5G+智能技術下的高校音樂教育新發(fā)展

劉鑫智

不同于以往以人與人交互為主的1G到4G時代，5G將使萬物互聯(lián)得到質(zhì)的提升，其與VR、AR、AI、物聯(lián)網(wǎng)等智能技術融合將會引發(fā)教育領域的深刻變革。高校音樂教育通常是包括音樂學院、藝術院校、師范院校等在內(nèi)的專業(yè)音樂教育，目的是培養(yǎng)專業(yè)音樂類表演、教學、理論等高層次人才，因此，高校音樂教育作為國家音樂事業(yè)的領頭羊，在未來5G普及之時也將會實現(xiàn)更多突破。

一、5G與智能技術

(一)5G技術的發(fā)展

1G的誕生，使得人們擺脫了電話線的束縛，基于模擬信號使得在外也能發(fā)揮電話的作用，“大哥大”就是該時代的典型產(chǎn)物；2G的誕生，超越了一代僅能通話的局限，開啟了數(shù)據(jù)時代，短信開始盛行；3G的誕生，圖片、網(wǎng)頁普及，使得手機能夠圖文并茂，智能手機開始進入人們的生活；4G的誕生，移動互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)形成，初步實現(xiàn)了人工智能，改變了我們的生活，諸如電子支付、智能家居等，一部手機就能把握生活。

第五代移動通信技術(5th Generation Mobile Communication Technology)，簡稱5G。具有以下特點：低時延，毫秒級的延遲，真正具有即時性的特點；高帶寬，理想中的5G速率將達到10—20Gbit/s，意味著這個速度能夠在一秒內(nèi)完成一部4K電影的下載；廣覆蓋，5G基站采用的是按覆蓋范圍的不同分為宏基站、微基站等密集布局，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在基站之間的快速傳播反饋，遍布居民、商業(yè)、交通，真正實現(xiàn)整個社會的互聯(lián)互通。

盡管5G在音樂教育領域的應用還沒有太多表述，但其他一些教育領域已經(jīng)有所實現(xiàn)，因此，關于5G在音樂教育領域應用的潛力也應該被挖掘。

(二)5G背景下的智能技術

1.虛擬現(xiàn)實技術

業(yè)界通常將“虛擬現(xiàn)實技術”主要分為虛擬現(xiàn)實(VR)、增強現(xiàn)實(AR)和混合現(xiàn)實(MR)三類。VR是模擬的虛擬世界；AR是一種“虛實結(jié)合”的技術，它在真實環(huán)境上疊加虛擬世界；MR融合虛擬現(xiàn)實的沉浸感和增強現(xiàn)實的實用性特征無縫對接虛擬與真實世界，[1]諸如：遠程醫(yī)療手術的協(xié)同進行。

由于該技術受4G的限制，有一定網(wǎng)絡延遲且上傳數(shù)據(jù)有限，使參與者會有暈眩等不適感，所虛擬的場景也因數(shù)據(jù)限制而不夠真實和豐富；5G下的虛擬現(xiàn)實技術，因其超低延時的特點而弱化參與者的不適感，進而參與者與現(xiàn)實的距離無限接近，可有真正的沉浸式體驗。

2.物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)，即人與人、人與物、物與物的萬物連接，相互交互。如今的4G網(wǎng)絡已經(jīng)廣泛應用于物聯(lián)網(wǎng)，諸如米家生態(tài)鏈，小愛同學就相當于互聯(lián)網(wǎng)與物體交互的中介，其在收到一定指令后，會將數(shù)據(jù)上傳到云端平臺，再由云端將指令數(shù)據(jù)下達到已連接互聯(lián)網(wǎng)的大小家電，或是使用者利用手機、平板等終端對已連網(wǎng)的家電進行操作，使生活變得更加智慧。

4G雖說是實現(xiàn)了一定的物聯(lián)，但距離理想的萬物互聯(lián)還有距離；隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，連接規(guī)模越來越宏大，5G時代的到來將為物聯(lián)網(wǎng)插上“翱翔的翅膀”，使物聯(lián)網(wǎng)朝著更大規(guī)模、更安全、更快的方向發(fā)展。

3.人工智能

人工智能，簡稱AI。它是研究模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)的一門新的技術科學。

4G下的人工智能已經(jīng)深入日常，諸如我們使用的手機語音助手等，可進行打電話、導航等諸多功能，但是在進行一些高精、大工作量的操作時，基于4G自身特性就會有所局限；5G助力AI技術，將會實現(xiàn)更高難度的工作，比如醫(yī)療手術的方案制定，有些操作機器要比人工更加精確，亦或是交通導航之前常常遇到一些場所信號不佳而受誤導，這些問題都將在5G時代得到空前的改善。

4.邊緣計算的發(fā)展

移動邊緣計算(moving edge calculation，MEC)最早是2014年由歐洲電信標準化協(xié)會提出，它是一種在移動網(wǎng)絡邊緣提供信息系統(tǒng)和云計算能力的網(wǎng)絡架構(gòu)[2]，它就像我們?nèi)梭w，大腦是主導計算處理器，其他器官就像是邊緣計算，大腦負責接收傳達指令綱要，具體如何實施會分工給各個器官去工作，分散總端壓力，大大提升工作能力。

5G與邊緣計算相輔相成，5G的低延時等特性會使得邊緣計算的算力更快速的展開；邊緣計算可降低時延和帶寬傳輸成本，提高內(nèi)容分發(fā)效率和用戶體驗，避免如8K視頻、VR等大流量應用數(shù)據(jù)回傳極大占用帶寬，從而造成網(wǎng)絡崩潰的問題。邊緣計算作為5G的核心網(wǎng)絡技術之一，兩者結(jié)合將使得文章前面提到的VR等技術涉及的醫(yī)療、教育、交通等領域真正的落地實施，而不止在試驗階段。

二、5G應用于高校音樂教育的潛力探索

首先要說一點，此部分將通過眾多音樂學科的場景來探索展現(xiàn)出5G對于音樂教育學科的創(chuàng)新之處。所以，當前一個場景涉及到與之后場景相同、相似的作用則將不再重復闡述，只說不同。

(一)教學場景

1.專業(yè)技能課模式

關于專業(yè)技能課，常見的有三類，即聲樂、器樂、指揮，以小課教學為主伴隨多種形式的大課模式，隨著多元化社會的發(fā)展需要和跨學科的融合，還衍生出了音樂科技、藝術嗓音保護和治療等專業(yè)。

傳統(tǒng)的聲樂教學一般是采用口傳心授，教師示范、學生模仿的一個過程，但面對新冠疫情這種公共衛(wèi)生應急事件，線上教學就成為主要的解決辦法和必要的發(fā)展趨勢，雖說目前也有嘗試線上教學，但4G的局限，會出現(xiàn)各種卡頓、閃退、聲音的失真，不僅使師生間的教與學得到誤解，同時因為網(wǎng)絡的延遲，分散注意力，不能專注教與學，因此，目前線上聲樂教學效率較低。從5G的角度出發(fā)，一方面，5G的特性會給線上聲樂教學的體驗帶來顛覆性的改變，音頻顯示會非常的接近現(xiàn)實，網(wǎng)絡延遲更是低到人類無法感知的程度；另一方面，5G與虛擬現(xiàn)實技術的結(jié)合，使得課堂能夠突破時空的限制，VR將成為一種全新的交流方式，基于邊緣計算技術的融合，這將支持虛擬現(xiàn)實技術擁有更多的數(shù)據(jù)高速率傳輸，從而形成豐富沉浸式的虛擬場景，為師生搭建出一個都能夠投入的虛擬學習空間，如在眼前，極大的縮小了線下課堂與線上課堂、真實課堂與虛擬課堂的差距。

樂器涉及中國樂器、西方樂器及其他民族樂器，以“樂器之王”鋼琴為例，因為鋼琴與5G結(jié)合所出現(xiàn)的創(chuàng)新點幾乎包括了其他樂器，大致分為鋼琴表演、鋼琴伴奏藝術指導以及合作鋼琴。從鋼琴表演來講，筆者在2021年天津舉辦的國民教育大會中看到了YAMAHA的一項技術，就是遠在上海的鋼琴教師給天津的學生上課，兩邊的鋼琴是通過網(wǎng)絡連接起來的，在彈奏時就可以同步到另一架琴上，錯音、強弱對比呈現(xiàn)得非常清晰，真正做到沉浸式上課，所以，當5G正式普及后，這種技術將會促使鋼琴教學模式的空前變革；從合作鋼琴方面來講，也不會因為人不在同一地點而無法進行，而是實現(xiàn)異地同彈一架鋼琴的智慧局面；從鋼琴伴奏指導方面來講，VR、AI等技術與5G的融合，將會出現(xiàn)無論伴奏者與演奏者置身何處、何時，都能通過模擬空間置身任何同一場所，哪怕不是同一時間，也能提前將錄好的伴奏或是歌唱作品輸入，通過人工智能與另一方不在線者的速度進行人工智能分析跟隨，合作練習。

通過5G+VR，可以模擬出音樂廳、劇院的場景，使得本專業(yè)學生日常也能夠身臨其境地進行練習，若到了真正的舞臺，也能夠游刃有余。

2.專業(yè)理論課模式

關于理論課，因?qū)I(yè)不同，所涉及的理論課會有所差異，這里就以常見的、共性的課程為例，例如中西方音樂史、樂理試唱、多聲部技術理論等。

目前的中西方音樂史課程，一般是老師一人的通篇講述，外加一些視頻、圖片的鑒賞與講解，加入這些技術后，上課所能欣賞到的資源就非常之多了，比如虛擬現(xiàn)實技術博物館，通過這項技術，我們可以隨處、隨時去往任意一個博物館，上至9000年前的賈湖骨笛、西周春秋戰(zhàn)國時期的曾侯乙墓編鐘，都可以通過這項技術更真實的看見、而不局限于音頻；失傳的作品《霓裳羽衣曲》也可以被模擬再現(xiàn)出來；貝多芬在失聰創(chuàng)作月光奏鳴曲時的場景及莫扎特臨終前的絕望等一些場景都可以模擬出來，通過VR、MR的技術，使得師生仿佛穿越到那個年代，更加的感同身受，深刻地理解這些音樂家生逢年代以創(chuàng)作的心境與背景，從而對作品的鑒賞以及演繹有更深層次的理解、對音樂史的相關知識也會更加感性和引發(fā)共鳴，而不只限于冰冷的文字和距離很遠的音頻。另一方面，MOOC作為開放式的網(wǎng)絡課程，使得我們可以看到很多名牌大學大牛教授的課程，諸如中央音樂學院王傳越老師的聲樂課程等，但是，慕課這種形式師生的互動性很差，使得學習體驗不佳，在5G的助力下，慕課或許將不再局限于視頻，而是可能通過VR與5G，使四面八方教師與我們的距離更近，強大的5G技術也將使更多的教學資源得到共享。[3]

(二)智慧設施服務

基于音樂師生日常學習接觸到的一些場所，該部分將探索5G與各項智能技術結(jié)合對音樂師生常接觸場所設施帶來的變化做一些簡述。

說到智慧，那就肯定會想到人工智能，5G下的人工智能會給琴房帶來什么呢？

首先，關于琴房管理，目前大多數(shù)高校琴房采用的都是琴卡管理，其實這種管理模式已經(jīng)比較規(guī)范了，琴卡和校園一卡通、銀行卡等相似，都儲存了個人信息，從而達到一張卡就能省去很多工序，那么，人工智能可以進一步將這種信息儲存到機器終端，也就是琴卡可能也會在未來被取代，取而代之的是將每個人的臉部信息錄入終端的人臉識別技術；[4]那么同時琴房排隊問題就出現(xiàn)了，我們經(jīng)常能看到很多琴房學生扎堆練琴、排隊中途走了可能會重新排隊等，那AI則使學生在手機、平板等設備就能看到琴房人員數(shù)量的情況，并且開設預約功能，這樣就可以省去等待的時間去干別的事情，提升效率，到自己預約的號時，通過刷臉即可進入琴房；除此之外，還可以記錄監(jiān)督學生的日常練琴軌跡，通過數(shù)據(jù)分析，實時反饋給學生一些提示。當然了，這種人工智能技術目前已經(jīng)在很多方面投入應用，甚至在一些音樂院校例如中央音樂學院的智慧琴房也開設了試點使用，但是5G下的AI，會讓AI技術更加成熟、準確、快速、安全。

其次，關于琴房環(huán)境，目前的人工智能生態(tài)有米家生態(tài)等，這種生態(tài)若能加入到琴房，則可以實時的根據(jù)自身需求去調(diào)整琴房室內(nèi)的燈光、空調(diào)溫度、窗簾等，使一切舉動都更加的絲滑。5G助力AI技術，體現(xiàn)在此，能夠?qū)崟r監(jiān)測琴房人與物的狀態(tài)及琴房的溫度、濕度、空氣質(zhì)量等，例如琴房有人暈倒等突發(fā)狀況就會被檢測到而報警，從而更好地規(guī)避風險；學生離開琴房，琴房就會自己關閉室內(nèi)燈，避免忘記關燈而造成的資源浪費；甚至是天災人禍的出現(xiàn)，琴房有火情時，也會更加準確的察覺，發(fā)生地震時也會有提示，而最大程度的減少損失，規(guī)避風險。

最后，關于音樂廳，舞臺燈光對于舞臺工作者是很重要的一個東西，不同顏色的燈光會讓人有不同的情感聯(lián)想，若是燈光打錯則會使得觀眾誤解演員表達的內(nèi)容，影響演員作品的表現(xiàn)力。我們在平時也會看到一些舞臺會出現(xiàn)燈光打錯的狀況出現(xiàn)，人工智能的加入則可以輔助燈光師降低出錯率。這里需要提及一點，目前的人工智作為弱人工智能僅能輔助工作，若是強人工智能，也就是有思維的機器人，則可以理解作品的內(nèi)容通過自己的判斷做出正確的燈光判斷，但關于強人工智能是否能順利發(fā)展，鑒于倫理、安全等因素，這是一個非常有爭議的話題。

(三)“鄉(xiāng)村振興”支教實習

實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，就要優(yōu)先發(fā)展農(nóng)村教育事業(yè)。在音樂學科中的絕大多數(shù)師范方向?qū)W生，都會面臨著支教實習，短則一個月，常則以年為單位計算，以此來優(yōu)化當?shù)氐慕逃h(huán)境，提升當?shù)氐慕虒W力量。目前采用的是個人前往實地進行教學，且當下社會還處于疫情常態(tài)化下，安全問題也是值得考慮的問題。5G的優(yōu)勢是否可以改進這一現(xiàn)狀？也就是我們教育圈子當下流行的線上教育，一方面，我們對于線上教育并不陌生，5G背景下的線上教育在上文也有所闡述，相比于4G，會有效地解決因硬件問題造成的信號差、不穩(wěn)定、信息隱私等問題，以及諸多智能技術與5G技術的結(jié)合會給支教帶來很多前所未有的改變；另一方面，處于疫情常態(tài)化下的社會狀況以及支教學生還是一名在校大學生，也有自己的學業(yè)課程，使得支教大學生不能一直進行線下的面授課程，所以在5G技術的支持下，線上課堂會很成熟，從而真正實現(xiàn)高質(zhì)量的線上教育，再輔以一定的面授課程，會推動鄉(xiāng)村教育事業(yè)的飛速發(fā)展，也能夠大大節(jié)省學生在支教路途中所耽誤的時間和因當?shù)貤l件限制而不能完成的作業(yè)與研究。[5]

三、挑戰(zhàn)與對策分析

通過本文的闡述可以看出來，5G的到來對于教育、音樂教育將會是一場空前的革新，但凡事都有兩面性，首先，5G背景下信息將會更加的廣泛，作為教育工作者，我們一定要對學生價值觀取向有所把控，教育的根本任務是“立德樹人”，在信息爆炸的時代，一定要與時俱進地進行思政教育的探索，以期更好的培養(yǎng)綜合素質(zhì)全面發(fā)展的社會主義事業(yè)接班人；其次，就是隨著科技的發(fā)展，人工智能將面臨是否發(fā)展成為強人工智能，從而影響到社會，所以，不管科技發(fā)展到什么程度，都應該人類主導機器，人與機器協(xié)同發(fā)展；最后，作為新時代音樂教育工作者，也應該順應時代發(fā)展，學習5G等技術的相關知識，主動思考創(chuàng)新教學模式，更好的推進我國音樂教育事業(yè)蓬勃發(fā)展。

注釋:

[1]劉 潔,王慶揚,林奕琳.5G網(wǎng)絡中的移動VR應用[J].電信科學,2018(10):143—149.

[2]李子姝,謝人超,孫 禮等.移動邊緣計算綜述[J].電信科學,2018(01):87—101.

[3]袁 磊,張艷麗,羅 剛.5G時代的教育場景要素變革與應對之策[J].遠程教育雜志,2019(03):27—37.

[4]王 瑤,鄧迪凡,楊 鳳,吳仟龍.基于5G與新興技術的智慧校園構(gòu)建[J].信息技術與信息化,2021(07):200—203.

[5]于有廣,張 征.師范生“線上、線下”相結(jié)合的農(nóng)村義務支教機制探索[J].山西農(nóng)經(jīng),2019(20):136,153.