理和視唱練耳內(nèi)容進行針對性片段化練習(xí)，在解決問題后在將之應(yīng)用在練習(xí)中去。

二、人工智能在圓號教學(xué)中的軟件設(shè)想

1、數(shù)據(jù)采集分析

人工智能的根本條件就是在保證基本算法的同時進行不斷的自我學(xué)習(xí)，再匹配互聯(lián)網(wǎng)進行比對分析，這就需要大量的數(shù)據(jù)采集進而選擇最優(yōu)內(nèi)容，以便更好地提供學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的內(nèi)容和方法。對于人工智能在圓號教學(xué)中軟件部分的應(yīng)用大數(shù)據(jù)是一個不可回避的內(nèi)容，它從教學(xué)內(nèi)容、形式、技術(shù)偏好、學(xué)習(xí)反饋等等方面都是可以進行全方位監(jiān)控和分析，以便給出客觀科學(xué)的反饋報告。例如某教師在進行某兩個問題的教學(xué)中，A、B、C同學(xué)對第一個問題掌握較快，而D、E、F同學(xué)則對第二問題消化較好，那么就可以通過數(shù)據(jù)采集和分析掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)偏好和能力偏好，以便加重弱項進行針對性強化練習(xí)。當(dāng)然，數(shù)據(jù)也會伴隨學(xué)生學(xué)習(xí)生涯的全部過程，對于進步速度的峰值和谷值都會有明確判斷，這樣學(xué)生即便在更換教師或?qū)W習(xí)方法時也有重要的參考依據(jù)。

2、信息管理模式

圓號教師作為專業(yè)方面教學(xué)的主要參與者之一，往往對于學(xué)生專業(yè)課程管理和練習(xí)管理都是通過經(jīng)驗得來的，判斷準(zhǔn)確度存在一定的偏差或主觀性。采用人工智能進行管理和分析則能夠輔助教師很好的掌握學(xué)生上課學(xué)習(xí)情況和課下練習(xí)反饋情況。例如，在對學(xué)生進行階段性和綜合性訓(xùn)練之后，達到一定水平的學(xué)生可以將管理信息分發(fā)到其他相關(guān)課程教師處，教師根據(jù)學(xué)生專長和劣勢來進行針對強化訓(xùn)練，提高上課效率。另外，在課下練習(xí)中比較考驗學(xué)生的主觀能動性，以人工智能為載體進行監(jiān)控可以有效的檢測學(xué)生是否進行針對性練習(xí)，練習(xí)的成果效率和提高速度如何，在根據(jù)學(xué)生情況制定教學(xué)計劃則會大大避免重復(fù)性勞動帶來的效率低下等問題。

3、行為匹配

行為匹配是依托于人工智能硬件來進行采集和比對的一種高效手段。即為，通過可穿戴和監(jiān)控的設(shè)備來采集學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和練習(xí)習(xí)慣，再用經(jīng)過專業(yè)教師采集后得到的規(guī)范化行為動作進行匹配，例如速度、力度、呼吸、情緒等等均可以進行匹配，在學(xué)生演奏和示范教學(xué)兩者模型對比后可以看到差異，以便更加科學(xué)的調(diào)整學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和訓(xùn)練內(nèi)容。另外，跨地域的技術(shù)模型采集后也可以進行個性化行為匹配。例如某國外高校圓號教師獨特的訓(xùn)練方法僅僅適合某一類或某一水平的學(xué)生，教師可以將行為模型與相似學(xué)生進行匹配，進而完成針對性的提高與練習(xí)，學(xué)生也可以在有依據(jù)的前提下發(fā)揮自己的特點。

三、人工智能在圓號教學(xué)中的硬件設(shè)想

1、可穿戴監(jiān)控設(shè)備

可穿戴設(shè)備主要起到的是通過建立硬件監(jiān)控點來采集信息甚至由設(shè)備幫助學(xué)生進行體感認(rèn)知的一種輔助方式。圓號傳統(tǒng)教學(xué)中，教師只能夠通過學(xué)生演奏音色來辨別學(xué)生的改變，而采用智能可穿戴設(shè)備后，可以看到學(xué)生呼吸的發(fā)力點、演奏行為的肌肉軌跡、作品情緒感知的程度等等，這些都可以進行采集的，在根據(jù)此進行糾正則事半功倍。體感認(rèn)知則是設(shè)備可以按照提前設(shè)定的教師演奏行為來施加力度等學(xué)生可感知的行為，像教師全程手把手帶動學(xué)生體驗演奏過程一樣，這樣要比語言理解來的更加深刻和直觀，也讓學(xué)生能夠在體驗后得到標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)提高。

2、圖像識別技術(shù)

成熟的人工智能設(shè)備能夠通過圖像識別技術(shù)直接分析出呼吸時口腔、喉嚨、胸腔、腹腔、手指、表情等參與演奏的運動行為。這些采集到的圖像猶如醫(yī)療用的CT或彩超一樣看到學(xué)生在發(fā)聲演奏行為時是否標(biāo)準(zhǔn)或者是否符合演奏要求。另外，圓號教學(xué)也包含群體性演奏，圖像識別能夠在集體訓(xùn)練中采集每個學(xué)生在訓(xùn)練中是否符合樂隊表現(xiàn)的要求，是否能夠適合作品所要表達的思想。

3、智能訓(xùn)練系統(tǒng)

圓號教學(xué)是一個教與學(xué)的過程，在過程中訓(xùn)練部分是非常重要的。智能訓(xùn)練系統(tǒng)是將一些可穿戴設(shè)備來輔助學(xué)生進行監(jiān)控和技術(shù)信息推送。例如，某學(xué)生在進行圓號指法練習(xí)時，食指和中指之間配合默契且肌肉參與過程較為放松，而中指與無名指配合則較為緊張導(dǎo)致演奏的不順暢，那么智能訓(xùn)練系統(tǒng)則會給出提示和匹配的訓(xùn)練方法，避免和彌補諸多因素導(dǎo)致的教學(xué)紕漏，也能總結(jié)出解決問題的辦法和周期。另外，如果人工智能發(fā)展達到一定高度，全覆蓋的體感體驗也是可以大大提高訓(xùn)練效率的優(yōu)質(zhì)辦法。換言之就是說，學(xué)生將某教師的示范演奏行為錄入設(shè)備中，在穿戴后如需進行自我控制，由設(shè)備對人的演奏行為進行控制，甚至在某關(guān)鍵問題或演奏技術(shù)時候可以反復(fù)體驗和講解，這樣則讓學(xué)生能夠真實的感受到要領(lǐng)，加速學(xué)習(xí)和解決問題的進程。

對于人工智能在圓號教學(xué)乃至整個音樂教學(xué)領(lǐng)域，個人認(rèn)為僅僅存在于設(shè)想之中。就目前人工智能發(fā)展的階段來看還有很長的一段路要走。人工智能在進行經(jīng)過數(shù)據(jù)采集分析和自我學(xué)習(xí)后在通過硬件來發(fā)聵給教學(xué)教師和學(xué)生更需要從生理到心理進行雙重協(xié)調(diào)。所以說，人工智能領(lǐng)域在圓號教學(xué)中的應(yīng)用是必然趨勢，但是絕非一朝一夕。如果條件允許，應(yīng)該先建立教學(xué)數(shù)據(jù)庫，以圖像采集的形式給人工智能提供一定數(shù)量的學(xué)習(xí)和參考依據(jù)。另外，對于圓號教學(xué)應(yīng)用人工智能困難的是，音樂更加具有主觀性和注重個人情緒的表達，這僅僅通過機器是很難完成的。我們期待有一天，人工智能能夠輔助提高圓號的教學(xué)效率，而非取代。

參考文獻

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范永基 ? ?沈陽音樂學(xué)院音樂教育學(xué)院助教