5G+智能技术下的高校音乐教育新发展

刘鑫智

不同于以往以人与人交互为主的1G到4G时代，5G将使万物互联得到质的提升，其与VR、AR、AI、物联网等智能技术融合将会引发教育领域的深刻变革。高校音乐教育通常是包括音乐学院、艺术院校、师范院校等在内的专业音乐教育，目的是培养专业音乐类表演、教学、理论等高层次人才，因此，高校音乐教育作为国家音乐事业的领头羊，在未来5G普及之时也将会实现更多突破。

一、5G与智能技术

(一)5G技术的发展

1G的诞生，使得人们摆脱了电话线的束缚，基于模拟信号使得在外也能发挥电话的作用，“大哥大”就是该时代的典型产物；2G的诞生，超越了一代仅能通话的局限，开启了数据时代，短信开始盛行；3G的诞生，图片、网页普及，使得手机能够图文并茂，智能手机开始进入人们的生活；4G的诞生，移动互联网生态形成，初步实现了人工智能，改变了我们的生活，诸如电子支付、智能家居等，一部手机就能把握生活。

第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology)，简称5G。具有以下特点：低时延，毫秒级的延迟，真正具有即时性的特点；高带宽，理想中的5G速率将达到10—20Gbit/s，意味着这个速度能够在一秒内完成一部4K电影的下载；广覆盖，5G基站采用的是按覆盖范围的不同分为宏基站、微基站等密集布局，实现数据在基站之间的快速传播反馈，遍布居民、商业、交通，真正实现整个社会的互联互通。

尽管5G在音乐教育领域的应用还没有太多表述，但其他一些教育领域已经有所实现，因此，关于5G在音乐教育领域应用的潜力也应该被挖掘。

(二)5G背景下的智能技术

1.虚拟现实技术

业界通常将“虚拟现实技术”主要分为虚拟现实(VR)、增强现实(AR)和混合现实(MR)三类。VR是模拟的虚拟世界；AR是一种“虚实结合”的技术，它在真实环境上叠加虚拟世界；MR融合虚拟现实的沉浸感和增强现实的实用性特征无缝对接虚拟与真实世界，[1]诸如：远程医疗手术的协同进行。

由于该技术受4G的限制，有一定网络延迟且上传数据有限，使参与者会有晕眩等不适感，所虚拟的场景也因数据限制而不够真实和丰富；5G下的虚拟现实技术，因其超低延时的特点而弱化参与者的不适感，进而参与者与现实的距离无限接近，可有真正的沉浸式体验。

2.物联网

物联网，即人与人、人与物、物与物的万物连接，相互交互。如今的4G网络已经广泛应用于物联网，诸如米家生态链，小爱同学就相当于互联网与物体交互的中介，其在收到一定指令后，会将数据上传到云端平台，再由云端将指令数据下达到已连接互联网的大小家电，或是使用者利用手机、平板等终端对已连网的家电进行操作，使生活变得更加智慧。

4G虽说是实现了一定的物联，但距离理想的万物互联还有距离；随着物联网的不断发展，连接规模越来越宏大，5G时代的到来将为物联网插上“翱翔的翅膀”，使物联网朝着更大规模、更安全、更快的方向发展。

3.人工智能

人工智能，简称AI。它是研究模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。

4G下的人工智能已经深入日常，诸如我们使用的手机语音助手等，可进行打电话、导航等诸多功能，但是在进行一些高精、大工作量的操作时，基于4G自身特性就会有所局限；5G助力AI技术，将会实现更高难度的工作，比如医疗手术的方案制定，有些操作机器要比人工更加精确，亦或是交通导航之前常常遇到一些场所信号不佳而受误导，这些问题都将在5G时代得到空前的改善。

4.边缘计算的发展

移动边缘计算(moving edge calculation，MEC)最早是2014年由欧洲电信标准化协会提出，它是一种在移动网络边缘提供信息系统和云计算能力的网络架构[2]，它就像我们人体，大脑是主导计算处理器，其他器官就像是边缘计算，大脑负责接收传达指令纲要，具体如何实施会分工给各个器官去工作，分散总端压力，大大提升工作能力。

5G与边缘计算相辅相成，5G的低延时等特性会使得边缘计算的算力更快速的展开；边缘计算可降低时延和带宽传输成本，提高内容分发效率和用户体验，避免如8K视频、VR等大流量应用数据回传极大占用带宽，从而造成网络崩溃的问题。边缘计算作为5G的核心网络技术之一，两者结合将使得文章前面提到的VR等技术涉及的医疗、教育、交通等领域真正的落地实施，而不止在试验阶段。

二、5G应用于高校音乐教育的潜力探索

首先要说一点，此部分将通过众多音乐学科的场景来探索展现出5G对于音乐教育学科的创新之处。所以，当前一个场景涉及到与之后场景相同、相似的作用则将不再重复阐述，只说不同。

(一)教学场景

1.专业技能课模式

关于专业技能课，常见的有三类，即声乐、器乐、指挥，以小课教学为主伴随多种形式的大课模式，随着多元化社会的发展需要和跨学科的融合，还衍生出了音乐科技、艺术嗓音保护和治疗等专业。

传统的声乐教学一般是采用口传心授，教师示范、学生模仿的一个过程，但面对新冠疫情这种公共卫生应急事件，线上教学就成为主要的解决办法和必要的发展趋势，虽说目前也有尝试线上教学，但4G的局限，会出现各种卡顿、闪退、声音的失真，不仅使师生间的教与学得到误解，同时因为网络的延迟，分散注意力，不能专注教与学，因此，目前线上声乐教学效率较低。从5G的角度出发，一方面，5G的特性会给线上声乐教学的体验带来颠覆性的改变，音频显示会非常的接近现实，网络延迟更是低到人类无法感知的程度；另一方面，5G与虚拟现实技术的结合，使得课堂能够突破时空的限制，VR将成为一种全新的交流方式，基于边缘计算技术的融合，这将支持虚拟现实技术拥有更多的数据高速率传输，从而形成丰富沉浸式的虚拟场景，为师生搭建出一个都能够投入的虚拟学习空间，如在眼前，极大的缩小了线下课堂与线上课堂、真实课堂与虚拟课堂的差距。

乐器涉及中国乐器、西方乐器及其他民族乐器，以“乐器之王”钢琴为例，因为钢琴与5G结合所出现的创新点几乎包括了其他乐器，大致分为钢琴表演、钢琴伴奏艺术指导以及合作钢琴。从钢琴表演来讲，笔者在2021年天津举办的国民教育大会中看到了YAMAHA的一项技术，就是远在上海的钢琴教师给天津的学生上课，两边的钢琴是通过网络连接起来的，在弹奏时就可以同步到另一架琴上，错音、强弱对比呈现得非常清晰，真正做到沉浸式上课，所以，当5G正式普及后，这种技术将会促使钢琴教学模式的空前变革；从合作钢琴方面来讲，也不会因为人不在同一地点而无法进行，而是实现异地同弹一架钢琴的智慧局面；从钢琴伴奏指导方面来讲，VR、AI等技术与5G的融合，将会出现无论伴奏者与演奏者置身何处、何时，都能通过模拟空间置身任何同一场所，哪怕不是同一时间，也能提前将录好的伴奏或是歌唱作品输入，通过人工智能与另一方不在线者的速度进行人工智能分析跟随，合作练习。

通过5G+VR，可以模拟出音乐厅、剧院的场景，使得本专业学生日常也能够身临其境地进行练习，若到了真正的舞台，也能够游刃有余。

2.专业理论课模式

关于理论课，因专业不同，所涉及的理论课会有所差异，这里就以常见的、共性的课程为例，例如中西方音乐史、乐理试唱、多声部技术理论等。

目前的中西方音乐史课程，一般是老师一人的通篇讲述，外加一些视频、图片的鉴赏与讲解，加入这些技术后，上课所能欣赏到的资源就非常之多了，比如虚拟现实技术博物馆，通过这项技术，我们可以随处、随时去往任意一个博物馆，上至9000年前的贾湖骨笛、西周春秋战国时期的曾侯乙墓编钟，都可以通过这项技术更真实的看见、而不局限于音频；失传的作品《霓裳羽衣曲》也可以被模拟再现出来；贝多芬在失聪创作月光奏鸣曲时的场景及莫扎特临终前的绝望等一些场景都可以模拟出来，通过VR、MR的技术，使得师生仿佛穿越到那个年代，更加的感同身受，深刻地理解这些音乐家生逢年代以创作的心境与背景，从而对作品的鉴赏以及演绎有更深层次的理解、对音乐史的相关知识也会更加感性和引发共鸣，而不只限于冰冷的文字和距离很远的音频。另一方面，MOOC作为开放式的网络课程，使得我们可以看到很多名牌大学大牛教授的课程，诸如中央音乐学院王传越老师的声乐课程等，但是，慕课这种形式师生的互动性很差，使得学习体验不佳，在5G的助力下，慕课或许将不再局限于视频，而是可能通过VR与5G，使四面八方教师与我们的距离更近，强大的5G技术也将使更多的教学资源得到共享。[3]

(二)智慧设施服务

基于音乐师生日常学习接触到的一些场所，该部分将探索5G与各项智能技术结合对音乐师生常接触场所设施带来的变化做一些简述。

说到智慧，那就肯定会想到人工智能，5G下的人工智能会给琴房带来什么呢？

首先，关于琴房管理，目前大多数高校琴房采用的都是琴卡管理，其实这种管理模式已经比较规范了，琴卡和校园一卡通、银行卡等相似，都储存了个人信息，从而达到一张卡就能省去很多工序，那么，人工智能可以进一步将这种信息储存到机器终端，也就是琴卡可能也会在未来被取代，取而代之的是将每个人的脸部信息录入终端的人脸识别技术；[4]那么同时琴房排队问题就出现了，我们经常能看到很多琴房学生扎堆练琴、排队中途走了可能会重新排队等，那AI则使学生在手机、平板等设备就能看到琴房人员数量的情况，并且开设预约功能，这样就可以省去等待的时间去干别的事情，提升效率，到自己预约的号时，通过刷脸即可进入琴房；除此之外，还可以记录监督学生的日常练琴轨迹，通过数据分析，实时反馈给学生一些提示。当然了，这种人工智能技术目前已经在很多方面投入应用，甚至在一些音乐院校例如中央音乐学院的智慧琴房也开设了试点使用，但是5G下的AI，会让AI技术更加成熟、准确、快速、安全。

其次，关于琴房环境，目前的人工智能生态有米家生态等，这种生态若能加入到琴房，则可以实时的根据自身需求去调整琴房室内的灯光、空调温度、窗帘等，使一切举动都更加的丝滑。5G助力AI技术，体现在此，能够实时监测琴房人与物的状态及琴房的温度、湿度、空气质量等，例如琴房有人晕倒等突发状况就会被检测到而报警，从而更好地规避风险；学生离开琴房，琴房就会自己关闭室内灯，避免忘记关灯而造成的资源浪费；甚至是天灾人祸的出现，琴房有火情时，也会更加准确的察觉，发生地震时也会有提示，而最大程度的减少损失，规避风险。

最后，关于音乐厅，舞台灯光对于舞台工作者是很重要的一个东西，不同颜色的灯光会让人有不同的情感联想，若是灯光打错则会使得观众误解演员表达的内容，影响演员作品的表现力。我们在平时也会看到一些舞台会出现灯光打错的状况出现，人工智能的加入则可以辅助灯光师降低出错率。这里需要提及一点，目前的人工智作为弱人工智能仅能辅助工作，若是强人工智能，也就是有思维的机器人，则可以理解作品的内容通过自己的判断做出正确的灯光判断，但关于强人工智能是否能顺利发展，鉴于伦理、安全等因素，这是一个非常有争议的话题。

(三)“乡村振兴”支教实习

实施乡村振兴战略，就要优先发展农村教育事业。在音乐学科中的绝大多数师范方向学生，都会面临着支教实习，短则一个月，常则以年为单位计算，以此来优化当地的教育环境，提升当地的教学力量。目前采用的是个人前往实地进行教学，且当下社会还处于疫情常态化下，安全问题也是值得考虑的问题。5G的优势是否可以改进这一现状？也就是我们教育圈子当下流行的线上教育，一方面，我们对于线上教育并不陌生，5G背景下的线上教育在上文也有所阐述，相比于4G，会有效地解决因硬件问题造成的信号差、不稳定、信息隐私等问题，以及诸多智能技术与5G技术的结合会给支教带来很多前所未有的改变；另一方面，处于疫情常态化下的社会状况以及支教学生还是一名在校大学生，也有自己的学业课程，使得支教大学生不能一直进行线下的面授课程，所以在5G技术的支持下，线上课堂会很成熟，从而真正实现高质量的线上教育，再辅以一定的面授课程，会推动乡村教育事业的飞速发展，也能够大大节省学生在支教路途中所耽误的时间和因当地条件限制而不能完成的作业与研究。[5]

三、挑战与对策分析

通过本文的阐述可以看出来，5G的到来对于教育、音乐教育将会是一场空前的革新，但凡事都有两面性，首先，5G背景下信息将会更加的广泛，作为教育工作者，我们一定要对学生价值观取向有所把控，教育的根本任务是“立德树人”，在信息爆炸的时代，一定要与时俱进地进行思政教育的探索，以期更好的培养综合素质全面发展的社会主义事业接班人；其次，就是随着科技的发展，人工智能将面临是否发展成为强人工智能，从而影响到社会，所以，不管科技发展到什么程度，都应该人类主导机器，人与机器协同发展；最后，作为新时代音乐教育工作者，也应该顺应时代发展，学习5G等技术的相关知识，主动思考创新教学模式，更好的推进我国音乐教育事业蓬勃发展。

注释:

[1]刘 洁,王庆扬,林奕琳.5G网络中的移动VR应用[J].电信科学,2018(10):143—149.

[2]李子姝,谢人超,孙 礼等.移动边缘计算综述[J].电信科学,2018(01):87—101.

[3]袁 磊,张艳丽,罗 刚.5G时代的教育场景要素变革与应对之策[J].远程教育杂志,2019(03):27—37.

[4]王 瑶,邓迪凡,杨 凤,吴仟龙.基于5G与新兴技术的智慧校园构建[J].信息技术与信息化,2021(07):200—203.

[5]于有广,张 征.师范生“线上、线下”相结合的农村义务支教机制探索[J].山西农经,2019(20):136,153.