圆号教学中人工智能应用创新设想

人工智能也就是我们所熟悉的AI，这是一种基于计算机技术进行模拟学习和自我深度发散学习的电子类分支科学。实际上，人工智能在上个世纪60年代就被科学家提出并进行了架构与应用设想。2000年以后随着科学技术的突破，人工智能技术也得以初步实现并在一些领域进行尝试性应用。就目前应用的情况来看，个别的人工智能还主要停留在程序设定的学习目标阶段，而非绝对的全国的自我学习。在音乐领域，人工智能的应用还属于空白，但是已经开始进行对互联网和物联网这些人工智能的初级媒介加以利用，其中包括圆号教学。实际上，以圆号为代表我们可以看到人工智能在未来必定取代一些常规的教学方法，甚至颠覆传统的教育模式。下面本人就人工智能在圆号教学中的应用进行创新性设想分析。

一、人工智能在圆号教学中的变革设想

人工智能如果成熟会对音乐教育领域产生巨大的影响，圆号教学也不例外。

1、授课方式的变革

我们所熟知的圆号授课是传统教学行为中最重要的过程，在不讨论目前发展的个案情况来看，圆号的授课方式更多的还是以一对一或一对若干的面授形式为主，所涉及到的硬件也多为圆号、教材以及其他辅助教具，对于人工智能产品的应用和互联网产品使用极少。假设人工智能能够发展到一定程度，那么就可以通过影息设备来进行远程授课，以人物投影的形式进行360度的现场呈现，同时加配感应系统可以让投影人物对学生的技术方法、作品理解等等均能够进行示范与检测。另外，人工智能的对于授课方式的变革也可以体现在对于教学内容的抓取方面。当教师与学生在对某一作品或某一技术技巧进行教学行为时，根据数据库的运算，计算机完全可以将教学的内容进行匹配，将大师或优秀的教学方法抓取出来现场进行多项选择，再由教师判定哪种更适合学生个性化特征和阶段性行为能力。

2、应用场景的变革

人工智能对于圆号教学的应用场景影响是比较大的，这里所谓的应用场景不仅仅是硬件环境，还可以根据各类需求进行模式匹配。首先，远程监控。人工智能完全可以打破课堂教学的单一模式，可以进行远程教学和录制监控，这样学习和练习的场景都可以被记录下来，再通过计算机的运算能力给出客观实际的判断，进而择优进行强化练习。其次，场景模拟变革。圆号教与学目的是进行实践演奏，除了独奏以外，很多需要配合或者公开的场景下进行演奏所考验的并不仅仅是单一个体的技术能力，还有心理素养和团队协作。但是传统教学中组织庞大的场景和人员排练是需要多方协调的，且时间、资源成本投入较大。如果能够通过人工智能进行全场景设置，那么就能够根据个人的练习需求进行模拟，甚至根据自身的需要增减乐队乐器、声部、旋律甚至观众场景。这样就能够在最低的投入下产生预期的效果。最后，在圆号教学中，多学科之间的交集并不紧密，其他基础学科更是仅仅体现在乐谱和演奏中。例如，我们引入人工智能分析，某学生在某种节奏方面很难掌握，那么就可以进行匹配乐理和视唱练耳内容进行针对性片段化练习，在解决问题后在将之应用在练习中去。

二、人工智能在圆号教学中的软件设想

1、数据采集分析

人工智能的根本条件就是在保证基本算法的同时进行不断的自我学习，再匹配互联网进行比对分析，这就需要大量的数据采集进而选择最优内容，以便更好地提供学习者学习的内容和方法。对于人工智能在圆号教学中软件部分的应用大数据是一个不可回避的内容，它从教学内容、形式、技术偏好、学习反馈等等方面都是可以进行全方位监控和分析，以便给出客观科学的反馈报告。例如某教师在进行某两个问题的教学中，A、B、C同学对第一个问题掌握较快，而D、E、F同学则对第二问题消化较好，那么就可以通过数据采集和分析掌握学生的学习偏好和能力偏好，以便加重弱項进行针对性强化练习。当然，数据也会伴随学生学习生涯的全部过程，对于进步速度的峰值和谷值都会有明确判断，这样学生即便在更换教师或学习方法时也有重要的参考依据。

2、信息管理模式

圆号教师作为专业方面教学的主要参与者之一，往往对于学生专业课程管理和练习管理都是通过经验得来的，判断准确度存在一定的偏差或主观性。采用人工智能进行管理和分析则能够辅助教师很好的掌握学生上课学习情况和课下练习反馈情况。例如，在对学生进行阶段性和综合性训练之后，达到一定水平的学生可以将管理信息分发到其他相关课程教师处，教师根据学生专长和劣势来进行针对强化训练，提高上课效率。另外，在课下练习中比较考验学生的主观能动性，以人工智能为载体进行监控可以有效的检测学生是否进行针对性练习，练习的成果效率和提高速度如何，在根据学生情况制定教学计划则会大大避免重复性劳动带来的效率低下等问题。

3、行为匹配

行为匹配是依托于人工智能硬件来进行采集和比对的一种高效手段。即为，通过可穿戴和监控的设备来采集学生的学习习惯和练习习惯，再用经过专业教师采集后得到的规范化行为动作进行匹配，例如速度、力度、呼吸、情绪等等均可以进行匹配，在学生演奏和示范教学两者模型对比后可以看到差异，以便更加科学的调整学生的学习方法和训练内容。另外，跨地域的技术模型采集后也可以进行个性化行为匹配。例如某国外高校圆号教师独特的训练方法仅仅适合某一类或某一水平的学生，教师可以将行为模型与相似学生进行匹配，进而完成针对性的提高与练习，学生也可以在有依据的前提下发挥自己的特点。

三、人工智能在圆号教学中的硬件设想

1、可穿戴监控设备

可穿戴设备主要起到的是通过建立硬件监控点来采集信息甚至由设备帮助学生进行体感认知的一种辅助方式。圆号传统教学中，教师只能够通过学生演奏音色来辨别学生的改变，而采用智能可穿戴设备后，可以看到学生呼吸的发力点、演奏行为的肌肉轨迹、作品情绪感知的程度等等，这些都可以进行采集的，在根据此进行纠正则事半功倍。体感认知则是设备可以按照提前设定的教师演奏行为来施加力度等学生可感知的行为，像教师全程手把手带动学生体验演奏过程一样，这样要比语言理解来的更加深刻和直观，也让学生能够在体验后得到标准化的技术提高。

2、图像识别技术

成熟的人工智能设备能够通过图像识别技术直接分析出呼吸时口腔、喉咙、胸腔、腹腔、手指、表情等参与演奏的运动行为。这些采集到的图像犹如医疗用的CT或彩超一样看到学生在发声演奏行为时是否标准或者是否符合演奏要求。另外，圆号教学也包含群体性演奏，图像识别能够在集体训练中采集每个学生在训练中是否符合乐队表现的要求，是否能够适合作品所要表达的思想。

3、智能训练系统

圆号教学是一个教与学的过程，在过程中训练部分是非常重要的。智能训练系统是将一些可穿戴设备来辅助学生进行监控和技术信息推送。例如，某学生在进行圆号指法练习时，食指和中指之间配合默契且肌肉参与过程较为放松，而中指与无名指配合则较为紧张导致演奏的不顺畅，那么智能训练系统则会给出提示和匹配的训练方法，避免和弥补诸多因素导致的教学纰漏，也能总结出解决问题的办法和周期。另外，如果人工智能发展达到一定高度，全覆盖的体感体验也是可以大大提高训练效率的优质办法。换言之就是说，学生将某教师的示范演奏行为录入设备中，在穿戴后如需进行自我控制，由设备对人的演奏行为进行控制，甚至在某关键问题或演奏技术时候可以反复体验和讲解，这样则让学生能够真实的感受到要领，加速学习和解决问题的进程。

对于人工智能在圆号教学乃至整个音乐教学领域，个人认为仅仅存在于设想之中。就目前人工智能发展的阶段来看还有很长的一段路要走。人工智能在进行经过数据采集分析和自我学习后在通过硬件来发聩给教学教师和学生更需要从生理到心理进行双重協调。所以说，人工智能领域在圆号教学中的应用是必然趋势，但是绝非一朝一夕。如果条件允许，应该先建立教学数据库，以图像采集的形式给人工智能提供一定数量的学习和参考依据。另外，对于圆号教学应用人工智能困难的是，音乐更加具有主观性和注重个人情绪的表达，这仅仅通过机器是很难完成的。我们期待有一天，人工智能能够辅助提高圆号的教学效率，而非取代。

参考文献

[1]谷勇.《现代音乐教育与AI＼IT技术》.[J].音乐探索.2007.

[2]陈素心.《构建人工智能技术副能的音乐课堂》.[J].教学研究.2016.

[3]宋璐璐.《音乐科技在现代音乐教学中的应用》.[J].音教园地.2012.

[4]陈怡雨.《人工智能及其在音乐教育中的应用》.[D].中国音乐学院硕士论文.2017.

范永基    沈阳音乐学院音乐教育学院助教