人工智能技術在音樂教學中的應用研究
——以中北大學為例

冉童欣

經濟與科技的飛速發(fā)展， 給人類社會帶來了巨大變化， 教育領域緊隨潮流， 在教學中引入人工智能技術，音樂教學更是緊抓機遇， 甩去古時的 “口口相傳”。 人工智能技術作為新型的教學輔助手段， 正在被越來越多的音樂教育工作者重視并積極運用。［1］

一、 音樂教學的現狀與問題

（一） 傳統音樂教學模式

傳統音樂教學模式以面對面的班級教學為主， 即教師在課堂上通過講解、 示范和受教育者的模仿來傳授音樂知識和技能。 其主要特點包括： 1.教師作為教育花壇的 “統治階級”， 進行 “填鴨式” 教學。 教師在教學過程中起主導作用， 受教育者被動接受教師的指導和教育。 如此， 音樂教育更像是音樂匠人的培養(yǎng)方式。 2.重視理論知識和技巧訓練的傳授。 傳統音樂教學注重受教育者對理論知識的學習和技巧的訓練， 強調基礎知識和技能的掌握， 一定程度上忽視對受教育者音樂興趣愛好的培養(yǎng)， 阻礙受教育者的音樂創(chuàng)造能力與音樂審美能力的提升。 3.以演唱或演奏為主要形式。 傳統音樂教學較為重視升學、 考試或比賽結果， 注重受教育者的演奏技能和表演能力的培養(yǎng)， 易導致受教育者藝術理念過于狹隘， 從而忽視音樂作品的情感表達。

（二） 音樂教學中存在的問題和挑戰(zhàn)

在當下音樂教學的過程中， 存在許多問題與挑戰(zhàn)，例如： 1.受教育者個體差異。 受教育者在音樂學習方面的起點、 興趣、 天賦等各方面各不相同， 傳統教學模式難以滿足個性化需求， 易導致受教育者學習動力不足或學習效果不佳。 2.教學資源不足。 音樂教學需要大量的教學資源， 如樂器、 場地、 樂譜、 錄音設備等， 傳統教學模式受資源有限性的制約， 難以滿足受教育者的實際需求。 3.評估方式單一。 傳統音樂教學主要以考試、 演唱或演奏等藝術理論與藝術技巧評估為主， 忽視了對受教育者音樂綜合素養(yǎng)的全面評價， 無法準確反映受教育者的實際水平和潛力。 4.教師專業(yè)發(fā)展。 教師在音樂教學中面臨教學方法的更新、 教學內容的潤色、 教學資源的獲取和應用、 個人專業(yè)能力的提升等挑戰(zhàn)， 需要更多的支持和培訓。 5.培養(yǎng)目標不清晰、 教育體系不完善、受教育者實踐經歷較少等， 導致學生的綜合能力與教育目標要求存在差距， 普遍缺乏足夠的競爭力。

傳統的音樂教學模式， 在一定程度上推動了音樂教育的發(fā)展。 現如今， 傳統的音樂教學模式已不再完全適合于新時代音樂課程的教學， 也不再能滿足新時代音樂學習者的需求。［2］

（三） 中北大學音樂教學的現狀與需求分析

中北大學藝術學院作為一所具有豐富藝術教學資源和優(yōu)秀師資力量的高校， 在音樂教學方面面臨以下現狀和需求： 1.受教育者個體差異大。 中北大學藝術學院擁有眾多受教育者， 但其在音樂學習的起點與興趣方面存在差異， 需要個性化的教學方法和資源支持。 2.教學資源有限。 中北大學藝術學院的音樂教學資源有限， 如樂器設備、 錄音設備等， 需要通過創(chuàng)新手段提高資源利用效率和受教育者的實踐能力。 3.評估方式需要多樣化。傳統的考試及演唱、 演奏評估方式無法全面評價受教育者的音樂綜合素養(yǎng)， 中北大學藝術學院需要探索更加多樣化的評估方式， 注重受教育者的創(chuàng)造性、 表達能力和音樂理論的應用能力。 4.教師專業(yè)與素養(yǎng)發(fā)展。 中北大學藝術學院的音樂教師需要更加精進自身的教學能力和專業(yè)素養(yǎng)， 積極探索與創(chuàng)新教學方法和教學資源， 以適應音樂教育的發(fā)展需求。 部分課堂仍然以傳統的授課模式為主， 老師們運用部分技術， 但更多是局限在將其作為教學工具， 而不能將現有技術和音樂學科進行深度融合。 5.受教育者音樂實踐經歷較少， 需要不斷創(chuàng)設真實情境， 增強受教育者參與性與實踐性， 增強其臨場應變能力。

綜上所述， 傳統音樂教學模式存在的問題和挑戰(zhàn)對于中北大學藝術學院的音樂教學同樣存在。 因此， 中北大學藝術學院的音樂教學需要借助新的教育技術和教學模式， 以滿足受教育者個性化需求、 提高教學效果， 培養(yǎng)受教育者的創(chuàng)造力及綜合素養(yǎng)等。

二、 人工智能在音樂教學中的應用——以中北大學為例

（一） 人工智能技術在音樂教育領域的應用概況

音樂作為一種傳情達意的精神載體與分享審美趣味的藝術形式， 其教學與人工智能技術之間的融合比其他專業(yè)與人工智能技術整合更加自然， 而人工智能技術在音樂教育領域的應用正在逐漸展開， 為音樂教學帶來了更加嶄新的可能性和機遇。 如， 人工智能技術可為教學雙方提供高效的智能推薦系統， 提高與音樂的互動性。或將其作為音樂創(chuàng)作的輔助工具， 通過分析大量的音樂數據和模式， 生成不同的和聲進行、 旋律段落、 節(jié)奏模式或填補歌詞的空白部分， 為教學雙方提供音樂創(chuàng)作靈感或是創(chuàng)作起點。 人工智能還可以提供音樂創(chuàng)作的技巧和指導， 例如如何構建和聲、 創(chuàng)造曲調和進行曲式安排。［3］此外， 人工智能技術還可以模仿特定風格或特定藝術家的音樂， 幫助教學雙方探索不同的音樂風格。 基于人工智能的個性化學習系統， 可以根據學生的學習特點和進度， 提供個性化的學習材料和個性化的教學方案。利用學生的學習數據和模式進行分析， 了解他們的強項和薄弱點， 并為每個學生設計定制化的學習計劃。 還可以作為虛擬音樂教師或輔助工具， 提供個別化的指導與練習支持。 定制化學習系統可以根據學生的能力和興趣提供有針對性的練習、 音樂理論知識和技巧訓練， 以促進學生的個人成長和進步。 這些工具可以使用機器學習和音頻分析算法， 實時分析學生的演奏或歌唱， 檢測錯誤和改進的空間。 虛擬指導工具可以提供技巧糾正、 藝術性指導和表演建議， 幫助受教育者改善演唱或演奏技能及音樂表現能力。［4］通過與受教育者的互動， 根據其進展實時調整指導內容， 提供個性化的學習路徑和挑戰(zhàn)。人工智能技術的發(fā)展， 為音樂教學的教學理念、 教學方式、 教學手段、 教學模式的創(chuàng)新帶來了全新思路并提供以技術支持。

簡言之， 人工智能技術作為先進的科技手段， 在音樂創(chuàng)作、 數據預測及數據分析與處理等方面有著傳統技術所無法替代的優(yōu)勢和特色， 作為音樂教輔工具的使用， 給傳統音樂教學手段的改革帶來了巨大的便利與深遠的影響。 科技進步讓人工智能技術不斷更新與完善，相應， 技術的應用技能要求也隨之提升， 施教主體應積極主動學習， 盡量熟練掌握嶄新的教學技術。［5］

（二） 人工智能在中北大學音樂教學中的具體應用

中北大學現有人工智能與計算機視覺研究所、 大數據與視覺計算研究所、 大數據與網絡安全研究所， 從事大數據、 人工智能方向的研究。 其中， 人工智能與計算機視覺研究所， 起源于1998 年成立的多媒體仿真研究室， 2005 年院系改制后更名為虛擬仿真與可視化研究所， 2014 年依托研究所的虛擬仿真研究成果獲批計算機及應用國家級虛擬仿真實驗教學中心。 隨著研究內涵的不斷延展， 2020 年更名為人工智能與計算機視覺研究所。

中北大學藝術學院也早于2019 年在校園瑾瑜國際會議中心， 邀請開南大學黃志方老師與北京和弦佳佳人工智能科技有限公司總經理周家浩分別做 “人工智能音樂科技” 和 “人工智能與優(yōu)質音樂教育產業(yè)的實際應用” 的講座。 講座之中， 黃老師講述了人工智能音樂科技四部曲， 包括： 智能自動作曲的應用、 世界通用虛擬樂器應用、 虛擬歌手影像與歌聲合成、 音樂治療相關應用。 內容涵蓋了人工智能自動作曲基本原理與自動作曲架構、 人工智能自動作曲系統的作品、 人工智能自動作曲的發(fā)展前景和未來的發(fā)展方向等方面。 在研討會的現場， 黃老師還特意播放了由AI 作詞與自動作曲整合技術而成的歌曲 《夢中追尋》。 周經理介紹了人工智能在音樂教育中的實際應用， 通過軟件music++的開發(fā)， 構建 “人工智能音樂教育4.0” 平臺， 基于人工智能機器學習來分析音樂演奏中所存在的問題， 通過AR、 多維度視頻、 互動樂譜、 可視化作品分析、 可視化演奏分析、 音樂教育平臺4.0 等方面來分析學生問題， 一方面可以提升學生學習效率， 另一方面可以讓老師和家長更好地了解學生并解決學業(yè)問題。［6］

由此可見， 人工智能技術的應用可為中北大學藝術學院的音樂教學提供嶄新的教學思路與諸多便利。 通過music++相關類型軟件的開發(fā)所構建的 “人工智能音樂教育4.0” 平臺， 可對受教育者的音樂學習進行多維度實時智能評估與反饋， 明晰受教育者的學習強項與學習薄弱點， 有的放矢， 在有效增強課堂教學針對性的基礎之上， 為受教育者的課后溫習指明方向。 在音樂創(chuàng)作與編曲方面， 人工智能技術中的多種數字音頻技術與軟件可在創(chuàng)作過程之中， 任意選擇伴奏樂器， 并輔助音樂創(chuàng)作者進行作曲和創(chuàng)作， 且創(chuàng)作者所創(chuàng)作的旋律可通過視覺和聽覺進行直觀呈現， 使平面教學內容立體化。 這樣的輔助工具可以幫助創(chuàng)作者拓展創(chuàng)作思路和表達方式。音樂創(chuàng)作維度的擴充， 激發(fā)創(chuàng)作者的創(chuàng)造力及其創(chuàng)新能力， 提升其創(chuàng)作積極性。 其虛擬現實與增強現實技術更為中北大學音樂教學提供虛擬樂器與演奏環(huán)境的模擬，受教育者可以通過與虛擬樂團或是虛擬歌唱家、 虛擬演奏家的互動， 提高演唱演奏技巧、 音樂表達能力和協作能力。 如中北大學藝術學院2023 年的 “藝工融合”， 引進了鋼琴遠程教學系統， 實現高科技異地現場同步教學， 師生通過聯網的自動演奏鋼琴 “實時直播” 鍵盤和踏板的動作， 清晰交流基本功的練習和樂曲彈奏的處理。 實現遠程現場同步鋼琴實時教學這種虛擬演奏和合奏的體驗， 可以為受教育者提供更多的演奏機會和表現舞臺， 增強其演出的經驗積累， 拓寬他們的音樂視野，提升表演能力。

三、 人工智能技術的應用對中北大學音樂教學的影響

人工智能技術的應用使得中北大學藝術學院的音樂教學面貌煥然一新。 例如， 在音樂創(chuàng)作方面， 人工智能音樂技術的發(fā)展極大拓寬了作曲人的樂思， 賦予了音樂創(chuàng)作無窮的可能性； 人工智能音樂系統可以帶給我們更多的音色、 可以讓枯燥的音樂理論知識更加生動有趣；人工智能音樂技術減輕施教主體的固定工作量， 幫助施教主體更加準確地表達音樂， 為多媒體課件制作和教學提供更多更新的素材、 為受教育者提供更多的演唱或演奏機會和舞臺以增強其經驗積累……

雖然人工智能在音樂教學中具有許多應用潛力， 但它并不能完全取代音樂教師的角色， 音樂教育仍然需要人性化與情感交流。 音樂教師在音樂教育中仍然起著至關重要的作用， 他們能夠為受教育者提供人性化的指導、 情感支持以及藝術性的培養(yǎng)。 人工智能技術應該始終作為教師的輔助工具， 與傳統的音樂教學方法相結合， 共同為學生提供豐富多樣的學習體驗和支持。

此外， 人工智能在音樂教學中的應用還面臨著一些挑戰(zhàn)和限制。 例如， 音樂教育中的情感和表達是至關重要的， 而人工智能很難完全理解和模擬人類的情感和表達方式。 音樂作品之中包含著人類豐富的主觀審美和表達， 人工智能很難準確理解和評估音樂作品的藝術性以及人類的創(chuàng)造力和解釋能力。 因此， 在情感交流和藝術性方面， 人工智能仍然存在一定的局限性。 另外， 技術的依賴性和可訪問性也是一個問題， 人工智能在音樂教育中的應用通常需要先進的技術設備和高速的互聯網連接。 然而， 這些技術在一些地區(qū)和學校可能存在訪問困難或經濟限制， 無法提供先進的技術設備和高速互聯網連接， 導致學生無法充分利用人工智能在音樂教育中的優(yōu)勢。 在師資方面， 要求教師既要熟練運用先進技術與各類設備， 又要兼?zhèn)湟魳肺幕仞B(yǎng)， 仍具備一定的挑戰(zhàn)。 因此， 在應用人工智能技術時， 需要綜合考慮教學目標、 學生需求和可行性等因素， 并不斷進行師資力量的強化， 以期實現更好的教學效果。

結 語

隨著人工智能等新興技術的開發(fā)應用， 推動了音樂教育領域新變革。 依托國內技術研發(fā)上的突破， 智能教育也正式成為音樂教育行業(yè)發(fā)展的新亮點， 中國音樂教育發(fā)展逐漸向 “智能化” “數字化” “多元化” 方向推進。 因此， 在中北大學研發(fā)落實智能創(chuàng)作、 智能樂器、人機交互式智能教輔系統、 數字教學模式具有重要意義。 同時， 研究還需考慮人工智能技術對音樂藝術教育可能帶來的挑戰(zhàn)， 如隱私保護、 師資力量的強化等。

綜上所述， 盡管互聯網和人工智能為音樂教育帶來了新的機遇， 但傳統的面對面教學模式仍然是音樂教育的重要形式。 在互聯網背景下， 傳統音樂教學模式融合了在線學習平臺和資源， 同時利用人工智能技術提供個性化的學習和輔助工具。 然而， 人工智能在音樂教育中仍需應對情感交流、 藝術性和技術依賴等挑戰(zhàn)。 因此，傳統音樂教育和人工智能技術應該相互結合， 以更好地滿足學生的需求， 提高音樂教育的質量和效果。