人工智能与音乐教育发展探究

河北师范大学音乐学院 韩 梅 李茜蒙 姚德鹏 李 聪

一、人工智能在音乐教育领域的应用背景

人工智能出现于20世纪50年代，属于计算机学科的一个分支，是一门研究智能机器和机器智能的高技术多学科的综合性科学。近年随着网络化教学的日趋成熟，人工智能与音乐教育学科的交叉应用越来越频繁，主要体现在线上教学平台的研发、教学模式的转变、线上音乐会的成熟，以及乐谱资源数字化等方面。随着时代的进步与发展，社会对于高科技辅助的需求不断提升，音乐教育工作者开始探索人工智能与音乐教育结合的多种方式，不断开发音乐教育智能化的新理念与新模式。例如，在学校音乐课堂与课外音乐培训学校中，经常可以看到新型智能乐器的出现，这些新型智能化乐器与传统授课模式相结合，用智能化乐器的直观特性吸引学生，使学生更加直观、科学地观察音乐学习的重点，再辅以传统的授课模式及传授音乐理论知识，有利于学生全面把握音乐。

近年，我国对于人工智能与音乐教育相结合的发展尤其重视。在全国各所专业艺术院校以及综合类大学的艺术学院，在硕士、博士研究生招生中，大多加入了“音乐科技”这一专业，下辖学科包含电子音乐制作、录音艺术、数字媒体艺术等专业。例如，中央音乐学院在2019年创建了“音乐人工智能与音乐信息科技系”，并同时招收硕士、博士研究生，配以双导师培养体系（音乐导师+科技导师），足以说明国家对培养音乐人工智能与音乐信息科技系人才的重视。此外，乐谱的数据化、乐谱数据库的建设也在全国范围内紧锣密鼓地展开，自2005年，各音乐艺术院校的乐谱数据库项目先后开始建设与使用。例如，西安音乐学院的陕北民歌数据库、山东艺术学院的山东传统音乐乐谱数据库以及新疆艺术学院的十二木卡姆乐谱数据库等。除此之外，各类研讨会的召开也加速了乐谱数字化的进程，例如2015年在星海音乐学院召开的“全国音乐艺术院校图书馆‘特色资源建设与新技术应用’研讨会”，2016年在浙江音乐学院召开的“第一届全国音乐院校图书馆联盟会议暨2016音乐艺术院校图书馆建设研讨会”等。因此，在当下人工智能研究在各学科领域得到应用之际，音乐教育作为美育教育的重要一环，无论是在教学模式、教学用具还是教学资源整合方面都与人工智能技术有着紧密的结合。其中，音乐发展的智能化、乐谱的数字化进程成为作用于音乐教育过程的载体，在音乐教学中起到了至关重要的作用。

二、人工智能在音乐教育领域的应用模式

（一）乐谱数字化

乐谱是记录、保存和传播音乐作品最基本的文献形式之一，乐谱的发明是人类音乐史上的里程碑，它的出现使得人们可以在一个相对标准的平台上进行音乐交流和传承。古往今来，许多优秀的音乐作品都以纸质乐谱形式保存下来，今天纸质乐谱仍然是表现和描述音乐作品的主要载体。目前，信息技术改变着社会生产和人类生活的各方面，人类社会正在步入一个数字化的时代。随着数字化发展的浪潮，人们对于乐谱数字化的需求越来越强烈，乐谱数字化转型已然成为网络信息时代的发展趋势。

目前，纸质乐谱的数字化有两种形式：一种是采用光学扫描压缩乐谱图像；另一种则是对传统纸质乐谱进行收集和整理，再将乐谱图像信息转化成通用的数字音乐格式，将这些乐谱全文数据，经过专业化标引、揭示、描述的信息元数据进行全面整合，搭建具有检索查询、全文浏览、下载转存、资源共享等功能的数据平台，构成乐谱数据库。从乐谱数字化到乐谱数据库建设，实现了传统纸质乐谱的数字转型。同样作为数据资源，数字化音乐文件具有存储空间小、检索方便快速等许多图像文件无法比拟的优势，是数字图书馆在互联网环境下理想的数据载体。因其表现方式灵活，所以国内外应运而生了诸多乐谱数据库，其存储了大量的乐谱资料，为查找乐谱等文献提供了便利条件。例如，美国Alexander Street出版社（AS）可以向读者提供120万页的乐谱，包括从古典时期到现代音乐等各种音乐风格的作品。IMSLP（Internet Music Score Library Project）包括全球4000多位作曲家，涵盖8.5万份曲谱。

在乐谱数据库研究过程中，以学科建设为发展，师生需求为根本，对乐谱进行收录和整理，并建成乐谱数据库。此外，除了传统乐谱收集，还应该加入与文学、历史等学科有关的工尺谱、减字谱等古乐谱收录，不仅为历代古谱诗词歌曲的研究拓展思路和方法，而且将增加古乐谱文献的保存，这样可以较好地留存手抄谱的本貌，为学术研究提供文献资料。

（二）音乐软件的开发与应用

随着人工智能技术的不断进步，加上疫情当下人们对于网络课程的需求，大量的智能音乐软件涌入市场，其中有音乐教学软件、音乐创作软件以及音乐欣赏软件。以教学软件为例，主要以钉钉、伯索云、腾讯课堂为代表，教师的教学内容和教学目标等在线下课堂需要实现的内容均可以在软件平台上得以实现。不仅如此，一些线上课程软件还可以实现双向“一对一”“一对多”视频上课。例如，钢琴教师在授课时可以亲自示范和点评，更好地纠正学生的手型及指法、坐姿等问题，学生在上课时可以直视自己的弹奏错误，立即进行改正。还有线下课程所没有的回放功能与课后作业的布置、“人工+智能”双引擎及收取作业等，也在一定程度上弥补了线下课程活动的短板。

在音乐创作方面，无论是《义务教育音乐课程标准》还是《普通高中音乐课程标准》，都明确提出了创编课程在音乐课堂中的必要性。专业音乐学院的专业音乐创作者及业余音乐爱好者对音乐创编软件的需求也是不可或缺的，以普通高中教育中的音乐创编课程为例，在音乐创作学习环节下，通常学生只有在比较系统地学习和掌握了音乐基本常识之后，才可能创作出声音优美、能够表达情感的音乐。如果学生缺乏阅读音乐和创造旋律的能力，即使他们创造了旋律，也不能准确地纠正节奏和音高，他们也不能再次进行修改，因为缺乏视唱练耳能力，他们的作品终会沦为没有乐感与美感的作品，致使创作和编写环节的教学设计目标不能达成。音乐创作软件则打破了音乐创编对学生必须具备系统的音乐基础知识的严格要求，学生在掌握简单基本的乐理知识之后，可以运用软件将自己想要表达的内容通过简单操作创编出旋律。同时，音乐软件具有演奏功能，它会随即将学生创编的旋律演奏出来，学生可以根据演奏出来的音响效果再次进行创作，直到自己满意为止。创编软件可以使学生通过演奏功能将抽象的知识创编成动态有声的音响并感受其音响效果，可以弱化学生在学习音乐上识谱、视唱、演奏的难度，能够帮助其树立自信心，提高其学习音乐的兴趣。应用音乐创编软件，强调学生学习的自主性，更好地落实音乐课程标准的基本理念，即“强调音乐实践，开发创造潜能”。音乐创编是通过音乐材料的组织与发展，以不同的形式表达思想感情、表现音乐意境的艺术创作实践活动。音乐创编模块以发展学生音乐想象力和艺术创造力为目的，通过本模块的教学，学生初步了解音乐创作的基本原则和一般规律，学习音乐创作的基础知识和基本方法，开展多样化的音乐创编活动。音乐软件的应用在未来的音乐教育中已成为必然的趋势，音乐科技与传统音乐教学法的结合可以使教师不断优化课堂，使学生更愿意参与课堂活动，学生的参与也可以使教师传授的知识内容更加丰富。

在音乐欣赏方面，以古典音乐欣赏为例。国际著名数字音乐公司“Amphio Limited”开发了“交响乐团”App。在这个App中，由Esa-Pekka Salonen指挥的爱乐乐团对古典主义时期到20世纪的经典作品进行了演绎，其中不乏海顿的《第六交响曲》、贝多芬的《第五交响曲》、柏辽兹的《幻想交响曲》、马勒的《第六交响曲》等经典之作。“交响乐团”这一App突破了传统的表演观赏模式，不仅可以观看多摄像机位、多个视角的乐团全貌，使我们更加真实地了解交响乐团的建制，还加入了“BeatMap”节拍图示，显示出交响乐团不同声部的力度和律动。除此之外，每首作品都加入了同步乐谱、简谱以及Esa-Pekka Salonen对音乐风格的介绍与分析。还有环球音乐与Touchpress联合打造的“贝多芬第九交响曲”这一App，实现了一边读谱，一边欣赏音乐的模式，这种模式的优势是可以使音乐欣赏变得更加立体化，同时也包含一系列的可视化。在音乐响起的同时，专业的乐谱以及作品分析能够使听众更加深入地了解作曲家的最初意图，体现了其信息化的特点。在“贝多芬第九交响曲”这个App中，包含20世纪50年代的弗里查依、20世纪60年代的卡拉扬，还有20世纪70年代的伯恩斯坦以及20世纪90年代的加德纳，听众不仅可以感受不同指挥大师的卓越风采，还可以了解指挥家历史的变迁。由此可见，在人工智能技术逐渐发展的背景下，音乐欣赏作为音乐教育的重要一环，数字化趋势越来越明显。听众聆听音乐的方式也越来越多元化，人们不再只是通过音乐会的方式欣赏音乐。随着数字化的发展，更多的经典之作也能够以更加立体的方式呈现在观众面前。综上所述，随着社会科技的进步，音乐教学软件、音乐创作软件以及音乐欣赏软件也在不断发展和创新，已然能够更好地适应人们的需求及更好地促进音乐的普及与发展。

（三）智能乐器的创新与使用

随着科技以及制造业的不断发展，乐器设计与制造行业也在不断成熟，与科技与时俱进，新型智能化乐器因此应运而生。这些新型的乐器不仅可以出现在表演领域，也可以出现在课堂教学中，2015年开始智能乐器在我国市场上迅速发展，主要有“The ONE智能钢琴”“FIND智能钢琴”“GEEK智能吉他”等，这些智能乐器将人工智能技术与传统乐器设计相结合，改变了传统乐器的演奏方式、教学模式与年龄限制。

乐器表演一直是广大音乐爱好者喜爱的形式，但传统的乐器演奏需要演奏者有相对扎实的基本功底，例如钢琴、小提琴等乐器，其晦涩难懂的演奏技法“劝退”了很多热爱音乐的学习者，很多学习者本对音乐充满着激情，但由于无法掌握其演奏技法，只能无奈放弃。此外，在中小学音乐课堂中我们强调学生应当参与、体会和融入课堂，但乐器演奏却一直没有实现普及化，其中很大一部分原因是其专业性较强。但是，智能乐器的出现颠覆了这一领域的传统模式，拓宽了乐器演奏的人群，使得乐器表演不再具有高消费、难入门的特点，也打破了年龄的限制。例如，智能钢琴可以根据演奏者的练习情况制定专门的学习计划，在演奏时会有显示屏对演奏者进行提示，辅助演奏者顺利完成音乐演奏，这样就降低了演奏的难度，使学习者可以更好地适应学习，使演奏者对学习乐器产生兴趣，使更多的人能够演奏他们喜爱的乐器。但是，智能乐器还并未达到普及阶段，原因在于我国各地区经济发展相对不平衡、教育资源相对缺失。因此，智能乐器虽然拥有广阔的发展前景与市场，但还需要我国教育工作者与技术研发者进一步进行研究，为我国的乐器演奏普及化铺垫道路。

本文以音乐数字化为背景，探讨了人工智能与音乐教育相结合的多种应用模式，即乐谱数字化、音乐软件的开发及智能乐器的创新与使用。总体而言，人工智能技术的应用和发展使得音乐教育在传统教育模式的基础上更加立体化、科学化。但是，无论未来人工智能技术发展至何阶段、发展到何水准，音乐教育的核心实践者都应是教师本身。因此，人工智能技术并非全盘取代传统的教育模式，而是人工智能技术的发展能够促进、完善传统音乐教育，所以我们要不断提高教师自身素质与教学水准，才能更有效地推进音乐教育发展与实践。