淺談人工智能在音樂教育中的應用

王鈺文

摘要：人工智能技術在近年來呈現出井噴式的發展，其多學科交叉的特性影響了音樂教育的發展。人工智能與音樂教育相結合產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模式，人工智能轉變了傳統音樂教育的創作、表演、欣賞等方式，對音樂教學思想、教學模式產生了沖擊性的影響。本文通過分析不同時期的人工智能在音樂教育中的應用，以期為促進音樂教育者的人工智能思維，轉變傳統教學思想，為我國音樂教育的多樣化發展提供一些幫助。

關鍵詞：人工智能 ? 音樂教育 ? 教育應用

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）學會上首次提出的一個概念，屬于自然科學、社會科學、技術科學三向交叉邊沿性學科，通過研究人的智能對機器或軟件進行模擬、開發、延伸并最終應用于不同領域的新型科學技術。人工智能的研究包含了機器學習、深度學習、自然語言處理、專家系統等領域，其中在自然語言處理、知識庫、自動程序設計、智能機器人等領域均取得不菲的成果。2019年3月5日，國務院總理李克強代表國務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用，為我國音樂教育的多樣化發展提供一些幫助。

一、早期人工智能在音樂教育中的應用

人工智能最早在20世紀60年代就出現在音樂教育領域中，起初人們將智能技術運用到鍵盤樂器當中，研發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容，開發多種教學方式的作用，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，大大激發了學生的學習興趣，有利于培育學生的審美素養，但當時的人工智能技術還不夠完善，師生對這類電子樂器都不夠熟悉，更多的學校還在堅持傳統的教學模式，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用更多的是一種探索和嘗試，但我們不難發現人工智能在音樂教育領域中有著巨大的潛力和發展空間。

二、現代人工智能在音樂教育中的應用

（一）教具的智能化、多樣化

隨著人工智能技術的不斷發展，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量上也有著巨大的提升，學生可以根據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，學生可以在課堂上更靈活地進行創作和分享，促進了學生學習的積極性和參與性，激發學生的學習興趣，培養學生的音樂創造能力。小葉子音樂教育研發的The One智能鋼琴（見圖1）可以鏈接手機、平板并結合APP進行鋼琴學習，其研發的APP擁有智能陪練、智能鋼琴教室、智能琴房等功能。智能鋼琴與傳統鋼琴有很大不同，智能鋼琴使傳統和科技相結合，讓孩子在玩中學，提高了孩子學習鋼琴的效率和積極性。

圖1 The One智能鋼琴

除此之外，人工智能與音樂結合創造了許多智能音樂創作軟件。如Aemper Music、Orb Composer等等，它們豐富了學生進行音樂創作的途徑。如Aemper Music，學生在輸入旋律、演奏樂器、節奏、調式調性等基本音樂要素后Ameper Music就能在短短幾秒鐘內完成一首新的樂曲，隨后還可以繼續調整音色、和聲等要素以形成不同風格的樂曲。這類音樂軟件無論是在中小學還是大學都十分適用。在中小學，智能音樂軟件可以對學生進行創作啟蒙，豐富學生的想象力，提高學生的創造力;在大學，智能音樂軟件可以輔助學生進行音樂創作，提高學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，但同時也給現代的音樂教師提出了新的要求，即人工智能素養的提升。在人工智能飛速發展的時代，傳統的音樂教育模式已經不能滿足現代教育的要求了，因此現代音樂教師要轉變教學觀念，積極學習和運用智能音樂軟件，提高操作智能軟件的能力。

（二）教學課堂的跨時空化

隨著人工智能互聯網技術的發展出現了許多網絡在線課堂，如MOOC（Massive Open Online Course）、TED（Technology Entertainment Design），通過網絡在線課堂，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，學生通過網絡在線課堂可以充分發揮主觀能動性，自主尋找和學習自己感興趣的方向，如熱愛竹笛的學生可以通過互聯網尋找不同竹笛大師的教學課程并與其他竹笛愛好者交流探討。由此可見，網絡在線課堂完全可以發展為學生的第二課堂。依托互聯網技術的發展，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就會顯示出該作曲家所有作品的完整樂譜和錄音，此類網站拓寬了師生獲取音樂資源的途徑，豐富了教學內容同時使教學更加靈活，教師不必擔心突然想到的樂曲找不到譜例示范給學生，打開互聯網幾秒鐘便能完成譜例的搜索，極大地提高了教學的效率和靈活度，使音樂課堂有了更多的可能性。

圖2 ?IMSLP國際樂譜庫

互聯網是一把雙刃劍?；ヂ摼W中的音樂資料繁多復雜，學生在互聯網中不一定能獲取到有效信息，所以學校應當開展有關音樂網絡課堂的教學，教師引導學生進行有效的資源獲取，教導學生分辨正確信息和錯誤信息，同時依托互聯網進行網絡音樂教學，使線上與線下相結合、課內與課外相結合、第一課堂與第二課堂相結合。合理運用人工智能技術應用于音樂教學當中，緊扣音樂學科的三大核心素養，培養人工智能時代的高素質人才。

（三）教學模式的動態化

教育人工智能是人工智能與學習科學交叉融合而形成的新領域，通過人工智能技術使教學環境靈活、個性化;教學內容豐富、多樣化;教學模式循環、動態化。利用科技手段動態的了解學生不同時間和地點的學習效率、學習進展、學習內容等等，使教學更方便因材施教并關注每一位學生的學習狀態，促進了教育公平。近年來，隨著人工智能技術的發展，人工智能在教育領域創造了智能教學系統（Intelligence Tutoring System，簡稱ITS）。ITS改變了傳統的音樂教學模式，它包含了領域模型、學習者模型、教學者模型（見圖3）。領域模型包含了學生所學所有科目的內容和所有專業知識體系;學習者模型是指學生本身，并通過計算機與學習者互動，了解學習者的學習活動、學習狀態等等;教學者模型包含了各種行之有效的教學法。學習者模型可以根據學習者的學習行為、學習狀態反饋到領域模型和教學者模型，領域模型和教學者模型則根據學習者模型反饋的學習情況調整適當的學習內容和學習方法再反饋給學習者模型。在整個智能教學系統中，三大模型相互循環，形成了一個動態的學習模式。重要的是，智能教學系統還可以不斷積累數據，量變達到質變，使系統更加完善和準確。

圖3 領域模型、學習者模型、教學者模型

（圖片取自《智能釋放》報告）

將此原理應用于音樂教育中，以竹笛教學為例：領域模型是竹笛的專業知識;學習者模型是學習竹笛的學生;教學者模型是教授竹笛的教師或軟件。智能教學系統首先分析學習者模型來制定教學內容和方法，如學生是否有基礎。若是零基礎的學生領域模型和教學者模型則會給出基礎指法、基礎口型等基礎教學內容。不僅如此，系統還可以對學生在課堂上的學習情況、學習狀態、成績、情緒等方面分析呈現給教師，通過智能系統的及時反饋大大提高了教師教學的準確性和效率，教師能夠更好的因材施教，教師也可以根據反饋信息改變更為合適的教學方法和手段。由此可見，智能教學系統打破了傳統教學模式，使教學模式動態化。

三、展望未來人工智能在音樂教育的應用

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

隨著互聯網和音樂教育的不斷結合，網絡教學課堂的內容將更加豐富，優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換各國語言，所以未來的網絡音樂課堂可以和國外的音樂教師或學者進行即時無障礙的學習和交流，語言和距離不再是學習的障礙。

未來的智能教學系統隨著數據的不斷積累將會產生質變，整個系統更加智能和人性化，它將不再局限于課堂上，在課外練習時智能教學系統也會充當音樂教師的身份，有針對的給予學生建議和幫助。智能教學系統將不再局限于音樂教育，還將會應用到音樂胎教、音樂啟蒙教育、音樂治療等與音樂相關的領域。

四、結語

雖然人工智能在音樂教育中有著巨大的潛力和發展空間，但是我們不能被智能技術迷亂了雙眼，音樂教育人工智能的本質是教育，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輔助教學和學習。人工智能必然是一把雙刃劍，我們要科學、正確、理性的把這項技術運用到音樂教育當中去，培養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.人機協同的新時代：我國人工智能教育應用的現狀與趨勢[J].開放學習研究，2019，（05）：1-8.

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

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

[4]曹猛，郭威.探析人工智能系統在中小學音樂教育中的應用價值[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域中的應用及研究[J].星海音樂學院學報，2019，（03）：145-150.

[7]谷勇.現代音樂教育與現代AI/IT技術[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用[D].北京：中國音樂學院，2017年.