何陽

摘 要：人工智能是當(dāng)今最受矚目的話題之一，將音樂人工智能技術(shù)有效地應(yīng)用到教學(xué)領(lǐng)域，可以改變單一傳統(tǒng)的教學(xué)模式，使教學(xué)模式多元化，增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣和能力。廈門市音樂學(xué)校是一所以音樂特色為辦學(xué)宗旨的中小學(xué)，涵蓋小學(xué)、初中、高中、中專，學(xué)習(xí)器樂專業(yè)的學(xué)生目前已達(dá)到上千人，如何提高學(xué)生在家練習(xí)的效率，如何解決琴童家長(zhǎng)陪練難的問題，如此大的專業(yè)學(xué)生量，如何解決學(xué)生音樂會(huì)、演奏會(huì)等常規(guī)教學(xué)中鋼琴伴奏嚴(yán)重不足的問題，是筆者這次將AI音樂人工智能應(yīng)用到教學(xué)中的主要探究。

關(guān)鍵詞：人工智能；智能伴奏；智能陪練；長(zhǎng)笛教學(xué)

中圖分類號(hào)：G42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-0905（2023）33-0-03

一、人工智能技術(shù)在音樂中的應(yīng)用背景

隨著時(shí)代的發(fā)展，學(xué)習(xí)樂器演奏的孩子越來越多，如何使學(xué)習(xí)獨(dú)奏樂器的孩子在家也能享受到與鋼琴伴奏或樂隊(duì)伴奏同樣的演奏效果，從而達(dá)到音樂演奏的完整性，真正提高我們的音樂鑒賞力，這是我們夢(mèng)寐以求的！如何在練習(xí)中發(fā)現(xiàn)演奏中音高、節(jié)奏、音準(zhǔn)上的錯(cuò)誤，并加以改進(jìn)等，隨著信息化的快速發(fā)展，音樂人工智能技術(shù)將幫助我們解決一直困擾我們的問題。在快速發(fā)展的信息化時(shí)代，人工智能被運(yùn)用于日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。音樂教學(xué)逐漸展現(xiàn)出傳統(tǒng)教學(xué)的一些弊端，為了與時(shí)代接軌，音樂教學(xué)智能化的教學(xué)新形式慢慢盛行。人工智能技術(shù)的引進(jìn)，為音樂教學(xué)領(lǐng)域帶來一股清風(fēng)。2017年7月，國(guó)務(wù)院發(fā)布新政策，在《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中明確指出：“利用人工智能技術(shù)加快推動(dòng)人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法改革，構(gòu)建包含智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型教育體系，提供精準(zhǔn)推送的教育服務(wù)，實(shí)現(xiàn)日常教育和終身教育定制化[1]?！?/p>

二、人工智能技術(shù)在音樂中的發(fā)展領(lǐng)域

音樂人工智能技術(shù)簡(jiǎn)單理解就是人工智能創(chuàng)作音樂。

近年來，在音樂及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域出現(xiàn)了音樂人工智能（Music AI）這一名詞。音樂人工智能是一個(gè)通俗的略顯模糊的概念，可以看作人工智能在音樂領(lǐng)域的垂直應(yīng)用，包括音樂生成、音樂信息檢索MIR（含數(shù)十項(xiàng)應(yīng)用），以及所有其他涉及AI的音樂相關(guān)的應(yīng)用，如智能音樂分析、智能音樂教育、樂譜跟隨、智能混音、音樂機(jī)器人、基于智能推薦的音樂治療、圖片視頻配樂等[2]。

人工智能APP擁有海量的音樂素材庫，這是課本無法比擬的優(yōu)勢(shì)。利用網(wǎng)絡(luò)的便利，全面的音樂知識(shí)、豐富的視頻動(dòng)畫與畫面、生動(dòng)的音頻等大幅提升了學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)能力。在疫情時(shí)代，遠(yuǎn)程教學(xué)方式突破了傳統(tǒng)教學(xué)模式的限制，讓學(xué)生居家也能得到高質(zhì)量的課堂體驗(yàn)。人工智能創(chuàng)造性地推出多種多樣的音樂素材和學(xué)習(xí)方式，大大增加學(xué)生對(duì)音樂的興趣，提高了學(xué)習(xí)趣味性與主觀能動(dòng)性，使學(xué)生能更全面地掌握音樂知識(shí)，提高音樂演奏或演唱技術(shù)。人工智能技術(shù)與音樂教學(xué)相互交融，大大豐富課堂教學(xué)資源，拓展了智能樂器的功能，提升了音樂教學(xué)藝術(shù)素養(yǎng)。學(xué)生還能通過人工智能進(jìn)行個(gè)性練習(xí)，人工智能可以做到觀察音樂課堂學(xué)習(xí)，分析旋律、節(jié)奏、演奏法是否準(zhǔn)確，有效評(píng)價(jià)教學(xué)質(zhì)量，幫助學(xué)生更好地了解自己的知識(shí)水平。這種新形式大大激發(fā)教師運(yùn)用人工智能技術(shù)創(chuàng)新音樂教學(xué)手段的熱情，體現(xiàn)教師在課堂教學(xué)中的引領(lǐng)地位，同時(shí)鞭策學(xué)生自覺學(xué)習(xí)。

三、人工智能技術(shù)（智能伴奏APP/智能陪練APP）的研究

我校是一所具有藝術(shù)特色的學(xué)校，涵蓋九年制義務(wù)教育的普通中小學(xué)、實(shí)驗(yàn)高中以及三年制音樂藝術(shù)中專，辦學(xué)模式多樣。想在長(zhǎng)笛教學(xué)中，運(yùn)用好人工智能軟件進(jìn)行教學(xué)，那么先要對(duì)其運(yùn)用的智能軟件進(jìn)行篩選，選擇適合我校長(zhǎng)笛教學(xué)工作的智能應(yīng)用軟件，在眾多的人工智能軟件中筆者選擇了“協(xié)奏者”和“一起練琴”APP軟件作為研究的主要目標(biāo)。

（一）音樂人工智能APP介紹

1．協(xié)奏者?應(yīng)用（英文名Cadenza?）專門為音樂學(xué)院及附中學(xué)生，職業(yè)樂團(tuán)演奏員，以及從進(jìn)階到高水平的古典音樂管弦樂器演奏者所設(shè)計(jì)。在iPad、iPhone和mac上，協(xié)奏者使用音樂人工智能，讓演奏者得以在練習(xí)、排練和演出中實(shí)時(shí)體驗(yàn)與高水平協(xié)作鋼琴家或?qū)I(yè)管弦樂團(tuán)的互動(dòng)合作。協(xié)奏者軟件日積月累的曲目庫，目前提供超過1000首曲目/樂章，涵蓋多種管弦樂器的經(jīng)典核心曲目。協(xié)奏者為我們提供一個(gè)身臨其境的音樂體驗(yàn)，進(jìn)而獲得對(duì)該曲目的精深理解；并通過自動(dòng)錄音與混音回放，來對(duì)演奏進(jìn)行自我分析批判，以精進(jìn)演奏技藝，與世界分享音樂的美好與歡樂。這款應(yīng)用軟件將改變以往課堂上由于無法使用真人伴奏，而導(dǎo)致的音樂演奏空洞乏味，由音樂人工智能代替真人伴奏使音樂演奏豐富多彩，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性。

協(xié)奏者軟件不同于其他AI軟件，它擁有靈敏的伴奏跟隨功能，能根據(jù)演奏者的速度快慢隨時(shí)調(diào)整伴奏的速度，甚至是華彩自由片段仍可以通過多次練習(xí)使軟件產(chǎn)生記憶，不斷學(xué)習(xí)演奏者的演奏習(xí)慣，從而達(dá)到獨(dú)奏與伴奏的和諧一致。值得一提的是，市面上大多數(shù)陪練軟件的伴奏音頻多使用電子合成音樂，音響較生硬，而協(xié)奏者的伴奏音頻全部采用真人協(xié)作鋼琴家的演奏或國(guó)內(nèi)優(yōu)秀管弦樂團(tuán)現(xiàn)場(chǎng)錄制，最大程度豐富演奏者的聽覺和聲體驗(yàn)，與演奏相得益彰。在練習(xí)中，演奏者可以從樂曲的任意小節(jié)開始練習(xí)，不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制，反復(fù)排練，直到熟悉樂曲各聲部全貌，為最終呈現(xiàn)做最充分的準(zhǔn)備。演奏完成后，即可看到音樂AI的精準(zhǔn)分析，每個(gè)音符的音準(zhǔn)呈現(xiàn)在樂譜上，一目了然。同時(shí)，手指點(diǎn)選任意音符便可自我聆聽，不斷增進(jìn)對(duì)樂器的掌握和對(duì)樂曲的理解。協(xié)奏者軟件自動(dòng)優(yōu)化伴奏延時(shí)設(shè)定，來盡量適應(yīng)藍(lán)牙音頻設(shè)備帶來的延遲，并可由演奏者精細(xì)調(diào)整直到完全匹配，尤其適用rubato較多的樂曲。音樂是主觀行為，不像機(jī)器一樣一板一眼，在跟隨功能上對(duì)人工智能技術(shù)要求極高。智能交互的手段主要依靠人工智能技術(shù)的記錄與分析，協(xié)奏者軟件具備存檔的功能，每個(gè)ID都有自己的檔案，記錄演奏者的學(xué)習(xí)狀態(tài)與數(shù)據(jù)。演奏者可以將在家練習(xí)的成果以視頻或音頻的形式記錄，回課時(shí)與教師共同聆聽、一起分析評(píng)價(jià)，對(duì)有錯(cuò)誤的地方進(jìn)行反復(fù)推敲糾正，從而達(dá)到正確演奏的目的。并且，演奏者可任選演奏錄音，讓協(xié)奏者的音樂人工智能學(xué)習(xí)領(lǐng)會(huì)演奏者的演奏風(fēng)格和速度變化，從而獲得更默契的個(gè)性化伴奏，達(dá)到智能交互。

在人工智能科技條件下，智能交互式教學(xué)手段漸漸成為長(zhǎng)笛教學(xué)中的重要輔助方式。精髓在于將長(zhǎng)笛教學(xué)過程中看不到摸不著的元素轉(zhuǎn)變成具體數(shù)據(jù)，使音樂語言可見化，促使專業(yè)教師全面掌握學(xué)生的練習(xí)情況。當(dāng)不可見轉(zhuǎn)化成可見后，學(xué)生對(duì)音樂的理解便可由一種無意識(shí)轉(zhuǎn)化為有意識(shí)，從而形成教學(xué)相長(zhǎng)的可持續(xù)發(fā)展。

2．“一起練琴”樂器陪練軟件，有Android和iOS客戶端兩種版本。

“一起練琴”通過人工智能（AI）陪練的方式輔助練琴，真人示范。APP通過人工智能計(jì)算打分，告知錯(cuò)誤詳情，指出音準(zhǔn)、節(jié)奏等具體錯(cuò)誤。幫助不懂音樂的家長(zhǎng)順利陪練。APP提供海量電子樂譜，大部分提供伴奏或重奏；樂譜支持播放，任意切換多聲部、自由調(diào)節(jié)速度。教師隨時(shí)可以在APP上查看自己團(tuán)隊(duì)學(xué)生的練琴情況，掌握學(xué)生在家練琴時(shí)間和得分；也可以查看具體練習(xí)的詳情，聽練習(xí)錄音，有效提升學(xué)生練習(xí)的效率和自主學(xué)習(xí)的能力，實(shí)現(xiàn)線上線下教學(xué)模式多元化。

（二）“協(xié)奏者”和“一起練琴”APP目前取得的相關(guān)成果

1．AI之夜“協(xié)奏者”2018/11/26 中央音樂學(xué)院教學(xué)樓201。

中央音樂學(xué)院與美國(guó)印第安納大學(xué)聯(lián)合舉辦的“AI之夜——音樂人工智能伴奏系統(tǒng)音樂會(huì)”是我國(guó)首次采用世界頂級(jí)人工智能技術(shù)，用信息化的交響樂團(tuán)“信息愛樂”提供可以根據(jù)演奏者音樂節(jié)奏的變化而隨之變化的現(xiàn)場(chǎng)協(xié)奏形式的一臺(tái)音樂會(huì)，這場(chǎng)音樂會(huì)除用人工智能技術(shù)協(xié)奏古典音樂外，還首次協(xié)奏中國(guó)樂曲《長(zhǎng)城隨想曲》，這是音樂人工智能伴奏系統(tǒng)的世界首演。這是一場(chǎng)意義深遠(yuǎn)的音樂會(huì)，我國(guó)整個(gè)音樂行業(yè)將由此進(jìn)入一個(gè)“人工智能化”的時(shí)代，極大地提升了整個(gè)音樂行業(yè)的發(fā)展水平，尤其是音樂教育行業(yè)的信息化水平。人工智能技術(shù)與音樂專業(yè)相結(jié)合將會(huì)實(shí)現(xiàn)整個(gè)行業(yè)的跨越式發(fā)展，一定會(huì)成為音樂行業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的典范[3]。

2．2018年1月“協(xié)奏者”團(tuán)隊(duì)首次參與首屆珠海弦樂大師班；2019年的第二屆珠海弦樂大師班，協(xié)奏者在大師班期間提供現(xiàn)場(chǎng)注冊(cè)和免費(fèi)練習(xí)使用，并為閉幕式音樂會(huì)上提供全部管弦樂團(tuán)伴奏。

3．“一起練琴”APP目前已有1466萬次下載安裝量。

四、人工智能在長(zhǎng)笛教學(xué)中的研究

長(zhǎng)笛憑著動(dòng)聽的音質(zhì)、優(yōu)美的旋律、入門簡(jiǎn)單、小巧便攜、優(yōu)雅美觀等優(yōu)點(diǎn)，受到人們的喜愛。目前，學(xué)長(zhǎng)笛的人數(shù)較多，是管樂中相對(duì)搶手的一種樂器。初學(xué)者年齡相差甚遠(yuǎn)，最小的僅五六歲，成人學(xué)生也很多，甚至國(guó)內(nèi)還組建多支長(zhǎng)笛樂團(tuán)。長(zhǎng)笛教學(xué)多采用一對(duì)一或一對(duì)多的教學(xué)形式展開，在一節(jié)課有限的時(shí)間里，教師要將重難點(diǎn)傳授給學(xué)生，再由學(xué)生課后練習(xí)。長(zhǎng)笛教師面對(duì)的是單個(gè)學(xué)生，因?yàn)椴煌挲g、學(xué)情、性格特點(diǎn)等，教師不僅要因材施教采取不同的教學(xué)計(jì)劃，還要讓學(xué)生在課堂中充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性。但經(jīng)過一周的練習(xí)后，學(xué)生的回課情況相差甚遠(yuǎn)，有的學(xué)生能夠零失誤、完整演奏，有的卻是錯(cuò)音連篇而不自知。如何解決教育資源不均衡、課后練習(xí)如何提高練琴效率、如何對(duì)自我練習(xí)進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)是值得探究的，這也是為師者要不斷思考的課題。

（一）深入了解并研究人工智能軟件的優(yōu)劣，合理選擇和使用應(yīng)用軟件

對(duì)人工智能軟件的使用進(jìn)行深入研究，可以發(fā)現(xiàn)“協(xié)奏者”和“一起練琴”兩款人工智能軟件所針對(duì)的學(xué)習(xí)群體是截然不同的，所以筆者在教學(xué)中會(huì)根據(jù)學(xué)生的專業(yè)水平選擇與之相對(duì)應(yīng)的人工智能APP，并做出指導(dǎo)性的建議：1．小學(xué)階段及初學(xué)入門的學(xué)生使用“一起練琴”APP，尤其對(duì)于課堂接受能力較差的學(xué)生，“一起練琴”APP可以解決很多長(zhǎng)笛初級(jí)水平學(xué)生中節(jié)奏、音高不準(zhǔn)確的問題，它就是一個(gè)很好的陪練老師，在家就可以通過APP的糾錯(cuò)功能，從而達(dá)到高效率的練習(xí)，同時(shí)解決家長(zhǎng)因不懂音樂導(dǎo)致的陪練難問題，當(dāng)然它的伴奏功能也是一大亮點(diǎn)，雖然目前還只是電子合成伴奏無法做到跟隨，但對(duì)于小學(xué)生及初學(xué)者來說，跟著伴奏音樂一起練琴，可以提高學(xué)生的練琴樂趣，練琴不再枯燥乏味。2．中高級(jí)以上學(xué)生建議使用“協(xié)奏者”APP，它是專為高水平演奏者而設(shè)計(jì)的，它的伴奏跟隨系統(tǒng)是它最強(qiáng)大的功能，學(xué)生在家即可隨時(shí)跟隨伴奏進(jìn)行練習(xí)，你可以想象在家就有整支樂隊(duì)為你協(xié)奏的演奏效果嗎？

（二）提高學(xué)生練琴效率，解決琴童家長(zhǎng)陪練難的問題

在長(zhǎng)期的教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生（尤其是低年齡段和初學(xué)階段的學(xué)生）的練琴效果總不盡如人意，但是通過收集家長(zhǎng)及學(xué)生反饋的信息，確實(shí)做到了課后認(rèn)真練習(xí)，那么是什么原因?qū)е戮毲傩Ч蟠蛘劭勰?？分析結(jié)果基本存在幾個(gè)共性的問題：1．在練習(xí)中不知道糾錯(cuò)；2．不會(huì)慢練、不使用節(jié)拍器；3．由于課堂時(shí)間有限，所學(xué)新知識(shí)無法快速掌握，課堂掌握課后忘；4．家長(zhǎng)不懂音樂，無法幫助孩子解決練習(xí)中出現(xiàn)的問題；5．反復(fù)的練習(xí)讓學(xué)生感到枯燥乏味。疫情的三年時(shí)間里，讓我們開始研究如何更科學(xué)更有效地進(jìn)行線上線下同步教學(xué)，人工智能技術(shù)在這幾年內(nèi)得到迅速的發(fā)展，我們可以通過“一起練琴”線下陪練軟件輕松地解決這些問題。在長(zhǎng)笛教學(xué)中，筆者逐步將人工智能軟件滲透到課堂中，學(xué)生可以在課下通過智能軟件，學(xué)習(xí)課堂上沒有完全搞懂的節(jié)奏型，可以通過智能測(cè)評(píng)發(fā)現(xiàn)演奏錯(cuò)誤的地方并進(jìn)行糾錯(cuò)，可以跟隨智能軟件的伴奏音樂一起演奏樂曲，練琴變成了一件輕松快樂的事。

（三）提高學(xué)生音樂表現(xiàn)力，讓音樂充滿生機(jī)，賦予其生命

鋼琴家阿圖爾·魯賓斯坦曾說過：樂感所考慮的是把音符和樂譜背后真正的含義表達(dá)出來。要想將音樂表現(xiàn)到極致除了高超的演奏技巧，還要達(dá)到忘我的精神境界，做到心中只有樂音。音樂是需要完整展現(xiàn)的，作為單聲部樂器的長(zhǎng)笛，很多時(shí)候的練習(xí)都是獨(dú)自完成的，很難將樂曲的整體音樂含義表現(xiàn)出來，那么如何能更好地提高學(xué)生的音樂表現(xiàn)力呢？如何能讓學(xué)生即便在家里也能同樣感受到音樂帶給自己的無窮魅力呢？除了聽，我們還能做什么？“協(xié)奏者”軟件能提供給練習(xí)者一個(gè)身臨其境的音樂體驗(yàn)，有如自己置于音樂中心，樂團(tuán)成員在側(cè)隨和自己演奏的聲部實(shí)時(shí)交互，從此獲得無可比擬的練習(xí)體驗(yàn)。在筆者的長(zhǎng)笛課教學(xué)中，筆者使用了這樣一個(gè)智能伴奏系統(tǒng)，讓學(xué)生有了一個(gè)全新的演奏體驗(yàn)，全新的認(rèn)知。學(xué)生在這樣的練習(xí)中將不斷解決技術(shù)上的難點(diǎn)、克服演奏中心理上的障礙，通過與智能伴奏不斷的反復(fù)的契合得到一個(gè)完美的演奏體驗(yàn)。

五、研究成果展示

我們的教學(xué)團(tuán)隊(duì)在將近兩年的人工智能與樂器教學(xué)的研究中，指導(dǎo)學(xué)生用智能伴奏系統(tǒng)，于2022年10月27日，成功舉辦了一場(chǎng)“人工智能與管樂”演奏音樂會(huì)。我們相信人工智能在音樂領(lǐng)域的發(fā)展會(huì)越來越寬廣，希望在與人工智能的交融中，碰撞出更多的火花，讓學(xué)琴從此不再枯燥乏味。

六、結(jié)束語

雖然在人工智能的實(shí)踐教學(xué)中，出現(xiàn)了一些軟件還不夠完善的地方，但隨著電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，電子音樂、MIDI、計(jì)算機(jī)音樂、音樂人工智能迅速發(fā)展。未來的音樂、未來的音樂教育將與計(jì)算機(jī)、人工智能息息相關(guān)，未來的音樂一定會(huì)是一個(gè)多維的音樂空間，未來的音樂值得我們不斷探索。

參考文獻(xiàn)：

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[3]孫倩.基于關(guān)聯(lián)主義的“大數(shù)據(jù)+音樂教育”教學(xué)模式探究[D].南京藝術(shù)學(xué)院，2020.