浅谈人工智能在音乐教育中的应用

王钰文

摘要：人工智能技术在近年来呈现出井喷式的发展，其多学科交叉的特性影响了音乐教育的发展。人工智能与音乐教育相结合产生了新型的电子键盘乐器、电子键盘合成器、智能作曲软件和全新的教学模式，人工智能转变了传统音乐教育的创作、表演、欣赏等方式，对音乐教学思想、教学模式产生了冲击性的影响。本文通过分析不同时期的人工智能在音乐教育中的应用，以期为促进音乐教育者的人工智能思维，转变传统教学思想，为我国音乐教育的多样化发展提供一些帮助。

关键词：人工智能   音乐教育   教育应用

中图分类号：J60-05                  文献标识码：A                  文章编号：1008-3359（2020）07-0130-03

人工智能（Artificial Intelligence），简称AI，是于1956年达特茅斯（Dartmouth）学会上首次提出的一个概念，属于自然科学、社会科学、技术科学三向交叉边沿性学科，通过研究人的智能对机器或软件进行模拟、开发、延伸并最终应用于不同领域的新型科学技术。人工智能的研究包含了机器学习、深度学习、自然语言处理、专家系统等领域，其中在自然语言处理、知识库、自动程序设计、智能机器人等领域均取得不菲的成果。2019年3月5日，国务院总理李克强代表国务院向第十三届全国人大二次会议作政府工作报告时，首次提出“智能+”，凸显了人工智能在国家战略中的重要地位。本文重点分析不同时期的人工智能在音乐教育中的应用，为我国音乐教育的多样化发展提供一些帮助。

一、早期人工智能在音乐教育中的应用

人工智能最早在20世纪60年代就出现在音乐教育领域中，起初人们将智能技术运用到键盘乐器当中，研发了电子键盘乐器和电子合成器，如电子琴、键盘式电子合成器等等。这类乐器可以模拟其他乐器的音色、储存固定的旋律和节奏，操作简单快捷并具有一定的智能化功能。在音乐教育中电子键盘乐器起到了丰富课堂内容，开发多种教学方式的作用，如赏析课，一琴便能模拟一整只交响乐团中所有乐器的音色，大大激发了学生的学习兴趣，有利于培育学生的审美素养，但当时的人工智能技术还不够完善，师生对这类电子乐器都不够熟悉，更多的学校还在坚持传统的教学模式，并没有引进这类电子键盘乐器。所以早期的人工智能在音乐教育中的应用更多的是一种探索和尝试，但我们不难发现人工智能在音乐教育领域中有着巨大的潜力和发展空间。

二、现代人工智能在音乐教育中的应用

（一）教具的智能化、多样化

随着人工智能技术的不断发展，电子乐器越来越智能化。电子键盘乐器不仅能够储存更多的音色并且在音色的质量上也有着巨大的提升，学生可以根据需要将不同音色和旋律进行编排使其按照固定的顺序和频率出现，学生可以在课堂上更灵活地进行创作和分享，促进了学生学习的积极性和参与性，激发学生的学习兴趣，培养学生的音乐创造能力。小叶子音乐教育研发的The One智能钢琴（见图1）可以链接手机、平板并结合APP进行钢琴学习，其研发的APP拥有智能陪练、智能钢琴教室、智能琴房等功能。智能钢琴与传统钢琴有很大不同，智能钢琴使传统和科技相结合，让孩子在玩中学，提高了孩子学习钢琴的效率和积极性。

图1 The One智能钢琴

除此之外，人工智能与音乐结合创造了许多智能音乐创作软件。如Aemper Music、Orb Composer等等，它们丰富了学生进行音乐创作的途径。如Aemper Music，学生在输入旋律、演奏乐器、节奏、调式调性等基本音乐要素后Ameper Music就能在短短几秒钟内完成一首新的乐曲，随后还可以继续调整音色、和声等要素以形成不同风格的乐曲。这类音樂软件无论是在中小学还是大学都十分适用。在中小学，智能音乐软件可以对学生进行创作启蒙，丰富学生的想象力，提高学生的创造力;在大学，智能音乐软件可以辅助学生进行音乐创作，提高学生的智能软件操作水平。无论是硬件还是软件音乐教育中的教具都越来越智能化和多样化，但同时也给现代的音乐教师提出了新的要求，即人工智能素养的提升。在人工智能飞速发展的时代，传统的音乐教育模式已经不能满足现代教育的要求了，因此现代音乐教师要转变教学观念，积极学习和运用智能音乐软件，提高操作智能软件的能力。

（二）教学课堂的跨时空化

随着人工智能互联网技术的发展出现了许多网络在线课堂，如MOOC（Massive Open Online Course）、TED（Technology Entertainment Design），通过网络在线课堂，音乐教育可以摆脱时间和空间上的束缚，使远程音乐教育成为可能。不仅如此，学生通过网络在线课堂可以充分发挥主观能动性，自主寻找和学习自己感兴趣的方向，如热爱竹笛的学生可以通过互联网寻找不同竹笛大师的教学课程并与其他竹笛爱好者交流探讨。由此可见，网络在线课堂完全可以发展为学生的第二课堂。依托互联网技术的发展，师生可以快速搜集所需要的音乐资源，如IMSLP国际乐谱库（见图2），通过搜索作曲家名称系统就会显示出该作曲家所有作品的完整乐谱和录音，此类网站拓宽了师生获取音乐资源的途径，丰富了教学内容同时使教学更加灵活，教师不必担心突然想到的乐曲找不到谱例示范给学生，打开互联网几秒钟便能完成谱例的搜索，极大地提高了教学的效率和灵活度，使音乐课堂有了更多的可能性。

图2  IMSLP国际乐谱库

互联网是一把双刃剑。互联网中的音乐资料繁多复杂，学生在互联网中不一定能获取到有效信息，所以学校应当开展有关音乐网络课堂的教学，教师引导学生进行有效的资源获取，教导学生分辨正确信息和错误信息，同时依托互联网进行网络音乐教学，使线上与线下相结合、课内与课外相结合、第一课堂与第二课堂相结合。合理运用人工智能技术应用于音乐教学当中，紧扣音乐学科的三大核心素养，培养人工智能时代的高素质人才。

（三）教学模式的动态化

教育人工智能是人工智能与学习科学交叉融合而形成的新领域，通过人工智能技术使教学环境灵活、个性化;教学内容丰富、多样化;教学模式循环、动态化。利用科技手段动态的了解学生不同时间和地点的学习效率、学习进展、学习内容等等，使教学更方便因材施教并关注每一位学生的学习状态，促进了教育公平。近年来，随着人工智能技术的发展，人工智能在教育领域创造了智能教学系统（Intelligence Tutoring System，简称ITS）。ITS改变了传统的音乐教学模式，它包含了领域模型、学习者模型、教学者模型（见图3）。领域模型包含了学生所学所有科目的内容和所有专业知识体系;学习者模型是指学生本身，并通过计算机与学习者互动，了解学习者的学习活动、学习状态等等;教学者模型包含了各种行之有效的教学法。学习者模型可以根据学习者的学习行为、学习状态反馈到领域模型和教学者模型，领域模型和教学者模型则根据学习者模型反馈的学习情况调整适当的学习内容和学习方法再反馈给学习者模型。在整个智能教学系统中，三大模型相互循环，形成了一个动态的学习模式。重要的是，智能教学系统还可以不断积累数据，量变达到质变，使系统更加完善和准确。

图3 领域模型、学习者模型、教学者模型

（图片取自《智能释放》报告）

将此原理应用于音乐教育中，以竹笛教學为例：领域模型是竹笛的专业知识;学习者模型是学习竹笛的学生;教学者模型是教授竹笛的教师或软件。智能教学系统首先分析学习者模型来制定教学内容和方法，如学生是否有基础。若是零基础的学生领域模型和教学者模型则会给出基础指法、基础口型等基础教学内容。不仅如此，系统还可以对学生在课堂上的学习情况、学习状态、成绩、情绪等方面分析呈现给教师，通过智能系统的及时反馈大大提高了教师教学的准确性和效率，教师能够更好的因材施教，教师也可以根据反馈信息改变更为合适的教学方法和手段。由此可见，智能教学系统打破了传统教学模式，使教学模式动态化。

三、展望未来人工智能在音乐教育的应用

随着人工智能科技的不断发展，未来将会有更多种类的电子乐器，不仅仅局限于键盘乐器，还会出现电子打击乐器、电子管弦乐器等等。也会出现智能调音设备，如小提琴、吉他这类弦乐器，通过智能调音设备可以在演奏前和演奏中自动调整至标准音高，解决了乐器受天气和环境热胀冷缩而导致的音准失调问题。多种多样的电子乐器丰富了课堂的教学内容，使音乐教师有更多的选择性。智能化的辅助设备则给予教师和学生更便利的教学环境。

随着互联网和音乐教育的不断结合，网络教学课堂的内容将更加丰富，优秀的音乐资源将更集中的汇集在一起。因为人工智能的自然语言识别功能可以即时识别和转换各国语言，所以未来的网络音乐课堂可以和国外的音乐教师或学者进行即时无障碍的学习和交流，语言和距离不再是学习的障碍。

未来的智能教学系统随着数据的不断积累将会产生质变，整个系统更加智能和人性化，它将不再局限于课堂上，在课外练习时智能教学系统也会充当音乐教师的身份，有针对的给予学生建议和帮助。智能教学系统将不再局限于音乐教育，还将会应用到音乐胎教、音乐启蒙教育、音乐治疗等与音乐相关的领域。

四、结语

虽然人工智能在音乐教育中有着巨大的潜力和发展空间，但是我们不能被智能技术迷乱了双眼，音乐教育人工智能的本质是教育，脱离教育谈智能无疑是本末倒置了。无论教师还是学生都要树立正确的人工智能思维，合理、适度的利用人工智能技术辅助教学和学习。人工智能必然是一把双刃剑，我们要科学、正确、理性的把这项技术运用到音乐教育当中去，培养人工智能时代的音乐人才。

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