圓號教學中人工智能應用創(chuàng)新設想

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進行模擬學習和自我深度發(fā)散學習的電子類分支科學。實際上，人工智能在上個世紀60年代就被科學家提出并進行了架構與應用設想。2000年以后隨著科學技術的突破，人工智能技術也得以初步實現(xiàn)并在一些領域進行嘗試性應用。就目前應用的情況來看，個別的人工智能還主要停留在程序設定的學習目標階段，而非絕對的全國的自我學習。在音樂領域，人工智能的應用還屬于空白，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。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中的應用進行創(chuàng)新性設想分析。

一、人工智能在圓號教學中的變革設想

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

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)品的應用和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品使用極少。假設人工智能能夠發(fā)展到一定程度，那么就可以通過影息設備來進行遠程授課，以人物投影的形式進行360度的現(xiàn)場呈現(xiàn)，同時加配感應系統(tǒng)可以讓投影人物對學生的技術方法、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)在對于教學內(nèi)容的抓取方面。當教師與學生在對某一作品或某一技術技巧進行教學行為時，根據(jù)數(shù)據(jù)庫的運算，計算機完全可以將教學的內(nèi)容進行匹配，將大師或優(yōu)秀的教學方法抓取出來現(xiàn)場進行多項選擇，再由教師判定哪種更適合學生個性化特征和階段性行為能力。

2、應用場景的變革

人工智能對于圓號教學的應用場景影響是比較大的，這里所謂的應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的單一模式，可以進行遠程教學和錄制監(jiān)控，這樣學習和練習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。其次，場景模擬變革。圓號教與學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能力，還有心理素養(yǎng)和團隊協(xié)作。但是傳統(tǒng)教學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置，那么就能夠根據(jù)個人的練習需求進行模擬，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)生預期的效果。最后，在圓號教學中，多學科之間的交集并不緊密，其他基礎學科更是僅僅體現(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，在解決問題后在將之應用在練習中去。

二、人工智能在圓號教學中的軟件設想

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習，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，以便更好地提供學習者學習的內(nèi)容和方法。對于人工智能在圓號教學中軟件部分的應用大數(shù)據(jù)是一個不可回避的內(nèi)容，它從教學內(nèi)容、形式、技術偏好、學習反饋等等方面都是可以進行全方位監(jiān)控和分析，以便給出客觀科學的反饋報告。例如某教師在進行某兩個問題的教學中，A、B、C同學對第一個問題掌握較快，而D、E、F同學則對第二問題消化較好，那么就可以通過數(shù)據(jù)采集和分析掌握學生的學習偏好和能力偏好，以便加重弱項進行針對性強化練習。當然，數(shù)據(jù)也會伴隨學生學習生涯的全部過程，對于進步速度的峰值和谷值都會有明確判斷，這樣學生即便在更換教師或學習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)方面教學的主要參與者之一，往往對于學生專業(yè)課程管理和練習管理都是通過經(jīng)驗得來的，判斷準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生上課學習情況和課下練習反饋情況。例如，在對學生進行階段性和綜合性訓練之后，達到一定水平的學生可以將管理信息分發(fā)到其他相關課程教師處，教師根據(jù)學生專長和劣勢來進行針對強化訓練，提高上課效率。另外，在課下練習中比較考驗學生的主觀能動性，以人工智能為載體進行監(jiān)控可以有效的檢測學生是否進行針對性練習，練習的成果效率和提高速度如何，在根據(jù)學生情況制定教學計劃則會大大避免重復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)控的設備來采集學生的學習習慣和練習習慣，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，在學生演奏和示范教學兩者模型對比后可以看到差異，以便更加科學的調(diào)整學生的學習方法和訓練內(nèi)容。另外，跨地域的技術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練方法僅僅適合某一類或某一水平的學生，教師可以將行為模型與相似學生進行匹配，進而完成針對性的提高與練習，學生也可以在有依據(jù)的前提下發(fā)揮自己的特點。

三、人工智能在圓號教學中的硬件設想

1、可穿戴監(jiān)控設備

可穿戴設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備幫助學生進行體感認知的一種輔助方式。圓號傳統(tǒng)教學中，教師只能夠通過學生演奏音色來辨別學生的改變，而采用智能可穿戴設備后，可以看到學生呼吸的發(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。體感認知則是設備可以按照提前設定的教師演奏行為來施加力度等學生可感知的行為，像教師全程手把手帶動學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，也讓學生能夠在體驗后得到標準化的技術提高。

2、圖像識別技術

成熟的人工智能設備能夠通過圖像識別技術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或彩超一樣看到學生在發(fā)聲演奏行為時是否標準或者是否符合演奏要求。另外，圓號教學也包含群體性演奏，圖像識別能夠在集體訓練中采集每個學生在訓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、智能訓練系統(tǒng)

圓號教學是一個教與學的過程，在過程中訓練部分是非常重要的。智能訓練系統(tǒng)是將一些可穿戴設備來輔助學生進行監(jiān)控和技術信息推送。例如，某學生在進行圓號指法練習時，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致演奏的不順暢，那么智能訓練系統(tǒng)則會給出提示和匹配的訓練方法，避免和彌補諸多因素導致的教學紕漏，也能總結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練效率的優(yōu)質(zhì)辦法。換言之就是說，學生將某教師的示范演奏行為錄入設備中，在穿戴后如需進行自我控制，由設備對人的演奏行為進行控制，甚至在某關鍵問題或演奏技術時候可以反復體驗和講解，這樣則讓學生能夠真實的感受到要領，加速學習和解決問題的進程。

對于人工智能在圓號教學乃至整個音樂教學領域，個人認為僅僅存在于設想之中。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)采集分析和自我學習后在通過硬件來發(fā)聵給教學教師和學生更需要從生理到心理進行雙重協(xié)調(diào)。所以說，人工智能領域在圓號教學中的應用是必然趨勢，但是絕非一朝一夕。如果條件允許，應該先建立教學數(shù)據(jù)庫，以圖像采集的形式給人工智能提供一定數(shù)量的學習和參考依據(jù)。另外，對于圓號教學應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效率，而非取代。

參考文獻

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范永基 ? ?沈陽音樂學院音樂教育學院助教