音樂教育軟件在教學(xué)中的現(xiàn)狀與未來發(fā)展

[摘要]在當(dāng)下，音樂教育與科技緊密關(guān)聯(lián)、互相滲透。疫情期間，網(wǎng)絡(luò)教育成為時下主流，在線直播課程與錄播課程為學(xué)生提供了便利，zoom會議、騰訊課堂、釘釘?shù)冉逃脚_的興起，不僅改變了人們對教育的認識，也突破了傳統(tǒng)的教育方式，未來的教育模式注定將發(fā)生變革。為確保當(dāng)今的音樂教育能更好地順應(yīng)未來的發(fā)展，音樂教師需要了解學(xué)習(xí)并分析評估音樂教育軟件，從而促進音樂教學(xué)，例如使用軟件制譜、用計算機軟件創(chuàng)編兒歌、使用軟件錄制學(xué)生的樂器演奏或合唱等。本文通過對音樂教育軟件在教學(xué)中的分析，指出其作用和有待提升之處，同時展望音樂教育軟件的未來。

[關(guān)鍵詞]音樂教育;音樂教育軟件;音樂教育技術(shù)

科技為音樂教育注入了新生活力，音樂教育也為科技提供了發(fā)展空間。從錄音技術(shù)到MIDI技術(shù)、計算機音樂，再到VR、大數(shù)據(jù)、人工智能等新型技術(shù)，這一切皆使得科技在音樂教育中的重要性日益漸增?？萍疾粌H在專業(yè)音樂教育中提供輔助，也在學(xué)校音樂教育和社會音樂教育中發(fā)揮著重要的作用。傳統(tǒng)技術(shù)與新型技術(shù)的融合，為學(xué)習(xí)者提供了便捷有效的教育與學(xué)習(xí)條件。

在音樂教育中，使用軟件有諸多作用。對于專業(yè)音樂教育而言，軟件是教師和學(xué)生們創(chuàng)作時必不可少的手段，相比傳統(tǒng)作曲而言，作曲軟件的功能齊全，并且可以在計算機上實時地得到音響效果。對于學(xué)校音樂教育而言，軟件可以成為教學(xué)的載體，教師可以對耳熟能詳?shù)臉非匦屡淦?，根?jù)教學(xué)實際情況輸出各種調(diào)性的譜例，豐富教學(xué)的趣味性。對于學(xué)前音樂教育而言，軟件提供了音樂類互動游戲的功能，使幼兒在輕松愉悅的氛圍下接觸音樂，增強對音樂的興趣。對于社會音樂教育而言，軟件為不同程度的學(xué)習(xí)者提供了學(xué)習(xí)音樂的輔助方法，使音樂趨于大眾化、普及化。本文就音樂教育軟件的背景、分類、現(xiàn)狀、問題以及未來發(fā)展方向提出了思考。

一、 音樂教育軟件的分類與優(yōu)勢

音樂教育軟件已滲透入我們的生活，一些在線陪練軟件、自動糾錯軟件和虛擬樂器軟件主導(dǎo)了網(wǎng)絡(luò)音樂教育的市場。這些軟件研發(fā)的初衷是為了增強學(xué)生學(xué)習(xí)音樂的興趣和幫助學(xué)生理解音樂。

（一）音樂教育軟件的分類

音樂教育軟件分為：1.音樂啟蒙教育軟件。2.樂器訓(xùn)練軟件。3.視唱練耳、樂理軟件。4.音樂考級軟件。5.和聲、復(fù)調(diào)軟件。6.編曲、創(chuàng)作軟件。

其中，音樂啟蒙教育類軟件有My First Classical Music Book等，器樂類有The One電鋼琴及配套軟件，羅蘭公司的電鼓、電吉他、電古箏等樂器學(xué)習(xí)軟件。視唱練耳、樂理軟件有Ear Training、丹麥皇家音樂學(xué)院開發(fā)的Ear Master、Rising 公司開發(fā)的Auralia 視唱練耳軟件等。用于和聲、復(fù)調(diào)教學(xué)的軟件有Tonica Fugata等。編曲、創(chuàng)作類軟件有Groove Pizza、Band in a box等。

1.音樂啟蒙教育類

My First Classical Music Book是一款適合幼兒音樂啟蒙的軟件，類似一部百科全書，其中有作曲家和樂器的介紹，以音頻和動畫結(jié)合的方式為小朋友介紹音樂知識。

2.視唱練耳、樂理軟件

英皇考級機構(gòu)開發(fā)了一系列針對考級的視唱練耳、樂理訓(xùn)練軟件，其中Aural Book和Aural Trainer軟件可以錄入用戶的演唱，并識別節(jié)奏、音高，從而判斷準確率。

3.創(chuàng)作類

紐約大學(xué)Musedlab音樂實驗室開發(fā)了許多在線的互動式音樂教育軟件。其中一款名為Groove Pizza的在線應(yīng)用可以用來創(chuàng)作不同風(fēng)格的節(jié)奏型。可以通過構(gòu)建幾何圖形來創(chuàng)作鼓點，有搖滾、爵士、拉丁等風(fēng)格。

4.和聲、復(fù)調(diào)類

Tonica Fugata 是為專業(yè)音樂學(xué)院學(xué)習(xí)四部和聲的學(xué)生所設(shè)計的，具有一定的專業(yè)性。學(xué)生可以按照四部和聲的規(guī)則在電腦上完成和聲作業(yè)，并可以用MIDI播放效果。另外Tonica Fugata可以找出作業(yè)中的平行五、八度的錯誤，以便學(xué)生改正。

（二）音樂教育軟件的優(yōu)點

1.激發(fā)學(xué)生對音樂學(xué)習(xí)的興趣

軟件擁有豐富的視圖和觸發(fā)音效的按鍵，視聽結(jié)合的軟件界面受到學(xué)生們的喜愛。學(xué)生在使用軟件的過程中提升了愉快體驗，增強學(xué)習(xí)音樂的動機。

2.增加學(xué)習(xí)的便利

安裝在手機上的虛擬樂器軟件使學(xué)生可以隨時隨地觸發(fā)模擬樂器的聲音。樂理軟件提供練耳聽辨、和聲檢查錯誤的功能，為音樂專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)和聲、視唱練耳的過程中提供了便利。

3.提升學(xué)習(xí)的效率

一些智能軟件包含了課后輔導(dǎo)練琴和在線陪練的功能，例如，系統(tǒng)自動發(fā)送課后作業(yè)的功能，課后通過軟件平臺線上與老師互動的功能，發(fā)送練琴的視頻，教師指點錯誤等。

音樂教育軟件在音樂教學(xué)中存在著一定的效果，然而由于目前軟件的技術(shù)尚不完善，所以在音樂教育與科技相結(jié)合的過程中存在著痛點。

二、音樂教育軟件目前存在的問題

市場上的音樂教育軟件試圖實現(xiàn)音樂教學(xué)的智能化，卻在實現(xiàn)過程中普遍存在以下幾點嚴重的技術(shù)問題和漏洞，例如軟件的教學(xué)是否真正符合我們對音樂教學(xué)質(zhì)量的需求？是否符合傳統(tǒng)音樂演奏的審美？軟件研發(fā)人員和在線陪練的教師是否接受過專業(yè)音樂訓(xùn)練？軟件的技術(shù)層面是否僅僅停留在簡單的糾錯模塊實現(xiàn)？以上幾點問題應(yīng)當(dāng)引起我們的重視。下文將分別從技術(shù)與藝術(shù)兩個層面分析音樂教育軟件存在的問題。

（一）從技術(shù)層面出發(fā)

目前常見的音樂教育軟件的技術(shù)問題主要體現(xiàn)在以下幾點：

1.聲音信號采集的反饋延時問題

糾錯軟件普遍存在聲音延時問題。音樂教育軟件的信號采集方法可分為以下兩種：第一，模擬信號采集;第二，MIDI數(shù)字信號采集。MIDI信號采集穩(wěn)定性較強，然而其技術(shù)難點在于MIDI樂器的研發(fā)。用于MIDI信號采集的樂器上需要安置MIDI接口，例如MIDI鍵盤。因此使用時具有一定的局限性，不適用于大部分的傳統(tǒng)聲學(xué)樂器。

模擬信號的采集與MIDI信號采集過程分別如下圖所示：

信號采集過程中，無論是MIDI信號采集還是音頻信號的采集，都存在一定的延時。錄音設(shè)備延時、信號處理速度緩慢以及軟件反饋的滯后，皆為軟件實施的過程帶來了諸多不便。在技術(shù)上，延時問題尚未能被克服，以目前的技術(shù)還無法達到完全同步。

從音樂聲學(xué)的角度解釋，假設(shè)兩個聲音先后發(fā)聲，當(dāng)兩個聲音間隔時間大于50毫秒，那么人耳對于間隔50毫秒的兩個聲音是可以辨別的。因此當(dāng)延遲時間大于50毫秒，人耳便會感受到聲音沒有同步。在使用某些音樂教育軟件時，可以明顯地察覺到大于50毫秒以上的延時，有些甚至達到了500～1000毫秒的延時。如果學(xué)生每彈一個音都有延時，那么全曲整體的節(jié)奏反饋效果是滯后的。

下圖解釋了音頻信號采集的延時，以模擬信號采集過程為例：

如果軟件本身的標(biāo)準就存在問題，那么軟件在矯正節(jié)奏方面是不規(guī)范、非專業(yè)的。當(dāng)學(xué)生使用這類延時明顯的軟件來練琴時，軟件節(jié)奏識別功能是低效的。因此，在音樂教育陪練軟件的研發(fā)過程中應(yīng)該考慮到延時的問題，研發(fā)者需要在軟件生產(chǎn)之前進行測試與校驗，至少需要將延遲時間控制在50毫秒以內(nèi)，才可將其用于音樂教學(xué)。

2.多聲部音高識別問題

音頻采集技術(shù)的缺陷還體現(xiàn)在多聲部音高識別問題，許多音樂教育軟件存在著同時識別多音的功能障礙，當(dāng)學(xué)生單手演奏簡單的單音時，軟件可以自動識別該音高，并提示演奏的正確與否。然而，當(dāng)學(xué)生演奏復(fù)合音程或和弦時，有些軟件卻無法識別多個音高，導(dǎo)致和弦錯誤的部分無法被識別。這些軟件在采集音頻信號技術(shù)上還停留在較低的層面，基于手機系統(tǒng)與平板電腦系統(tǒng)的軟件雖然攜帶方便，卻缺乏精確的音頻信號采樣功能。并且信號采集易受噪音的干擾。音頻采樣的好壞與采樣精度和采樣頻率有關(guān)，手機自帶的麥克風(fēng)設(shè)備與電腦自帶的聲音驅(qū)動設(shè)備采樣率與采樣精度過低，不足以滿足我們對高質(zhì)量音樂的追求。

因此，市場上的音樂教育軟件在矯正錯音方面的功能遠遠無法達到我們的需求。假設(shè)能將為軟件定制一套適用于采集聲音的硬件，例如為其配置小型的麥克風(fēng)和聲卡，或許采集學(xué)生彈琴信號的功能會精準，相應(yīng)的多音高識別問題也可以解決。

（二）從藝術(shù)層面出發(fā)

在藝術(shù)層面上，音樂教育軟件在培養(yǎng)學(xué)生音樂表現(xiàn)力與情感方面存在一些缺陷。音樂學(xué)習(xí)是情感的體驗，沒有情感的表演是機械化的、空洞的。貝內(nèi)特·雷默在《音樂教育的哲學(xué)》中提出了他的觀點：“對音樂作品，要當(dāng)作其自成一個世界來體驗，在這個音樂的世界里，一個人所具有的感覺不僅獨特，而且比其他任何客體來的都更直接，更強烈。[1]”音樂教育軟件在藝術(shù)層面的問題體現(xiàn)在以下幾點：

1.樂感培養(yǎng)的缺失

音樂表演的維度是多方面的，通常好的音樂表演在演繹樂譜本身的內(nèi)容之外，與樂譜是存在偏離度的。在音樂表演中，常用IOI偏離度來表示速度、力度的偏離。速度、力度完全精準的表演是不具有表現(xiàn)力和樂感的。而這些科技軟件采集和分析的音樂維度是有限的，訓(xùn)練出的演奏是機械化的。在學(xué)生表演過程中，一些軟件采集的維度僅有節(jié)奏和音準，而忽視了其他重要維度。

一些音樂教育軟件訓(xùn)練出的演奏模式是千篇一律的，因此想要在音樂教育軟件上體現(xiàn)出表演的靈動性，在技術(shù)上具有很大的難點。

2.個性化教學(xué)的缺失

第一、目標(biāo)群體偏幼齡化。大部分音樂教育軟件適用于幼齡兒童，對于中等程度與高程度的學(xué)生，較難使其演奏得到進一步提升。第二，教學(xué)課件內(nèi)容單一化，每一種軟件采用的是同一套教學(xué)模板，同一套課件，沒有針對性，未考慮到每位學(xué)生思維的獨特性，無法實現(xiàn)個性化教學(xué)。

3.學(xué)習(xí)效果的局限性

大量的音樂教育軟件是基于Unity 3D和Unreal Engine 4游戲制作軟件來完成視聽互動的。由于軟件中的聲音部分也在游戲引擎內(nèi)完成，貼合游戲娛樂的標(biāo)準，因此缺乏專業(yè)性和嚴肅性，普遍局限在培養(yǎng)啟蒙學(xué)生的興趣，而無法實施系統(tǒng)和深入的音樂教學(xué)。

三、音樂教育軟件未來新思考

音樂教育軟件的未來應(yīng)該如何發(fā)展？能否在音樂教學(xué)上創(chuàng)新突破？能否將學(xué)生的樂感、音樂情緒等情感體驗融入？

目前國內(nèi)市場上的音樂教育軟件，大多數(shù)都是供兒童娛樂的游戲軟件，可以實現(xiàn)一些簡易的互動模塊，但只能作為一種輔助教學(xué)的工具，無法在教學(xué)層面上深入。這些軟件目前無法脫離教師完成整個音樂教學(xué)，更無法取代音樂教師在音樂教學(xué)中角色的可能性，因為機器可以完成的內(nèi)容，教師可以完成得更好。音樂教育軟件未來的定位應(yīng)是幫助人們完成人類無法完成的事情，而非試圖取代音樂教師來完成教學(xué)，除非在技術(shù)上有進一步的突破。

換一種思維模式，如果我們借助人工智能平臺，或許能將這些音樂教育軟件提升到更高的水準。人工智能，又名Artificial Intelligence，指的是研究怎樣讓計算機做一些通常認為需要智能才能做的事情，又稱機器智能，是計算機科學(xué)的一個分支[2]。在人工智能大環(huán)境下，各行各業(yè)催生了大量的相應(yīng)產(chǎn)品，而音樂行業(yè)也孵化了與人工智能相關(guān)的軟件產(chǎn)品，主要集中在人工智能算法作曲，人工智能音樂教育等。在音樂教育領(lǐng)域中，人工智能的應(yīng)用主要體現(xiàn)在新型智能教學(xué)軟件、音樂硬件設(shè)備的智能化、軟硬件之間的多媒體交互等。

在作曲領(lǐng)域，已有索尼人工智能系統(tǒng)Flows Machines，自動創(chuàng)作了模仿披頭士樂隊風(fēng)格的歌曲《Daddy’s Car》，這背后則是計算機通過深度學(xué)習(xí)，對上百萬、千萬音樂數(shù)據(jù)庫進行精準分析后創(chuàng)作的。

筆者認為，在音樂教育領(lǐng)域，可以借鑒人工智能作曲的思路。利用計算機特有的儲存、運算數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，規(guī)避其情感處理的薄弱點，開發(fā)出一個專門用來預(yù)測音樂學(xué)習(xí)情況的數(shù)據(jù)平臺，以教師和學(xué)生為教與學(xué)的主體，傳統(tǒng)教學(xué)方法為手段，計算機技術(shù)為輔助。計算機不必干預(yù)音樂教師的實際教學(xué)，而是在課前或課后深度分析和預(yù)測學(xué)生彈琴的情況，將量化的數(shù)據(jù)反饋給教師。

可以參考筆者思考設(shè)計的流程圖：

第一步，采集大量的學(xué)生演奏的樣本集，運用機器學(xué)習(xí)的算法生成AI模型，進行預(yù)測，采集的維度不僅需要包含速度、力度、節(jié)奏等基礎(chǔ)的維度，還需要用動作捕捉系統(tǒng)和leap motion來采集學(xué)生在三維空間下身體的動態(tài)幅度，以判斷演奏是否具有表現(xiàn)力。

第二步，在tensorflow平臺中分析學(xué)生在學(xué)習(xí)中每一次演奏的進步曲線，運用算法模型預(yù)測出，通過某一階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠達到什么樣的水平，將預(yù)測生成的報告反饋給教師，再使教師對學(xué)生針對某一弱點加強訓(xùn)練，如此循環(huán)。這樣不但可以規(guī)避機器在樂感、情感上不如人類的缺點，而且可以利用計算機相較于人類的優(yōu)勢，例如大量的重復(fù)操作、儲存數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析的能力來為音樂教學(xué)服務(wù)。

如能按照這個思維開發(fā)出一款用來預(yù)測音樂學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的軟件，仍是以教師和學(xué)生為主體，借用傳統(tǒng)教學(xué)模式，計算機技術(shù)為次要和輔助，便可為教學(xué)起到錦上添花的作用。未來能否用人工智能的方法提升學(xué)習(xí)反饋的效度和信度，需要我們在實踐和研究中進一步探索。

結(jié)語

隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的發(fā)展，音樂教育軟件的普及已成為一種普遍現(xiàn)象和必然趨勢，我們不可否認音樂教育軟件的教學(xué)優(yōu)勢，但也必須承認這些軟件的提升空間還很大。由于許多軟件開發(fā)人員對音樂的理解不夠，導(dǎo)致做出的軟件空有技術(shù)的成分，忽略了音樂的本質(zhì)，從而誤導(dǎo)了學(xué)生和家長，甚至是人們對音樂教育行業(yè)的理解。所以在軟件開發(fā)的過程中需要大量的音樂專業(yè)人士、音樂教師和音樂理論研究型人才提供指導(dǎo)，我們在使用這些軟件時也需要經(jīng)過篩選。目前，音樂教育軟件的定位應(yīng)該是在音樂教學(xué)中起到一定的輔助作用，而不能完全取代音樂教師來完成教學(xué)任務(wù)。

科技的進步催生了許多音樂教育軟件，我們需要明白，技術(shù)不能替代藝術(shù)。目前音樂教育軟件確實任重而道遠，在技術(shù)和藝術(shù)層面都有很大的提升空間。但是未來的音樂教育軟件具有一片光明的前景，人工智能技術(shù)的進步也將為音樂教育軟件的應(yīng)用提供更寬廣的道路，為軟件的設(shè)計提供更好的思路。教育信息化時代下，科技需要為藝術(shù)而生，為藝術(shù)教育服務(wù)。

注釋：

[1][美]貝內(nèi)特·雷默.音樂教育的哲學(xué)——推進愿景（第3版）[M].熊蕾譯.北京：人民音樂出版社，2011：133.

[2]http：//h.bkzx.cn/.

[收稿日期]2020-07-15

[作者簡介]杭小羽（1997—），女，上海音樂學(xué)院碩士研究生。（上海200000）

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