人工智能技術下小學音樂教學優化策略

徐文馨

（1.中國科學技術大學人文與社會科學學院；2.沉浸式媒體技術文化和旅游部重點實驗室,安徽合肥 230026）

一、研究背景

（一）國家出臺相關政策

黨的十九屆四中全會提出“發揮網絡教育和人工智能優勢，創新教育和學習方式”。《中共中央國務院關于深化教育教學改革全面提高義務教育質量的意見》（以下簡稱《意見》）明確要求“建立覆蓋義務教育各年級各學科的數字教育資源體系”[1]。黨和國家提出發揮人工智能的優勢，并就深化教育教學改革、創新教學方式、提高義務教育質量提出建立覆蓋義務教育全階段的數字教育體系。

（二）教育領域向信息化、智能化變革

我國教育數字化、信息化改革已在實行，2016年5月，教育部基礎教育質量監測中心在音樂表現型測評時進行學生音樂演唱數據的電子化采集、存儲及回收，并在此基礎上利用智能語音識別與分析技術、機器學習技術等人工智能算法對學生的演唱數據進行機器自動評分，機器評分的準確性達到了專業評委的水平[2]。這是人工智能技術應用發展時代背景下國家在音樂教育領域投入的體現。

義務教育階段的小學音樂教學也有著廣闊的應用空間。教育部有關部門出臺《意見》要求基礎教育要適應信息化不斷發展帶來的知識獲取方式和傳授方式、教和學關系的革命性變化，而人工智能正在從信息化轉向智能化，人工智能技術應用于音樂教育領域的成果廣泛。音樂教育越來越提倡創作，《義務教育音樂課程標準(2011年版)》的“教學領域”中增加了“創造”[3]。處于藝術啟蒙時期的小學生進行音樂創造需要人工智能的助力。

（三）“人工智能+音樂教育”的研究現狀

人工智能，顧名思義，就是智能網絡與傳統產業的融合。2019年，人工智能的發展達到了一個全新的水平。在人工智能的熱潮中，教育已經是一個附加項，因此“人工智能+教育”一詞應運而生。“人工智能+教育”是指一切與教學有關的東西都將與人工智能結合起來[4]。

閆志明[5]提出了教育人工智能（EAI），認為其內涵是關注學習如何發生以及如何高效學習。他用模型來表示教育人工智能的內涵。模型的中間分為學習者模型、教學模型、領域知識模型三個核心模型，如圖1所示，本文研究的“人工智能+音樂教育”范疇涉及此教學模型所包含的小學音樂教學的專業知識、技能和有效方法，屬于中間部分教育人工智能內涵中的教學模型，期望尋找人工智能技術優化小學音樂教學的應用策略。

圖1 “人工智能+音樂教育”的范疇

黎明[6]認為“人工智能+教育”的優勢是針對教育實踐活動中的特定問題，解決學生學習知識和構建知識的條件障礙。谷勇[7]提到20世紀后期，音樂教學課堂應用編程算法方式的音樂創作，系統存儲世界各族樂器和各種動物及物體的音色，學習者根據自己需求選擇智能化創作行為，這種助手是更加高效化、人性化、智能化的合成器。孫丹陽[8]認為人工智能技術對教學模式的轉變在音響和動態教學的雙重效果下，實現聲樂作品教學，學生主動發現音樂知識中的規律和變化。陳乾[9]認為小學音樂教師的意識要大于人工智能的應用價值，利用人工智能結合小學生心理特點和音樂能力進行多種類型的個性化訓練。肖珂[10]認為進入人工智能時代，將AI技術有效地運用到小學音樂實踐學習中，一定會在教學手段、教學方法、教學體驗、教學效果、教學樂趣等方面改變老師和學生藝術參與的方式以及音樂教育的現狀。綜上，近年來，研究小學音樂教學優化的策略研究較少，現有研究多為人工智能教育模型定義、人工智能教育優勢及應用，而針對小學音樂教學優化策略研究有待關注。

二、研究問題及意義

（一）研究問題

本文運用文獻研究法調研人工智能技術在音樂教育領域的中央精神、教育政策及研究發展現狀。分析人工智能賦能小學音樂教育的意義，結合多媒體音樂教學助手、微軟小冰、智慧鋼琴助手三個具有代表性的優秀案例，探討在不同場景下人工智能技術賦能小學音樂教學的優化策略。

（二）人工智能賦能小學音樂教學的意義

適應新課程標準的需要。《義務教育音樂課程標準(2011年版)》（以下簡稱《標準》）作為小學音樂課堂教學的指導性文件。其中規定的課程價值包括創造性發展價值、審美體驗價值是人工智能技術融入小學音樂課堂所能帶來的獨特藝術價值。《標準》的“教學領域”有感受與鑒賞、表現、創造、音樂與相關文化四個方面。其中《標準》的“教學領域”中與人工智能藝術有關的是創造，即創作實踐。創造是《標準》中全新增添的概念，還有一個音樂與相關文化這里不作描述。從課程標準的角度分析發現，小學音樂課堂優化需要人工智能技術增加創造力。

滿足小學音樂教師和學生的需要。人工智能技術應用成果可能會成為他們的創作助手。為小學音樂教師充當助教，為小學生處理復雜音樂學習部分，幫助小學生完成音樂創作與學習。結合《標準》的“教學領域”中的創造、音樂與相關文化這兩個方面創新教學模式。在原有小學音樂教學場景中，增加人工智能教育機器人助手，這不是創新一個完完全全嶄新的教學模式，而是僅從豐富教學形式出發考慮，目前具備這樣的條件，在基礎教育改革和人工智能技術發展的進程中，會逐漸完善出全新的小學音樂應用人工智能技術教學模式。

改善教學環境。教學環境中的設施設備是直接影響教學效果的重要因素。現階段，全國各地區的音樂教育投入水平還很不均衡，特別是一些音樂教育資源較少的地區。由于師資力量基礎薄弱，人工智能技術應用成果的開發與完善對改善教學環境、輔助小學階段普及音樂教育具有重要意義。音樂教育水平發展不平衡的各地區小學音樂課堂引進創作編曲軟件，使越來越多的學生能體驗到人工智能音樂教學。“人工智能+音樂教育”正在慢慢改變小學生對音樂學習的思考方式。音樂與人工智能技術的結合將會越來越緊密。

提升師生藝術素養。師生在看到與教育機器人助教共同創作出的“人工智能生成的具有個人風格的歌曲”的demo后，創作成果可以永久地保存下來，被播放傳播的同時吸引師生對音樂創作的興趣，從而使師生增強對藝術的感受、體驗、能動創造的能力。應當注意，教師的主導性和學生的主動性在教學中是一個依然要保持的過程。人工智能創作出的歌曲是高審美、不庸俗的，能夠提升小學生的藝術素養。構建適應中國義務教育階段小學音樂教學實際情況的教學模式，優化小學音樂課堂教學，激發小學生的藝術創造力。

三、優化策略

（一）強化樂理知識教學

在小學音樂樂理知識教學中，可以應用多媒體音樂教學助手。DO-RE-MI多媒體音樂教學助手主要幫助學生更好地理解各種不同的音調音符以及各種和弦和聲。除此之外，還能優化音樂院校、青少年音樂培訓學校的音樂教學。多媒體音樂教學助手分為兩種，一種是用于音樂教室的大型音樂教學助手，另一種是用于尋找和弦和音符的“音樂計算器”。DO-RE-MI的特色在于它的計算尺結合了 12 種音樂平均比率和對數，使它能更快地查找各種不同的音調音符，特別是各種和弦和聲。它還可以結合鍵盤音調音符發音以強化對音樂理論的理解和記憶，對于小學音樂課堂內容拓展十分有益。

（二）賦能創作編曲教學

在小學生創作編曲教學中，可以應用微軟小冰。小冰通過這樣的三步學習：第一步，基于已有音樂創作模型，微軟把端口給音樂專業導師聽并收集系統性點評；第二步，音樂專業導師教會技術研發導師樂理知識和編曲技巧，用于優化小冰的創作模型；第三步，通過重復前兩步不斷汲取反饋循環學習。小冰通過接收文字或圖片自動創作對應風格和節奏的完整歌曲。在非遺音樂傳承中，小冰根據接收孩子們的松陽高腔風格旋律，成為讓山區孩子圓夢音樂創作的小助教。此外，小冰助教還幫助孩子學習基本樂理知識，教他們編曲。結合《標準》的“教學領域”中的創造可以細化為探索音響與音樂、即興創造、創作實踐。微軟小冰創作的某個音樂可能與小學音樂教師需要的情緒相符，從而成為其創作過程中的靈感來源。在為小學生配樂的過程中，當小學音樂教師集中精力創作較為復雜的音樂段落時，可讓微軟小冰按照小學生設定的調性、速度、節奏、樂器、和聲、結構、情緒完成某些較為簡單的音樂片段塑造，師生難易合作編曲，從而提升共同創作效率，增強課堂互動氛圍。

（三）提升樂器演奏教學

人工智能在機器領域的發展，使小學音樂教學中不可缺少的樂器智能化應用到實際教學過程中。在小學生樂器教學中，智能樂器相比傳統樂器音色更清晰、操作更簡單、演奏功能更強大。以鋼琴為例，可以應用智慧鋼琴助手。鋼琴助手針對的是初學者坐姿不當和冬天手指靈活度不高的問題而設計。該智慧鋼琴助手在學習體驗感方面可以提醒校正姿勢、溫暖手指。夏天可通過送風模式防止手出汗。在學習效率上能幫助學生錄音存儲下來回聽以便找出問題，獨特的師生家長三者互動模式能夠幫助小學生更高效地獲得音樂學習中的樂趣。這是一種基于STM32智慧鋼琴助手，比電化工具，如多功能教學演示音樂計算尺技術還要更先進，這也體現了人工智能教學帶領教育由信息化向智能化邁進。鍛煉小學生演奏能力的同時在一定程度上減輕了教師的教學壓力。

四、結束語

隨著人工智能技術在音樂領域的應用不斷推陳出新，人工智能技術人員和藝術家們將會合力確保人工智能技術作曲是具有原創性、藝術性的，人工智能技術將更好地幫助人類進行藝術創作，從而成為小學音樂教育的好幫手。將人工智能技術引進小學音樂課堂教學，優化效果是顯而易見的。目前教育領域的人工智能創造更高效、更具創造力、更精簡的操作已接近于相應人類創造者同等質量和水準，體現出人工智能快速學習與穩定性等特點，在未來將有望實現內容產業的“高度定制化”。由此引發小學音樂教師轉型，將進一步結合科技優化高層次的音樂課堂教學，從而帶動小學音樂教育改革升級。