“智能+虛擬仿真”藝術與科技專業教學創新與實踐
—— 以西安音樂學院為例

王薇

（西安音樂學院，陜西西安 710061）

地方藝術院校因其地域特色決定了其在人才培養和文化傳承方面的獨特性，形成了鮮明的學科建設體系和人才培養模式。但由于傳統藝術學科內外壁壘的存在，長期以傳授音樂技法、進行音樂創作實踐為主的教學方式不可避免地使所授知識在視野、格局和方法上受制于學科范圍的局限。同時，新技術的飛速發展讓音樂專業教學理念、過程、方式發生了極大改變。因此，在新文科背景下，客觀認知音樂與人工智能、虛擬仿真等新技術之間的關系，對“智能+虛擬仿真”藝術與科技專業的教學、人才培養模式、“互聯網”創新創業、產學研協同平臺建設等進行研究，有望成為高校音樂教學改革新的研究視角與路徑。

一、“智能+虛擬仿真”藝術與科技專業教學介紹

2012年，西安音樂學院開設了藝術與科技專業，成為全國專業音樂院校中最早從事該專業教學與實踐的院校。

“智能+虛擬仿真”藝術與科技專業的教學正是結合了“智能+虛擬仿真”與藝術融合特色，構建了一個具有鮮明特色的藝術與科技專業人才培養模式。即以”服務音樂教學現代化發展為使命，以解決傳統音樂教學與實踐問題為突破，提出以藝術與科技專業教學為主體，以“音樂智能協同創新中心”和“音樂智能虛擬仿真實驗教學中心”為兩翼的專業驅動創新模式（以下簡稱“一體兩翼”）[1]。綜合運用人工智能、虛擬仿真技術，打造教學手段信息化、教學過程仿真化、教學評價智能化的藝術與科技專業新型教學模式，用科技手段對傳統音樂教學進行創新與實踐，為“即將消失的傳統音樂文化”搭建交流、普及平臺，從而實現音樂文化的數字化、音樂教育的智能化、音樂表演的仿真化。本專業教學將會有效服務傳統音樂教育的改革并助力傳統音樂文化的傳承和推廣。

二、“智能+虛擬仿真”藝術與科技專業教學改革

（一）音樂虛擬現實相關課程建設

傳統音樂藝術院校的課程主要集中于音樂藝術領域，藝術性突出，缺乏對科技領域知識的有效傳授。教學改革要從音樂特點出發，通過梳理人工智能、虛擬仿真技術的發展、技術特點與原理，采用“技術普及+音樂應用案例分析”的授課方式，面向本校大四藝術與科技專業學生開設了音樂虛擬現實技術與應用公共選修課。2課時/周，共計36課時。提出：1.音樂虛擬現實技術是利用虛擬現實技術，綜合計算機圖像學、仿真學、人機交互技術、數字媒體技術等將音樂藝術的形式與樣態進行沉浸式、互動式再表現的一種方式。2.利用音樂虛擬仿真技術及應用特點來進行音樂場景仿真、樂器等的建模與設計，以實現任意時間音樂的互動體驗和跨空間的音樂沉浸式體驗。教學內容見表1。

表1 “音樂虛擬現實技術與應用”課程的內容

此外，開展音樂表演專業虛擬仿真實驗課程資源的研究。面向中西方音樂表演專業主課、中國音樂史、民族音樂概論、音樂美學、音樂鑒賞等課程，開設了“一帶一路”音樂文化虛擬仿真實驗教學課程、中國傳統音樂非遺虛擬仿真實驗教學課程等虛擬仿真實驗課程，通過構建“一帶一路”音樂文化與“中國傳統音樂非遺教案”文本、教學仿真情景、仿真樂器建模等，使音樂表演學生的知識學習和樂器演奏實現“可知”—“可視”—“可奏”—“可用”的轉變，具有可再現性、沉浸性、易操作性等優點，擺脫了傳統音樂表演課堂空間、場地的限制，再現了“編鐘”“西安鼓樂”等不易復制的樂器及其音樂演奏場景，深化了音樂表演專業的學習認知，學習方式也從單人教授轉向集體實驗，提高了學生學習的自主性和效率[2]。

（二）“智能+虛擬仿真”藝術與科技跨專業綜合課程改革

大膽對現有課程培養方案進行改革，打通專業基礎課程、優化專業課程、實踐教學及藝術、社會實踐布局比例，實行計算機作曲制作、錄音、音樂數字媒體、電子樂器演奏等藝術與科技跨專業綜合課程實踐改革。教學中，引入智能及虛擬仿真軟件進行創作和實踐。例如：電子音樂制作方向，運用智能音樂軟件Band in a Box 進行音樂風格編配、和聲訓練等計算機創作教學；音樂數字媒體方向利用 Ios App 應用程序為學生的音樂多媒體制作提供智能化實踐支撐。同時，將虛擬仿真技術應用在音樂風格作品制作、演奏教學中。除使用仿真音源模擬真實樂器外，引入先進的聲場模擬軟件—— Vslmiprro，打造音樂廳場景真實感和聲像縱深感。利用 Ableton Live 軟件進行 VR 體感操控，打造專業學習的沉浸感。以教學出精品，以實踐促教學，定期舉辦師生多媒體新作品音樂會，組建項目制教學實踐團隊，推出一批經典影視、紀錄片音樂及多媒體音樂會等多種方式豐富教學形式和內容。

圖1 音樂智能創作示意圖

（三）“音樂科技項目驅動式”人才培養模式

音樂科技項目研究是推進教學改革深度與廣度的有力手段。通過承擔國家、省級縱向課題和校企橫向課題，在開展藝術與科技應用研究、藝術與科技創作與成果轉化、藝術與科技社會服務的同時，協同各方的教學、科研資源，承擔起藝術與科技復合型人才培養與教學改革的工作。通過實施音樂與科技類項目，依托學校音樂與舞蹈、藝術學理論一級學科優勢，充分利用學校音樂廳、融媒體中心、音樂工程教學示范中心、音樂智能協同創新中心、音樂智能虛擬仿真實驗教學中心的硬件資源優勢，根據項目制定，搭建促進藝術與科技復合型人才培養模式形成的教學目標和體系，通過項目化管理、劇組化運作的形式，夯實應用型人才培養定位，以音樂與科技項目驅動切實提升學生的實際操作水平[3]。

（四）運用人工智能技術，構建音樂智能教學評價模式

依托音樂智能協同創新中心進行音樂基礎課程如視唱練耳智能教學。利用海量音樂數據優勢，錄入平臺分析，學生可以通過手機終端隨時學習、自測，教師可以利用智能教學系統進行成績測評、學情反饋等。在實現對音樂演唱音準、節奏的準確識別上，與相關高校聯合技術攻關，基于人工智能深度學習，采集累計 50 小時的音樂數據，通過數據訓練，音頻質量的準確率均達到 94%以上，已將科研轉化為教學手段，適用于高校及社會音樂教學普及工作。

（五）進行“智能+虛擬仿真”互聯網創新創業實踐教學改革

為快速提升學生的創新創業能力，將“智能+虛擬仿真”互聯網創新創業教育課程納入培養方案，圍繞創業精神、創業理論、創業實踐三個板塊對創新創業教學內容進行擴充和豐富。開展“導師+項目團隊”虛擬仿真沉浸式互聯網創新創業教學，開展跨專業創業小組訓練，將校內仿真創業項目與校外真實創業項目相結合，有效改善創業教學資源短缺的問題。

（六）建設“智能+虛擬仿真”產學研協同育人平臺

為解決應用型專業的實訓、實習問題，依托“一體兩翼”專業驅動模式，整合平臺資源，建設陜西省及校級科研平臺6個。組建校外跨學科師資團隊，在校企聯合實訓教學、技術研究、音樂智能成果轉化中發揮重要作用。建立校外藝術科技行業實習基地3個，從行業需求上確定人才培養模式，對專業定位和教學方案形成準確定位，力求在就業前通過校內“預熱”，為畢業學生開辟一條實踐即實習、畢業即上崗的快速就業通道。

四、“智能+虛擬仿真”藝術與科技專業教學特色與創新

（一）藝術與科技跨專業綜合教學改革

為培養藝術與科技專業應用型人才，將智能、虛擬仿真技術融入教學與藝術實踐全過程，打破專業方向壁壘，共建專業基礎課，突出各專業課特點，要結合行業需求，在計算機智能技術與浸入式交互仿真環境中實現“創作/制作—— 錄音—— 多媒體音樂表演”的人才培養教學流程和模式。

（二）“一體兩翼”專業創新驅動，助推傳統音樂教學改革

以“藝術與科技專業”為主體，建設“音樂智能協同創新中心”“音樂虛擬仿真實驗教學中心”，助推傳統音樂改革。運用“智能+虛擬仿真”技術改變傳統音樂教學模式，全面改進知識呈現方式、課堂教學手段、學生學習模式、課程考核評價方法等，產生“一體兩翼”專業創新驅動效應，在全國同類藝術院校中具有一定的引領和示范作用。

（三）“智能+虛擬仿真”互聯網創新創業，加快藝術創新創業教育發展

建設課堂教育、藝術實踐、社會服務三方面的“智能+虛擬仿真”創新創業教育內容。在創新上充分應用智能與虛擬仿真理念，在創業上實現對項目的智能支撐和真實創業場景的模擬，改變創新創業項目思路窄、落地難、資源少的現狀。

（四）音樂與科技項目驅動產學研結合，實現“行業多面手”人才培養

在專業實訓中，建立“智能+虛擬仿真”平臺，除專業教學外，聯合企業協同育人，開設能滿足行業需求的實訓課程，如引入項目機制，專業教師與行業導師聯合實訓，在實戰中加強學生操作技巧和能力提升。另外，利用產學研協同平臺資源共享優勢，參與一批關于社會音樂智能教育、“一帶一路”非物質音樂文化數字化保護、音樂虛擬文物修護、嗓音虛擬仿真治療等課題，初步形成人才培養、技術研究、成果轉化三大專業優勢。

五、結束語

未來，將緊密依托西安音樂學院傳統音樂的教育優勢，持續推進“智能+虛擬仿真”藝術與科技專業創新實踐改革，擴大藝術與科技專業方向集合，提高社會影響力。以“新文科”建設與人工智能、虛擬仿真技術發展為契機，開展符合國家藝術與科技發展方向和地方文化發展的新興專業群建設。最大限度結合專業發展和平臺支撐優勢，開展線上公共音樂教育，建立起“社會共享、資源開放”的音樂普及平臺和渠道，推出一批惠及地方文化建設的虛擬仿真實驗教學課程、多媒體藝術精品創作/演出、音樂藝術智慧博物館、地方文旅信息化項目等。通過人才培養、科學研究、成果轉化等共建合作方式，提升校企合作的效能度、社會知名度，最大限度發揮和利用產學研各方的軟硬件資源及人才優勢，輔以規范的管理保障制度，為學科專業建設服務，也為現代藝術教育的改革提供新途徑、新方法，在緊跟國家發展方向及地方文化的需求下，打造國內領先的藝術與科技專業創新高地。