“智能+钢琴教育”初步构想浅析

杨小影 冷楚楚

2017年，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，将智能教育作为建设科技强国与教育强国的重要任务。 2019 年初，中共中央、国务院印发《中国教育现代化2035》，作为未来中长期教育发展的纲领性文件，明确把“充分利用现代信息技术，丰富并创新课程形式”作为发展中国特色世界先进水平的优质教育战略任务的重要内容，要求利用现代技术实现“加快推动人才培养模式改革，实现规模化教育与个性化培养的有机结合”的目标。 作为长期从事钢琴教育的工作者，笔者一直关注和思考“智能+钢琴教育”的定位、属性、内涵、结构和功能范式等基础性问题。 钢琴是公认的“乐器之王”，是“可以与整个交响乐团相匹敌的乐器”①侯颖君：《论双钢琴与四手联弹在钢琴教学中的特殊意义(上) 》，《钢琴艺术》 2009 年第2 期，第18 页。。 钢琴教育被认为是“音乐教育的基础”②应诗真：《钢琴教学法》，人民音乐出版社，2007，第1～2 页。。 因此，钢琴教育理应是朝“把蛋糕做大”的方向发展，面向更多受众提供服务，而非局限于当前把“小蛋糕守好”的定位。 然而，就当前实际情况而言，钢琴教育“精英化、小众化、高冷化”倾向明显，在音乐教育中的基础性、规模性和牵引性功能发挥不足。 随着新一代信息技术的蓬勃发展，“智能+”既是社会生产力发展对钢琴教育教育本身提出的要求，更是时代带来的历史机遇。 新一代信息技术的泛在化和智能化属性有助于钢琴更多更广地抓住年轻人，从而巩固学科地位。 广大年轻人是未来的希望，越广泛地教育和影响他们，越有助于将影响力从“师徒单线”扩大到“泛教育圈”，推动钢琴教育进入新的阶段。

“智能+钢琴教育”作为破解现阶段钢琴教育结构性矛盾的发展方向，未来将发挥构建泛在学习环境、汇聚优质资源、突破时空限制、实现公平规模供给和快速传播等关键作用。 在新的形式和要求下，钢琴教育如何按照“取势、优术、明道”的思路，正确把握新一代信息技术带来的战略机遇，构架“智能+钢琴教育”新模式新体系，是钢琴教育从业者迫切需要解决的问题，为新一代信息技术的发展提供了明确的场景和具体的需求。

一、“智能+钢琴教育”的势与形

《孙子兵法》著有“形篇”与“势篇”，认为“势”乃“如转圆石于千仞之山者”，意喻势不可阻；“形”乃“若决积水于千仞之溪者”，意喻应顺势而为。 社会物质生活的生产方式是制约教育的最基本和最根本的因素。①叶立群：《教育学原理》，福建教育出版社，2007，第32 页。以5G、物联网、移动互联网、大数据、人工智能为代表的新一代信息技术，对社会生产方式带来深刻影响，也不断重塑教育形态。知识获取方式和传授方式、教和学的关系正在发生革命性变化。 钢琴教育既为音乐教育之基础，人民群众必然要求其朝着更高质量、更加公平、更具个性化的同时满足一定程度规模化的方向发展。要发挥这样的作用，钢琴教育这个古老而传统的社会活动，必须充分融入新一代信息技术带来的变革。 这是当前钢琴教育的面临的“势”。 围绕“势”，“智能+钢琴教育”应当具备何种“形”？

钢琴演奏是传统性、专业性、独立性极强的学科。 随着时代发展，钢琴教育尽管也在理论、内容、方法和手段等方面寻求改变，但相比其他专业而言，变化的速度与程度偏缓。 经过数百年，钢琴人才的培养依然沿用“师授徒承”的教学模式，人才培养供给侧没有发生实质性改变。 “让学生直接模仿教师，是传授音乐艺术的基本手段”的观点，虽然广受现代教学理论的挑战甚至驳斥, 但在世界各地的钢琴教师中仍拥有不少信奉者。②周为民：《西方钢琴教学研究的历史回顾与理论解析》，《中国音乐》2009 年第4 期，第124 页。教学成果的取得依然依赖“名师” “神童”等稀缺资源，教育个性化特征明显，规模化作用不足，与钢琴教育承载的基础性地位角色不相匹配。

“智能+钢琴教育”的“形”应当如图1 所示，为“智能+钢琴教育”系统平台的核心架构。 该架构共分四层。

第一层是以经过数字化改造的钢琴为主要代表的终端层，该层将教学过程完整地数字化，是“智能+钢琴教育”的数据源，也是数据采集发生的场所。

第二层是统一的教育信息基础设施层，是标准的、成熟的信息基础设施，主要包括：

1. 高通量、低延迟的教育数据传输通道（支持IPv6、5G 等）。

2. 用于数据存储及管理的云计算资源，即IaaS（Infrastructure as a service）层。

2018 年，教育部发布《教育信息化2.0 行动计划》，明确将构建一体化的“互联网+教育”大平台，并引入“平台+教育”服务模式。 第二层即为该平台。

第三层是“智能+钢琴教育”的通用PaaS 部分。 该层主要围绕钢琴教育的特点与需求，建立钢琴教育专用设备管理、资源管理和运维管理功能，提供乐谱、演奏记录等基础数据，以及围绕钢琴教育主题的各类模型、函数、接口、库类等资源，用于进行专业二次开发。钢琴教育工作者、学生、计算机专业人员及其他专业学者，主要依托该层资源开展学科交叉，进行联合研究与开发。该层是“智能+钢琴教育”能否成为繁荣、可持续发展生态圈的决定因素。 基础开发资源不充分、不完备、不实用，会导致该领域开源社区难以聚集“人气”，也就无法产生类似“微信” “支付宝”等教育界的“现象级”应用，从而难以保证规模化、可持续的高质量教学效果。

图1 “智能+钢琴教育”平台体系架构

第四层是各种面向应用的软件程序，他们可以是App、网页、微课、游戏程序等，直接面向教育活动的各个要素提供服务，将教育知识与教育经验软件化。 这是破解国内优秀钢琴师资力量不足的主要途径和方法，也是充分利用数字化钢琴教学设备采集到数据的关键。

二、“智能+钢琴教育”的因与果

教育学原理指出，社会生产力的发展制约着教育的物质基础，并对教育事业的发展提出要求，影响教育事业发展的规模与速度。①叶立群：《教育学原理》，福建教育出版社，2007，第32 页。作为社会生产力发展的典型代表，新一代信息技术必然对教育的物质基础提出发展要求，而教育的物质基础反过来也必须适应新的社会生产力的发展。 钢琴作为钢琴教育最基础的物质资料，它的输出就是钢琴教育体系的输入，是“因”，对教育体系的“果”也就是输出，起决定性作用。在“智能+钢琴教育”的语境下，要输出数字化教育的“果”，就必须实现数字化“因”的输入。在图2（a）所示的传统钢琴教育体系模型中，钢琴产生的时域连续音频信号是主要输入，教师与学生通过听觉感官接收并处理这些信号，从而理解、分析蕴含在其中的旋律、节奏、情景、风格、美学等艺术信息，并以此为基础交互，达到教学的目的。 “智能+钢琴教育”依托的信息技术处理的是以“0”“1”序列表示的离散数字信号。 传统钢琴输出的连续音频模拟信号既不能利用互联网进行直接传输，也无法被存储和处理，不能作为新体系的输入，因此要借助5G，大数据、云计算、人工智能、区块链等新一代信息技术。 钢琴教育在本体与对象不变的情况下，必须首先解决体系的输入，即“因”的问题，这是实现钢琴教育变革由“形”到“质”的前提。要得到数字化的“果”，首先解决数字化的“因”——将现有基础设施“数字化”。 回顾目前数字化程度高的行业，“互联网+商务” “互联网+社交” “互联网+能源” “互联网+交通”，都是遵循相同的发展规律。 钢琴是钢琴教育的主要物质基础，要解决数字化输入“因”的问题，需要对钢琴进行数字化改造。在20 世纪末到21 世纪前十余年的时期内，钢琴教育界也在探索远程教育、线上教育、微课等形式，但课程内容始终停留在视频观看、答疑等初级水平和阶段，钢琴教学难以摆脱受制于师资力量通过肉眼识别、逐个辨听的“作坊式”人工状况，并且在很大程度上影响了社会对“信息化+钢琴教育”的决心。这样的发展历程证明，钢琴教育的特点决定了局部的、孤立的、片面的的信息化无法带来实质性突破。

钢琴是历史悠久且制作考究的复杂乐器，市场上现有的诸如数码钢琴等产品，无论在音色还是在触感等方面，还远未达到机械钢琴相近的性能。 因此，在尽量不影响其结构、音色、音频、触感及综合性能的前提下，研究指导性方案，对钢琴加装各类传感设备，进行数字化改造，将触键力度、角度、音频、音量等特征量转化为精确的时间序列信号，使之成为“数字化”信息输入源，如图2（b）所示。 钢琴作为大型乐器，具备加装各类传感装置的空间和结构强度，成为“可采集、可测量、可传输”教学数据的“数字化乐器之王”。未来，随着技术的发展，这样的“数字化钢琴”甚至能够承载大型乐队边缘计算枢纽的角色，在数采侧发挥核心功能。 解决了这个“因”，钢琴就不限于产生仅人能听懂的输出，也能产生计算机、人工智能软件能“听懂”的输出，催生“智能+”的“果”。这个改造的技术过程，是典型的学科交叉融合的过程，需要钢琴教育领域和信息科学领域的专业人才共同实施开展，并制定相应的数字化标准，通过标准确保整个改造工作的体系性与完备性。

三、“智能+钢琴教育”的术与道

“道”为本质规律，“术”为手段方法。 “道”不变而“术”常变。 钢琴教育也是如此。 一个学科的创立是其存有与发展的前提和本体论承诺，而其学科定位与学科属性则为其“是其所是”的实质性规定，是关乎“如何看”与“如何做”的根本性问题。 在与新一代信息技术充分融合的过程中，这一点更加明显。 钢琴教育“如何看”依旧是决定学科属性和目标定位的重大问题，是“道”，需要定力以坚持方向；“如何做”则是一篇波澜壮阔的大文章，应当百花齐放，广泛酝酿，开放包容地探讨教学方法、实施手段、教学环境、课程体系、教材编制、评价机制和教学模式等方面的设计与重构等内容，是“术”，应当灵活自由，并不断迭代优化。

图2 两种教育体系模型的输入与输出

几百年来，钢琴教育的现状是“守”与“变”两种因素共同作用的结果。 “术”始终在变。 首先，钢琴作为一种乐器在变：从拨动发音的古钢琴到敲击发音的近代钢琴，再到设计、结构、材质、机械全面改良的现代钢琴。 钢琴教育的方法也在变：从古钢琴的演奏教学体系，到自命不凡的维也纳“手指学派”，又到巧妙运用新式钢琴优势、能够实现轻巧触键且音色宏亮的“动力演奏学派”，再到近现代“高指学派” “肌肉放松协同学派” “重量学派”等，直到现在还在不断融合运动生理学、心理学、美学等学科知识，催生出百家争鸣的繁荣景象。 随着新一代信息技术的兴起，慕课、微课、翻转课堂、教育大数据等新术语不断出现，相比以往的各种流派，差异明显，但究其本质，也皆“术”之范畴。 因此，新的微课是教学资源要适应新一代信息技术特点；慕课是教学平台要发挥新一代信息技术优势；翻转课堂是教学方法，要运用新一代信息技术手段；创客是最终培养目标，要具备新一代信息技术基本素质。尽管这些变化的方法和侧重不同，但追求的目标是一致的，就是通过钢琴教育, 增进教育对象的文化与艺术修为，培养健全人格和创新素质，使被教育者在未来的工作实践和生活中具备开拓应变和创新表演的能力, 适应社会生产关系发展的要求。 这是钢琴教学长期相守的“道”。

中国有全世界最庞大的教育体系，有近20 万名音乐教师为超过两亿的大、中、小学生提供音乐教育，并有388 所各类高等音乐教育机构培养各类音乐老师。①王安国：《美育的实践——中国学校音乐教育改革与政策发展》，《音乐研究》2006 年第3 期，第86 页。这是世界最大的单一教育市场，有丰富完善的教育实践场景与需求，同时我国也是互联网大国；因此，我国有发展“智能+钢琴教育”得天独厚的优势。 应当保持定力，守“道”，充分运用新一代信息技术，重构课程体系、教学方法和授课模式，制定相应的设施改造与教学质量的评价标准，创新钢琴教育的新的思路与机制。 前些年，随着新一代信息技术的不断繁荣，钢琴教学也纷纷尝试过“触网”“上线”。 美国柯蒂斯音乐学院②杨小影、杨晓琴：《MOOC 对促进东西部钢琴教育均衡发展之作用浅析》，《现代教育技术》2014 年第8 期，第88 页。以及国内的中央音乐学院③和云峰：《远程教育与现代远程音乐教育》，《中央音乐学院学报》2002 年第3 期，第88 页。④袁静芳：《中央音乐学院远程音乐教育近期发展状况的回顾与思考》，《中央音乐学院学报,》2007 年第3 期，第119 页。等知名高校，都开设过不同主题、不同形式的远程教育课程,取得了一定的效果。但是，这些课程很大程度上依然停留在“看视频、听音频”的初级阶段，与真正的“智能+钢琴教育”还有实质性的差别。 “智能+钢琴教育”的本质是软件化的教育知识经验，人依然是决定性因素，但是借助现代信息基础设施，“提高质量，促进公平，提升高素质人才培养水平”,是在一定程度上能够实现替代人力数量投入的教育形态。