基于Arduino的交互吉他設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

孫奧成

（長(zhǎng)春師范大學(xué)國(guó)際交流學(xué)院 吉林省長(zhǎng)春市 130000）

1 課題研究

1.1 課題的研究背景

2021年5月26日教育部體育衛(wèi)生與藝術(shù)教育司司長(zhǎng)王登峰在新聞發(fā)布會(huì)上提出：美育課堂要教會(huì)學(xué)生欣賞美、發(fā)現(xiàn)美，也要教給學(xué)生創(chuàng)造美的能力。由于我國(guó)當(dāng)前對(duì)美育素質(zhì)教育重視度不高，教育部出臺(tái)“將音體美納入中考，2022年全面實(shí)行”的方案，到2022年力爭(zhēng)全覆蓋，全面實(shí)行美育中考。教育部最新通知，高考藝術(shù)特長(zhǎng)生將享受加分政策，全國(guó)53所高校率先響應(yīng)藝術(shù)特長(zhǎng)生加分政策。這意味著藝術(shù)特長(zhǎng)生和藝考生將進(jìn)一步提升高考中的地位。未來(lái)將會(huì)有更多省市將美育納入中考，影響初中升高中考試的方方面面。藝術(shù)教育不再是少部分人的專(zhuān)利，將被更多學(xué)生和家長(zhǎng)接受。

根據(jù)家長(zhǎng)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，在政策環(huán)境不斷利好下，藝術(shù)類(lèi)課程在家長(zhǎng)為孩子選擇的素質(zhì)教育課程占比達(dá)到71.78%，成為最受歡迎的素質(zhì)教育類(lèi)型。與此同時(shí)，在藝術(shù)教育項(xiàng)目中，音樂(lè)教育的比例達(dá)到50.63%，占據(jù)家長(zhǎng)希望孩子接受的藝術(shù)教育類(lèi)型第一名。由此可以看出，我國(guó)眾多家長(zhǎng)在藝術(shù)教育的重視也在逐步加深。

1.2 本課題的研究意義

本項(xiàng)目通過(guò)智能化的方式為用戶(hù)提供標(biāo)準(zhǔn)化線(xiàn)上教學(xué)模式及遠(yuǎn)程教學(xué)服務(wù)。本項(xiàng)目致力于解決行業(yè)痛點(diǎn)問(wèn)題，帶動(dòng)傳統(tǒng)藝術(shù)教育行業(yè)的發(fā)展。本項(xiàng)目專(zhuān)注于學(xué)生群體美育素質(zhì)教育標(biāo)準(zhǔn)化線(xiàn)上教學(xué)及遠(yuǎn)程教學(xué)服務(wù)，打造“互聯(lián)網(wǎng)+教育+標(biāo)準(zhǔn)化”電子教學(xué)平臺(tái)，同時(shí)創(chuàng)建“遠(yuǎn)程一對(duì)一教學(xué)”、“個(gè)性化定制”的體系，帶給用戶(hù)完美的消費(fèi)體驗(yàn)。

本項(xiàng)目將通過(guò)應(yīng)用金屬傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)特質(zhì)嵌入式金屬傳感器品絲及嵌入式LED智能模塊與系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息交互，給用戶(hù)能夠提供各種用戶(hù)所需要的針對(duì)用戶(hù)本人私人定制的個(gè)性化服務(wù)。同時(shí)使得相關(guān)教學(xué)人員能夠在后臺(tái)更加詳細(xì)的了解用戶(hù)的學(xué)習(xí)情況，更加準(zhǔn)確、便利、高效的進(jìn)行教學(xué)指導(dǎo)等相關(guān)工作。

本項(xiàng)目的優(yōu)勢(shì)在于：

（1）打破傳統(tǒng)音樂(lè)教育對(duì)于時(shí)間空間的束縛。通過(guò)嵌入式金屬傳感器品絲及LED智能模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)新模式。基于Arduino實(shí)現(xiàn)硬件軟件信息交互，通過(guò)人工智能，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等現(xiàn)代智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程可視化音樂(lè)教學(xué)，讓用戶(hù)獲得自由的學(xué)習(xí)時(shí)間和地點(diǎn)。

（2）解決當(dāng)前線(xiàn)下培訓(xùn)機(jī)構(gòu)教育效率過(guò)低情況。本項(xiàng)目產(chǎn)品可以通過(guò)信息交互實(shí)現(xiàn)吉他指板上的一對(duì)多可視化教學(xué)模式，讓學(xué)生可以更直觀(guān)的觀(guān)看學(xué)習(xí)教師的指法，教師可以更清晰的發(fā)現(xiàn)學(xué)生的演奏問(wèn)題。

（3）為用戶(hù)提供標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)，系統(tǒng)可為不同學(xué)習(xí)階段用戶(hù)制定個(gè)性化學(xué)習(xí)計(jì)劃，提供當(dāng)前適合自己的課程內(nèi)容。

（4）解決線(xiàn)下和線(xiàn)上自我學(xué)習(xí)效率不高的弊端。本項(xiàng)目通過(guò)使用嵌入式金屬傳感器品絲與系統(tǒng)間進(jìn)行信息交互，可以通過(guò)用戶(hù)按壓琴弦接觸品絲的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的信息交互，實(shí)現(xiàn)智能識(shí)錯(cuò)的功能，同時(shí)依靠LED智能模塊提供可視化信息在吉他指板上，實(shí)現(xiàn)輔助教師用戶(hù)教學(xué)和學(xué)生用戶(hù)學(xué)習(xí)，自審自學(xué)的學(xué)習(xí)新模式。

（5）更低的課程價(jià)格。本項(xiàng)目通過(guò)平臺(tái)提供線(xiàn)上可重復(fù)觀(guān)看付費(fèi)課程，搭配輔助教學(xué)，智能識(shí)錯(cuò)功能，為用戶(hù)提供更低的課程價(jià)格。形成老師-智彈平臺(tái)-學(xué)生的新型學(xué)習(xí)供應(yīng)模式。

1.3 研究現(xiàn)狀

2020年10月，中辦、國(guó)辦印發(fā)《關(guān)于全面加強(qiáng)和改進(jìn)新時(shí)代學(xué)校美育工作的意見(jiàn)》，提出以提高學(xué)生審美和人文素養(yǎng)為目標(biāo)，把美育納入各級(jí)各類(lèi)學(xué)校人才培養(yǎng)全過(guò)程，貫穿學(xué)校教育各學(xué)段。據(jù)了解，目前，全國(guó)已有不少省市推進(jìn)藝術(shù)進(jìn)中考。

放眼當(dāng)前教育行業(yè)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，隨著科技的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的不斷流行，疫情期間，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教育的模式越發(fā)受到重視，越來(lái)越多的人將目光投入到用科技改變教育，傳統(tǒng)教育模式顯然將面臨巨大的威脅。本項(xiàng)目通過(guò)精準(zhǔn)的市場(chǎng)、客戶(hù)與產(chǎn)品定位，差異化的市場(chǎng)運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)差異化的市場(chǎng)占位，建立全新智能吉他品牌經(jīng)營(yíng)是未來(lái)發(fā)展的方向。

本項(xiàng)目應(yīng)用金屬傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)特質(zhì)嵌入式金屬傳感器品絲及嵌入式LED智能模塊與系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息交互，在自己學(xué)習(xí)的過(guò)程中，依托LED智能模塊與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息交互實(shí)現(xiàn)輔助教學(xué)功能，解決線(xiàn)上教學(xué)過(guò)程中對(duì)指法的要求問(wèn)題；同時(shí)通過(guò)特質(zhì)金屬傳感器品絲接收用戶(hù)指法信息，在系統(tǒng)中判斷正誤后使用LED智能模塊進(jìn)行反饋，實(shí)現(xiàn)自審自查功能，強(qiáng)化用戶(hù)體驗(yàn)；創(chuàng)建遠(yuǎn)程教學(xué)模式，用戶(hù)間可以以系統(tǒng)為中介實(shí)現(xiàn)信息交互，將指法依托金屬傳感器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程交互，并通過(guò)LED智能模塊實(shí)現(xiàn)可視化教學(xué)，強(qiáng)化了用戶(hù)學(xué)習(xí)效率；同時(shí)可以依托金屬傳感器品絲與系統(tǒng)間的信息交互達(dá)到錄制功能，在課后可以重復(fù)通過(guò)LED智能模塊進(jìn)行可視化播放，加強(qiáng)用戶(hù)復(fù)習(xí)效果，以此更好地發(fā)展“音樂(lè)+互聯(lián)網(wǎng)”這一目標(biāo)。

1.4 論文的主要內(nèi)容

基于本項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)，在研發(fā)本項(xiàng)目的時(shí)候所運(yùn)用到的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言是當(dāng)前主流的C、Java計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言。而基于Arduino開(kāi)發(fā)智能信息交互吉他所需要面對(duì)的一系列問(wèn)題和所需要實(shí)現(xiàn)的相關(guān)功能和任務(wù)需求，所以研發(fā)該系統(tǒng)整個(gè)過(guò)程所需要完成的主要任務(wù)包括以下幾個(gè)方面：

（1）由于是進(jìn)行線(xiàn)上信息交互，本系統(tǒng)在研發(fā)過(guò)程中要滿(mǎn)足用戶(hù)的所需要的各種不同類(lèi)型的需求，并進(jìn)行相關(guān)需求所需要進(jìn)行的必要的流程性操作，在處理不同任務(wù)的時(shí)候的整體流程的設(shè)計(jì)，不同層次的劃分，不同使用系統(tǒng)角色的分工處理等相關(guān)問(wèn)題，學(xué)習(xí)，了解并運(yùn)用相關(guān)的業(yè)務(wù)功能系統(tǒng)和必要的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。

（2）對(duì)于智能信息交互吉他的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)等操作。

（3）通過(guò)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)計(jì)劃和和理性設(shè)計(jì)的技術(shù)的運(yùn)用。

（4）針對(duì)本系統(tǒng)的整體框架進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的補(bǔ)充學(xué)習(xí)，并根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)型設(shè)計(jì)。

通過(guò)對(duì)本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與規(guī)劃，本論文主要選擇的是基于現(xiàn)有的較為完備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)設(shè)計(jì)和研發(fā)，為用戶(hù)提供更便利、更高效、更實(shí)用的音樂(lè)線(xiàn)上教學(xué)平臺(tái)及硬件。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 功能模塊設(shè)計(jì)

信息交互吉他系統(tǒng)主要由線(xiàn)上的前端和后臺(tái)及線(xiàn)下硬件三大部分組成，其中前端由普通學(xué)生及教師用戶(hù)來(lái)進(jìn)行操作使用，后臺(tái)由系統(tǒng)管理員進(jìn)行管理和操作。

2.1.1 學(xué)生用戶(hù)前端模塊

（1）用戶(hù)注冊(cè)：在系統(tǒng)首頁(yè)有注冊(cè)按鈕，點(diǎn)擊它，就能夠進(jìn)行用戶(hù)注冊(cè)，用戶(hù)可以在注冊(cè)界面填寫(xiě)相關(guān)的個(gè)人信息。

（2）登錄模塊：進(jìn)入登錄界面后，用戶(hù)填寫(xiě)完成各項(xiàng)信息后，單擊確定按鈕就能夠完成用戶(hù)的登錄操作。

（3）線(xiàn)上教學(xué)：在自己學(xué)習(xí)的過(guò)程中，依托LED智能模塊與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息交互實(shí)現(xiàn)輔助教學(xué)功能，解決線(xiàn)上教學(xué)過(guò)程中對(duì)指法的要求問(wèn)題；同時(shí)通過(guò)嵌入式金屬傳感器品絲接收用戶(hù)指法信息，在系統(tǒng)中判斷正誤后使用LED智能模塊進(jìn)行反饋，實(shí)現(xiàn)自審自查功能，強(qiáng)化用戶(hù)體驗(yàn)。

（4）遠(yuǎn)程一對(duì)一教學(xué)模塊：創(chuàng)建遠(yuǎn)程教學(xué)模式，用戶(hù)間可以以系統(tǒng)為中介實(shí)現(xiàn)信息交互，將指法依托金屬傳感器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程交互，并通過(guò)LED智能模塊實(shí)現(xiàn)可視化教學(xué)，強(qiáng)化了用戶(hù)學(xué)習(xí)效率。

（5）線(xiàn)下一對(duì)多教學(xué)模塊：本產(chǎn)品通過(guò)搭載嵌入式金屬傳感器，配合LED智能模塊間信息交互，在線(xiàn)下開(kāi)展一對(duì)多可視化教學(xué)，讓每個(gè)學(xué)生在課程中接受同等品質(zhì)的教學(xué)效果，提高線(xiàn)下課程教學(xué)質(zhì)量。

（6）系統(tǒng)留言模塊：用戶(hù)的各種意見(jiàn)和反饋，可通過(guò)意見(jiàn)欄進(jìn)行反饋。

（7）用戶(hù)管理模塊：用戶(hù)能夠在登錄后進(jìn)入個(gè)人信息管理的頁(yè)面，并且可以在這個(gè)頁(yè)面進(jìn)行個(gè)人相關(guān)信息的更改等。

2.1.2 教師用戶(hù)前端模塊

（1）用戶(hù)注冊(cè)：在系統(tǒng)首頁(yè)有注冊(cè)按鈕，點(diǎn)擊它，就能夠進(jìn)行用戶(hù)注冊(cè)，用戶(hù)可以在注冊(cè)界面填寫(xiě)相關(guān)的個(gè)人信息。

（2）登錄模塊：進(jìn)入登錄界面后，用戶(hù)填寫(xiě)完成各項(xiàng)信息后，單擊確定按鈕就能夠完成用戶(hù)的登錄操作。

（3）查詢(xún)學(xué)生資料模塊：教師端可以隨時(shí)查看系統(tǒng)中已報(bào)名的學(xué)生資料。

（4）遠(yuǎn)程一對(duì)一教學(xué)模塊：學(xué)生端可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程連接教師端進(jìn)行學(xué)習(xí)，打破時(shí)間空間束縛，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程一對(duì)一教學(xué)模式。

（5）線(xiàn)下一對(duì)多教學(xué)模塊：本產(chǎn)品通過(guò)搭載嵌入式金屬傳感器，配合LED智能模塊間信息交互，在線(xiàn)下開(kāi)展一對(duì)多可視化教學(xué)，提高教師線(xiàn)下課程教學(xué)質(zhì)量。

（6）開(kāi)設(shè)課程模塊：在向平臺(tái)提出申請(qǐng)后可以隨時(shí)開(kāi)設(shè)自己的吉他課程。

（7）查詢(xún)學(xué)生學(xué)習(xí)情況模塊：教師可以通過(guò)app隨時(shí)查看自己課程中的學(xué)員的學(xué)習(xí)情況。

（8）教學(xué)記錄模塊：在每次教學(xué)結(jié)束之后，系統(tǒng)自動(dòng)記錄本次教學(xué)情況。

（9）系統(tǒng)留言模塊：用戶(hù)的各種意見(jiàn)和反饋，可通過(guò)意見(jiàn)欄進(jìn)行反饋。

（10）用戶(hù)管理模塊：用戶(hù)能夠在登錄后進(jìn)入個(gè)人信息管理的頁(yè)面，并且可以在這個(gè)頁(yè)面進(jìn)行個(gè)人相關(guān)信息的更改等。

2.1.3 后臺(tái)各項(xiàng)功能

（1）系統(tǒng)用戶(hù)管理模塊：管理員登入本系統(tǒng)后，能夠操作系統(tǒng)的每一個(gè)功能。

（2）用戶(hù)管理模塊：前端的用戶(hù)的各項(xiàng)信息可以通過(guò)用戶(hù)管理模塊使系統(tǒng)管理員能夠?qū)η岸说挠脩?hù)信息實(shí)現(xiàn)相關(guān)的管理。

（3）訂單管理模塊：管理員通過(guò)后臺(tái)管理前端消費(fèi)者的各種訂單。

（4）留言管理模塊：系統(tǒng)管理員能夠管理和回復(fù)前留言欄的每一條信息。

（5）系統(tǒng)簡(jiǎn)介管理模塊：系統(tǒng)管理員對(duì)本系統(tǒng)的簡(jiǎn)介進(jìn)行修改和更新。

2.1.4 用戶(hù)硬件模塊

（1）智能識(shí)錯(cuò)模塊：通過(guò)安裝嵌入式金屬傳感器于吉他指板上，通過(guò)與系統(tǒng)間網(wǎng)絡(luò)連接使用戶(hù)在按壓琴弦接觸品絲的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的信息交互，實(shí)現(xiàn)智能識(shí)錯(cuò)的功能。

（2）輔助教學(xué)模塊：通過(guò)安裝LED智能模塊嵌入于吉他指板內(nèi)，為用戶(hù)提供可視化信息，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)自審自學(xué)的輔助教學(xué)新模式。

（3）遠(yuǎn)程一對(duì)一教學(xué)模塊：本產(chǎn)品搭載嵌入式金屬傳感器，配合LED智能模塊間信息交互，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程真人教學(xué)，彌補(bǔ)當(dāng)前線(xiàn)上音樂(lè)教學(xué)僅有視頻教學(xué)的空缺，有效降低學(xué)琴難度。

（4）課后復(fù)習(xí)模塊：可以依托金屬傳感器品絲與系統(tǒng)間的信息交互達(dá)到錄制功能，在課后可以重復(fù)通過(guò)LED智能模塊進(jìn)行可視化播放，加強(qiáng)用戶(hù)復(fù)習(xí)效果。

2.2 基于Arduino的信息交互吉他設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)共歷經(jīng)：前期準(zhǔn)備，系統(tǒng)研發(fā)和系統(tǒng)測(cè)試三個(gè)階段。

2.2.1 前期準(zhǔn)備

（1）本項(xiàng)目面向全國(guó)中小學(xué)階段至大學(xué)本科的青年音樂(lè)愛(ài)好群體及藝考學(xué)校琴行等教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行《對(duì)于當(dāng)前吉他教學(xué)模式滿(mǎn)意度調(diào)查》問(wèn)卷調(diào)查。調(diào)查研究學(xué)生群體對(duì)學(xué)習(xí)吉他的期望程度和對(duì)于當(dāng)前市面普遍吉他教學(xué)模式的接受程度，不能接受的原因，以及對(duì)吉他學(xué)習(xí)的需求，以此來(lái)判斷項(xiàng)目是否在學(xué)生群體具有可實(shí)施性。根據(jù)前期面向全國(guó)中小學(xué)階段至大學(xué)本科的青年音樂(lè)愛(ài)好群體及藝考學(xué)校琴行等教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，來(lái)自全國(guó)13個(gè)省份，共計(jì)589名參與調(diào)研人員的調(diào)研結(jié)果，團(tuán)隊(duì)人員發(fā)現(xiàn)此項(xiàng)目具有很大的開(kāi)發(fā)市場(chǎng)，線(xiàn)上教育的空缺等待我們開(kāi)發(fā)利用。

（2）調(diào)查整理當(dāng)前市場(chǎng)上已開(kāi)發(fā)的智能吉他，如：Geek智能吉他，Poputar智能吉他等，通過(guò)分析此類(lèi)產(chǎn)品的應(yīng)用功能，比較其優(yōu)勢(shì)和弊端差別，從中得出此項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)，在系統(tǒng)研發(fā)的過(guò)程中賦予該系統(tǒng)新的功能。

（3）擬采用UML實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)建模，劃分系統(tǒng)功能模塊，并確定各功能模塊之間的關(guān)聯(lián)。

（4）調(diào)查本項(xiàng)目所需要的相關(guān)硬件材料并準(zhǔn)備。

此外，通過(guò)請(qǐng)教物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域和吉他樂(lè)器設(shè)計(jì)領(lǐng)域的相關(guān)研究人員以及自身的研發(fā)團(tuán)隊(duì)討論并確定智能信息交互吉他的研發(fā)日程和規(guī)劃，為后期的產(chǎn)品研發(fā)和測(cè)試奠定一系列基礎(chǔ)。

2.2.2 系統(tǒng)研發(fā)

（1）Arduino測(cè)試：設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)品絲與琴弦接觸時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息可以被系統(tǒng)接收到。

（2）實(shí)現(xiàn)方法：實(shí)現(xiàn)通過(guò)arduino基于C語(yǔ)言編譯的基本接受及反饋方法及記錄方法實(shí)現(xiàn)基于IO流傳遞間的信息交互基本功能。

（3）元件連接：實(shí)現(xiàn)基于arduino的智能LED燈模塊與第一階段便攜方法間的連接，實(shí)現(xiàn)傳感器與接收方法之間的連接。

（4）元件組裝：對(duì)各元件進(jìn)行細(xì)致分化并安裝進(jìn)入事先準(zhǔn)備好的吉他中并進(jìn)行測(cè)試。

（5）資料導(dǎo)入：將相關(guān)樂(lè)理基本和弦以數(shù)據(jù)形式錄入軟件并進(jìn)行整理測(cè)試。

2.2.2.1 軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

擬采用SQL Server建立數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包含以下表：

（1）用戶(hù)表：用于用戶(hù)的注冊(cè)、登錄以及調(diào)取用戶(hù)基本信息。

（2）管理員表：用于管理員的登錄，使管理員登錄后能對(duì)信息表中數(shù)據(jù)的管理。

（3）音頻資源表：用于存儲(chǔ)視頻和音頻的文件，供用戶(hù)在線(xiàn)播放和下載。

（4）文字資源表：用于存儲(chǔ)教材等文字資料，供用戶(hù)在線(xiàn)瀏覽和下載。

（5）圖片資源表：用于存儲(chǔ)和弦等圖片資料，供用戶(hù)在線(xiàn)瀏覽和下載。

2.2.2.2 前臺(tái)功能模塊的實(shí)現(xiàn)

（1）用戶(hù)注冊(cè)模塊：通過(guò)首頁(yè)的注冊(cè)鏈接進(jìn)入注冊(cè)頁(yè)面，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)信息的錄入，通過(guò)提交按鈕將已經(jīng)錄入的信息發(fā)送到后臺(tái)。

（2）用戶(hù)登錄模塊：通過(guò)用戶(hù)輸入賬號(hào)密碼的形式，調(diào)取后臺(tái)數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶(hù)輸入賬戶(hù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的匹配。

（3）遠(yuǎn)程教學(xué)模塊：當(dāng)客戶(hù)端使用遠(yuǎn)程教學(xué)功能時(shí)，客戶(hù)端向后臺(tái)服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)兩端的傳感器與LED智能模塊同步功能。

（4）文件上傳和下載模塊：用戶(hù)端可實(shí)現(xiàn)音頻以及文字資料的在線(xiàn)瀏覽和下載功能，管理員端可進(jìn)行資料的上傳。

（5）錄制模塊：用戶(hù)通過(guò)點(diǎn)擊錄制按鈕，使傳感器將接收到的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)后臺(tái)服務(wù)器并存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)錄制功能。

（6）回放模塊：用戶(hù)通過(guò)點(diǎn)擊回放模塊按鈕，使后臺(tái)服務(wù)器將相應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)絃ED智能模塊，實(shí)現(xiàn)回放功能。

2.2.2.3 后臺(tái)功能管理模塊的實(shí)現(xiàn)

（1）用戶(hù)管理模塊：通過(guò)用戶(hù)注冊(cè)提交的信息，服務(wù)器將用戶(hù)信息存儲(chǔ)到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶(hù)信息表中。管理員有權(quán)對(duì)該系統(tǒng)的所有用戶(hù)實(shí)現(xiàn)添加、刪除和修改的功能。

（2）學(xué)習(xí)資源管理模塊：可對(duì)現(xiàn)有的音頻以及文字資料進(jìn)行添加、刪除和修改，可拒絕發(fā)布上傳的不合法資料。

（3）文件上傳和下載管理模塊：管理員和用戶(hù)可上傳學(xué)習(xí)資源，供其他用戶(hù)在線(xiàn)瀏覽。

（4）管理員登錄模塊：用于管理員登錄，從而對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。

2.2.3 系統(tǒng)測(cè)試

（1）本系統(tǒng)選用黑盒測(cè)試，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。除此之外，研發(fā)團(tuán)隊(duì)還會(huì)根據(jù)測(cè)試效果，撰寫(xiě)測(cè)試報(bào)告，保證系統(tǒng)各功能模塊的正確運(yùn)行，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化與改進(jìn)。

（2）統(tǒng)計(jì)使用人數(shù)和使用情況，定期調(diào)查用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)的反饋情況。

（3）維護(hù)系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修正系統(tǒng)錯(cuò)誤，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

（4）按照用戶(hù)反饋的信息和需求進(jìn)行優(yōu)化和更新系統(tǒng)。

（5）實(shí)現(xiàn)硬件成品，并在線(xiàn)下進(jìn)行小范圍試用，按照用戶(hù)反饋適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。

3 存在的問(wèn)題及風(fēng)險(xiǎn)

本項(xiàng)目通過(guò)智能化的方式為用戶(hù)提供標(biāo)準(zhǔn)化線(xiàn)上教學(xué)模式及遠(yuǎn)程教學(xué)服務(wù)。本項(xiàng)目致力于解決行業(yè)痛點(diǎn)問(wèn)題，帶動(dòng)傳統(tǒng)藝術(shù)教育行業(yè)的發(fā)展。本項(xiàng)目專(zhuān)注于學(xué)生群體美育素質(zhì)教育標(biāo)準(zhǔn)化線(xiàn)上教學(xué)及遠(yuǎn)程教學(xué)服務(wù)，打造“互聯(lián)網(wǎng)+教育+標(biāo)準(zhǔn)化”電子教學(xué)平臺(tái)，同時(shí)創(chuàng)建“遠(yuǎn)程一對(duì)一教學(xué)”、“個(gè)性化定制”的體系，帶給用戶(hù)完美的消費(fèi)體驗(yàn)。

3.1 同類(lèi)產(chǎn)品對(duì)比

除此之外，經(jīng)過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)還有很多其他類(lèi)似項(xiàng)目，在此列舉幾項(xiàng)具有代表性的項(xiàng)目：

對(duì)比于國(guó)內(nèi)知名智能吉他品牌Geek，本產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)在于針對(duì)吉他初學(xué)者方面，發(fā)現(xiàn)初學(xué)者在學(xué)習(xí)吉他指法過(guò)程中，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)誤觸導(dǎo)致和弦音不對(duì)的痛點(diǎn)，在其現(xiàn)有的可視化教學(xué)功能基礎(chǔ)上，增加了智能識(shí)錯(cuò)及遠(yuǎn)程教學(xué)的功能，在用戶(hù)使用本產(chǎn)品時(shí)可以實(shí)現(xiàn)智能檢測(cè)錯(cuò)誤并通過(guò)LED指示燈指出問(wèn)題所在的功能，提高學(xué)習(xí)效率。

同時(shí)，本產(chǎn)品搭載嵌入式金屬傳感器，配合LED智能模塊間信息交互，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程真人教學(xué)，彌補(bǔ)當(dāng)前線(xiàn)上音樂(lè)教學(xué)僅有視頻教學(xué)的空缺，真人遠(yuǎn)程可視化教學(xué)互動(dòng)模式對(duì)比視頻教學(xué)可以更好的為學(xué)生制定當(dāng)前個(gè)人學(xué)習(xí)計(jì)劃，發(fā)現(xiàn)并解決當(dāng)前學(xué)生的學(xué)習(xí)問(wèn)題，提高用戶(hù)使用體驗(yàn)，真正實(shí)現(xiàn)吉他就是老師，老師就是吉他。

對(duì)比于音樂(lè)教育軟件GuitarTuna，本產(chǎn)品使用金屬傳感器品絲與系統(tǒng)間進(jìn)行信息交互，可以通過(guò)用戶(hù)按壓琴弦接觸品絲的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的信息交互，實(shí)現(xiàn)智能識(shí)錯(cuò)的功能，同時(shí)依靠LED智能模塊與系統(tǒng)間的信息交互實(shí)現(xiàn)和弦圖在吉他指板上的可視化。

對(duì)比于音樂(lè)教育軟件Finger，本產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)軟硬件信息交互制及時(shí)判斷用戶(hù)學(xué)習(xí)情況并對(duì)用戶(hù)的錯(cuò)誤操作提出提醒以及教學(xué)正確指法。

3.2 吉他教育與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合之間存在的問(wèn)題

任何一個(gè)平臺(tái)在初期搭建，產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及后期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中都有自己獨(dú)特的方向性和相應(yīng)的使用價(jià)值，也會(huì)面向各色迥異的用戶(hù)，因此初期都或多或少存在著一系列的問(wèn)題，這就需要相應(yīng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)去挖掘，商榷，研討和解決問(wèn)題，同樣基于Arduino的交互吉他也會(huì)面臨著一些可解決的問(wèn)題。

在本篇論文中僅列舉兩條具有代表性，針對(duì)性，關(guān)鍵性，極大影響性的問(wèn)題，并列出相應(yīng)的解決措施及方案。

（1）對(duì)于基于Arduino的信息交互吉他的需求量是本系統(tǒng)極為重視的問(wèn)題，如果沒(méi)有市場(chǎng)，沒(méi)有用戶(hù)需求量，本系統(tǒng)的研發(fā)意義就大打了折扣，因此項(xiàng)目面向全國(guó)中小學(xué)階段至大學(xué)本科的青年音樂(lè)愛(ài)好群體及藝考學(xué)校琴行等教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，根據(jù)來(lái)自全國(guó)13個(gè)省份的共計(jì)589名參與調(diào)研人員的調(diào)研結(jié)果分析得出：雖然有一部分調(diào)查對(duì)象因?yàn)榈却芷谔L(zhǎng)等原因而不愿意使用本平臺(tái)，但是92.4%的調(diào)查對(duì)象都愿意使用此平臺(tái)，因此本項(xiàng)目具有相當(dāng)大的市場(chǎng)。

（2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)存在的技術(shù)問(wèn)題。任何一個(gè)系統(tǒng)，任何一個(gè)平臺(tái)都離不開(kāi)技術(shù)的支持與研發(fā)。因此本團(tuán)隊(duì)深度學(xué)習(xí)研究了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，ASP.NET程序設(shè)計(jì)，web開(kāi)發(fā)，人工智能與社會(huì)等多門(mén)課程，且對(duì)平臺(tái)研發(fā)所需的C，Java等計(jì)算機(jī)語(yǔ)言已熟練地掌握和應(yīng)用。在科學(xué)知識(shí)得到了足夠的儲(chǔ)備后，研發(fā)團(tuán)隊(duì)與多名此領(lǐng)域的研究人員共同探討基于Arduino的信息交互吉他所存在的技術(shù)問(wèn)題，并擬訂了相應(yīng)的解決方案。

（3）產(chǎn)品研發(fā)及生產(chǎn)銷(xiāo)售過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。軟件方面，APP軟件的開(kāi)發(fā)的主要風(fēng)險(xiǎn)均來(lái)自于兩個(gè)方面，軟件研發(fā)和人才流失。硬件方面，由于本產(chǎn)品對(duì)于硬件要求不高，容易出現(xiàn)其他已經(jīng)占據(jù)市場(chǎng)的企業(yè)研發(fā)具有相同功能的產(chǎn)品。運(yùn)輸方面，本產(chǎn)品項(xiàng)目同時(shí)擁有線(xiàn)上銷(xiāo)售網(wǎng)站和線(xiàn)下銷(xiāo)售門(mén)店，針對(duì)于線(xiàn)上銷(xiāo)售模式，本產(chǎn)品選擇開(kāi)設(shè)自己的官方網(wǎng)站,采用b2c垂直型電商銷(xiāo)售模式，但與此同時(shí)在物流工程中，吉他作為易磕碰物品，可能會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)，出現(xiàn)貨物損失問(wèn)題。

4 總結(jié)

（1）該項(xiàng)目能夠使普通用戶(hù)有機(jī)會(huì)接受線(xiàn)上的吉他教學(xué)，能夠讓吉他教師無(wú)需要去固定場(chǎng)所，在交通上耗費(fèi)財(cái)力，精力和時(shí)間。通過(guò)實(shí)現(xiàn)從教師端到學(xué)生端的完全同步，依托LED智能模塊與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息交互實(shí)現(xiàn)輔助教學(xué)功能，做到指法的可視化，提高教學(xué)質(zhì)量。

（2）平臺(tái)提供的教學(xué)視頻在課后可以重復(fù)通過(guò)LED智能模塊進(jìn)行可視化播放，讓學(xué)員在課下也可以進(jìn)行復(fù)習(xí)。同時(shí)可以依托金屬傳感器品絲與系統(tǒng)間的信息交互達(dá)到錄制功能，在課后可以重復(fù)通過(guò)LED智能模塊進(jìn)行可視化播放，加強(qiáng)用戶(hù)復(fù)習(xí)效果，以此更好地發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+音樂(lè)”這一目標(biāo)。

（3）該項(xiàng)目能夠吸納用戶(hù)，誕生于大學(xué)校園的項(xiàng)目將引起更為廣泛的學(xué)生的群體的反響，結(jié)合當(dāng)下國(guó)家政策的大力扶持，本項(xiàng)目將向?qū)W生群體敞開(kāi)大門(mén)，一方面解決了學(xué)生學(xué)琴的問(wèn)題，另一方面也為國(guó)家儲(chǔ)備大量音樂(lè)的人才。

（4）本項(xiàng)目能夠在線(xiàn)下開(kāi)展一對(duì)多可視化教學(xué)，讓每個(gè)學(xué)生在課程中接受同等品質(zhì)的教學(xué)效果，提高線(xiàn)下課程教學(xué)質(zhì)量。