淺談人工智能在音樂教育中的應(yīng)用

王鈺文

摘要：人工智能技術(shù)在近年來呈現(xiàn)出井噴式的發(fā)展，其多學(xué)科交叉的特性影響了音樂教育的發(fā)展。人工智能與音樂教育相結(jié)合產(chǎn)生了新型的電子鍵盤樂器、電子鍵盤合成器、智能作曲軟件和全新的教學(xué)模式，人工智能轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)音樂教育的創(chuàng)作、表演、欣賞等方式，對音樂教學(xué)思想、教學(xué)模式產(chǎn)生了沖擊性的影響。本文通過分析不同時期的人工智能在音樂教育中的應(yīng)用，以期為促進音樂教育者的人工智能思維，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)思想，為我國音樂教育的多樣化發(fā)展提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：人工智能 ? 音樂教育 ? 教育應(yīng)用

中圖分類號：J60-05 ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1008-3359（2020）07-0130-03

人工智能（Artificial Intelligence），簡稱AI，是于1956年達特茅斯（Dartmouth）學(xué)會上首次提出的一個概念，屬于自然科學(xué)、社會科學(xué)、技術(shù)科學(xué)三向交叉邊沿性學(xué)科，通過研究人的智能對機器或軟件進行模擬、開發(fā)、延伸并最終應(yīng)用于不同領(lǐng)域的新型科學(xué)技術(shù)。人工智能的研究包含了機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、自然語言處理、專家系統(tǒng)等領(lǐng)域，其中在自然語言處理、知識庫、自動程序設(shè)計、智能機器人等領(lǐng)域均取得不菲的成果。2019年3月5日，國務(wù)院總理李克強代表國務(wù)院向第十三屆全國人大二次會議作政府工作報告時，首次提出“智能+”，凸顯了人工智能在國家戰(zhàn)略中的重要地位。本文重點分析不同時期的人工智能在音樂教育中的應(yīng)用，為我國音樂教育的多樣化發(fā)展提供一些幫助。

一、早期人工智能在音樂教育中的應(yīng)用

人工智能最早在20世紀60年代就出現(xiàn)在音樂教育領(lǐng)域中，起初人們將智能技術(shù)運用到鍵盤樂器當中，研發(fā)了電子鍵盤樂器和電子合成器，如電子琴、鍵盤式電子合成器等等。這類樂器可以模擬其他樂器的音色、儲存固定的旋律和節(jié)奏，操作簡單快捷并具有一定的智能化功能。在音樂教育中電子鍵盤樂器起到了豐富課堂內(nèi)容，開發(fā)多種教學(xué)方式的作用，如賞析課，一琴便能模擬一整只交響樂團中所有樂器的音色，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于培育學(xué)生的審美素養(yǎng)，但當時的人工智能技術(shù)還不夠完善，師生對這類電子樂器都不夠熟悉，更多的學(xué)校還在堅持傳統(tǒng)的教學(xué)模式，并沒有引進這類電子鍵盤樂器。所以早期的人工智能在音樂教育中的應(yīng)用更多的是一種探索和嘗試，但我們不難發(fā)現(xiàn)人工智能在音樂教育領(lǐng)域中有著巨大的潛力和發(fā)展空間。

二、現(xiàn)代人工智能在音樂教育中的應(yīng)用

（一）教具的智能化、多樣化

隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，電子樂器越來越智能化。電子鍵盤樂器不僅能夠儲存更多的音色并且在音色的質(zhì)量上也有著巨大的提升，學(xué)生可以根據(jù)需要將不同音色和旋律進行編排使其按照固定的順序和頻率出現(xiàn)，學(xué)生可以在課堂上更靈活地進行創(chuàng)作和分享，促進了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和參與性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的音樂創(chuàng)造能力。小葉子音樂教育研發(fā)的The One智能鋼琴（見圖1）可以鏈接手機、平板并結(jié)合APP進行鋼琴學(xué)習(xí)，其研發(fā)的APP擁有智能陪練、智能鋼琴教室、智能琴房等功能。智能鋼琴與傳統(tǒng)鋼琴有很大不同，智能鋼琴使傳統(tǒng)和科技相結(jié)合，讓孩子在玩中學(xué)，提高了孩子學(xué)習(xí)鋼琴的效率和積極性。

圖1 The One智能鋼琴

除此之外，人工智能與音樂結(jié)合創(chuàng)造了許多智能音樂創(chuàng)作軟件。如Aemper Music、Orb Composer等等，它們豐富了學(xué)生進行音樂創(chuàng)作的途徑。如Aemper Music，學(xué)生在輸入旋律、演奏樂器、節(jié)奏、調(diào)式調(diào)性等基本音樂要素后Ameper Music就能在短短幾秒鐘內(nèi)完成一首新的樂曲，隨后還可以繼續(xù)調(diào)整音色、和聲等要素以形成不同風(fēng)格的樂曲。這類音樂軟件無論是在中小學(xué)還是大學(xué)都十分適用。在中小學(xué)，智能音樂軟件可以對學(xué)生進行創(chuàng)作啟蒙，豐富學(xué)生的想象力，提高學(xué)生的創(chuàng)造力;在大學(xué)，智能音樂軟件可以輔助學(xué)生進行音樂創(chuàng)作，提高學(xué)生的智能軟件操作水平。無論是硬件還是軟件音樂教育中的教具都越來越智能化和多樣化，但同時也給現(xiàn)代的音樂教師提出了新的要求，即人工智能素養(yǎng)的提升。在人工智能飛速發(fā)展的時代，傳統(tǒng)的音樂教育模式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代教育的要求了，因此現(xiàn)代音樂教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，積極學(xué)習(xí)和運用智能音樂軟件，提高操作智能軟件的能力。

（二）教學(xué)課堂的跨時空化

隨著人工智能互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了許多網(wǎng)絡(luò)在線課堂，如MOOC（Massive Open Online Course）、TED（Technology Entertainment Design），通過網(wǎng)絡(luò)在線課堂，音樂教育可以擺脫時間和空間上的束縛，使遠程音樂教育成為可能。不僅如此，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)在線課堂可以充分發(fā)揮主觀能動性，自主尋找和學(xué)習(xí)自己感興趣的方向，如熱愛竹笛的學(xué)生可以通過互聯(lián)網(wǎng)尋找不同竹笛大師的教學(xué)課程并與其他竹笛愛好者交流探討。由此可見，網(wǎng)絡(luò)在線課堂完全可以發(fā)展為學(xué)生的第二課堂。依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，師生可以快速搜集所需要的音樂資源，如IMSLP國際樂譜庫（見圖2），通過搜索作曲家名稱系統(tǒng)就會顯示出該作曲家所有作品的完整樂譜和錄音，此類網(wǎng)站拓寬了師生獲取音樂資源的途徑，豐富了教學(xué)內(nèi)容同時使教學(xué)更加靈活，教師不必擔心突然想到的樂曲找不到譜例示范給學(xué)生，打開互聯(lián)網(wǎng)幾秒鐘便能完成譜例的搜索，極大地提高了教學(xué)的效率和靈活度，使音樂課堂有了更多的可能性。

圖2 ?IMSLP國際樂譜庫

互聯(lián)網(wǎng)是一把雙刃劍?；ヂ?lián)網(wǎng)中的音樂資料繁多復(fù)雜，學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)中不一定能獲取到有效信息，所以學(xué)校應(yīng)當開展有關(guān)音樂網(wǎng)絡(luò)課堂的教學(xué)，教師引導(dǎo)學(xué)生進行有效的資源獲取，教導(dǎo)學(xué)生分辨正確信息和錯誤信息，同時依托互聯(lián)網(wǎng)進行網(wǎng)絡(luò)音樂教學(xué)，使線上與線下相結(jié)合、課內(nèi)與課外相結(jié)合、第一課堂與第二課堂相結(jié)合。合理運用人工智能技術(shù)應(yīng)用于音樂教學(xué)當中，緊扣音樂學(xué)科的三大核心素養(yǎng)，培養(yǎng)人工智能時代的高素質(zhì)人才。

（三）教學(xué)模式的動態(tài)化

教育人工智能是人工智能與學(xué)習(xí)科學(xué)交叉融合而形成的新領(lǐng)域，通過人工智能技術(shù)使教學(xué)環(huán)境靈活、個性化;教學(xué)內(nèi)容豐富、多樣化;教學(xué)模式循環(huán)、動態(tài)化。利用科技手段動態(tài)的了解學(xué)生不同時間和地點的學(xué)習(xí)效率、學(xué)習(xí)進展、學(xué)習(xí)內(nèi)容等等，使教學(xué)更方便因材施教并關(guān)注每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，促進了教育公平。近年來，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，人工智能在教育領(lǐng)域創(chuàng)造了智能教學(xué)系統(tǒng)（Intelligence Tutoring System，簡稱ITS）。ITS改變了傳統(tǒng)的音樂教學(xué)模式，它包含了領(lǐng)域模型、學(xué)習(xí)者模型、教學(xué)者模型（見圖3）。領(lǐng)域模型包含了學(xué)生所學(xué)所有科目的內(nèi)容和所有專業(yè)知識體系;學(xué)習(xí)者模型是指學(xué)生本身，并通過計算機與學(xué)習(xí)者互動，了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動、學(xué)習(xí)狀態(tài)等等;教學(xué)者模型包含了各種行之有效的教學(xué)法。學(xué)習(xí)者模型可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)狀態(tài)反饋到領(lǐng)域模型和教學(xué)者模型，領(lǐng)域模型和教學(xué)者模型則根據(jù)學(xué)習(xí)者模型反饋的學(xué)習(xí)情況調(diào)整適當?shù)膶W(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法再反饋給學(xué)習(xí)者模型。在整個智能教學(xué)系統(tǒng)中，三大模型相互循環(huán)，形成了一個動態(tài)的學(xué)習(xí)模式。重要的是，智能教學(xué)系統(tǒng)還可以不斷積累數(shù)據(jù)，量變達到質(zhì)變，使系統(tǒng)更加完善和準確。

圖3 領(lǐng)域模型、學(xué)習(xí)者模型、教學(xué)者模型

（圖片取自《智能釋放》報告）

將此原理應(yīng)用于音樂教育中，以竹笛教學(xué)為例：領(lǐng)域模型是竹笛的專業(yè)知識;學(xué)習(xí)者模型是學(xué)習(xí)竹笛的學(xué)生;教學(xué)者模型是教授竹笛的教師或軟件。智能教學(xué)系統(tǒng)首先分析學(xué)習(xí)者模型來制定教學(xué)內(nèi)容和方法，如學(xué)生是否有基礎(chǔ)。若是零基礎(chǔ)的學(xué)生領(lǐng)域模型和教學(xué)者模型則會給出基礎(chǔ)指法、基礎(chǔ)口型等基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容。不僅如此，系統(tǒng)還可以對學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)情況、學(xué)習(xí)狀態(tài)、成績、情緒等方面分析呈現(xiàn)給教師，通過智能系統(tǒng)的及時反饋大大提高了教師教學(xué)的準確性和效率，教師能夠更好的因材施教，教師也可以根據(jù)反饋信息改變更為合適的教學(xué)方法和手段。由此可見，智能教學(xué)系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式，使教學(xué)模式動態(tài)化。

三、展望未來人工智能在音樂教育的應(yīng)用

隨著人工智能科技的不斷發(fā)展，未來將會有更多種類的電子樂器，不僅僅局限于鍵盤樂器，還會出現(xiàn)電子打擊樂器、電子管弦樂器等等。也會出現(xiàn)智能調(diào)音設(shè)備，如小提琴、吉他這類弦樂器，通過智能調(diào)音設(shè)備可以在演奏前和演奏中自動調(diào)整至標準音高，解決了樂器受天氣和環(huán)境熱脹冷縮而導(dǎo)致的音準失調(diào)問題。多種多樣的電子樂器豐富了課堂的教學(xué)內(nèi)容，使音樂教師有更多的選擇性。智能化的輔助設(shè)備則給予教師和學(xué)生更便利的教學(xué)環(huán)境。

隨著互聯(lián)網(wǎng)和音樂教育的不斷結(jié)合，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課堂的內(nèi)容將更加豐富，優(yōu)秀的音樂資源將更集中的匯集在一起。因為人工智能的自然語言識別功能可以即時識別和轉(zhuǎn)換各國語言，所以未來的網(wǎng)絡(luò)音樂課堂可以和國外的音樂教師或?qū)W者進行即時無障礙的學(xué)習(xí)和交流，語言和距離不再是學(xué)習(xí)的障礙。

未來的智能教學(xué)系統(tǒng)隨著數(shù)據(jù)的不斷積累將會產(chǎn)生質(zhì)變，整個系統(tǒng)更加智能和人性化，它將不再局限于課堂上，在課外練習(xí)時智能教學(xué)系統(tǒng)也會充當音樂教師的身份，有針對的給予學(xué)生建議和幫助。智能教學(xué)系統(tǒng)將不再局限于音樂教育，還將會應(yīng)用到音樂胎教、音樂啟蒙教育、音樂治療等與音樂相關(guān)的領(lǐng)域。

四、結(jié)語

雖然人工智能在音樂教育中有著巨大的潛力和發(fā)展空間，但是我們不能被智能技術(shù)迷亂了雙眼，音樂教育人工智能的本質(zhì)是教育，脫離教育談智能無疑是本末倒置了。無論教師還是學(xué)生都要樹立正確的人工智能思維，合理、適度的利用人工智能技術(shù)輔助教學(xué)和學(xué)習(xí)。人工智能必然是一把雙刃劍，我們要科學(xué)、正確、理性的把這項技術(shù)運用到音樂教育當中去，培養(yǎng)人工智能時代的音樂人才。

參考文獻：

[1]陳麗，郭玉娟，高欣峰，等.人機協(xié)同的新時代：我國人工智能教育應(yīng)用的現(xiàn)狀與趨勢[J].開放學(xué)習(xí)研究，2019，（05）：1-8.

[2]陳素心.構(gòu)建人工智能技術(shù)賦能的音樂課堂[J].福建基礎(chǔ)教育研究，2018，（07）：118-119.

[3]袁泉.人工智能在音樂教育中的應(yīng)用研究[J].北方音樂，2019，（17）：238-239.

[4]曹猛，郭威.探析人工智能系統(tǒng)在中小學(xué)音樂教育中的應(yīng)用價值[J].北方音樂，2019，（11）：171-173.

[5]陸敏捷.EMI與作曲大師的跨時空對話——新媒體時代音樂語言探索（一）[J].音樂探索，2014，（04）：96-101.

[6]李偉.音樂人工智能在音樂教育領(lǐng)域中的應(yīng)用及研究[J].星海音樂學(xué)院學(xué)報，2019，（03）：145-150.

[7]谷勇.現(xiàn)代音樂教育與現(xiàn)代AI/IT技術(shù)[J].音樂探索，2007，（02）：104-107.

[8]陳怡雨.人工智能及其在音樂教育中的應(yīng)用[D].北京：中國音樂學(xué)院，2017年.