【名家论坛】尚建科｜教育数字化背景下的音乐教育发展方式变革

党的二十大报告提出：“推进教育数字化，建设全民终身学习的学习型社会、学习型大国。”从“教育信息化”到“教育数字化”的转变，体现了当今互联网及其衍生的各种数字技术与教育深度融合的发展趋势。教育数字化将数字技术系统融入教育领域的各个层面，引发了教育发展模式与人才培养模式的深度变革，进一步提升了教育适应21世纪经济社会发展的开放性和适应性。

2022年初，教育部部署了“实施教育数字化战略行动”，在整合各类信息化资源的基础上，升级改版了国家中小学智慧教育平台，为推动基础教育的高质量发展构筑了新型数字平台和数字空间。在“教育数字化”转型的新背景下，互联网+音乐教育也呈现出以数字技术为支撑的新业态。互联网+音乐教育利用信息化、数字化和智能化等方面的技术优势，在推动音乐课堂革命、促进音乐课程育人方式改革、发展学生音乐学科核心素养等方面发挥着重要作用。当前，以人工智能、虚拟现实技术、元宇宙等为代表的各种新兴互联网数字技术，不断赋能音乐教育，业已或正在改变着音乐教育发展模式。对于广大音乐教育工作者而言，及时跟进数字化音乐教育发展方式的变革趋势，积极应对数字技术系统融入音乐教育教学全过程的新变化，对于新时代全面加强和改进学校音乐教育和美育工作具有十分重要的现实意义。

人工智能（artificial intelligence，AI）是运用计算机技术来模拟、延伸和扩展人类智能的一种综合性技术。作为计算机科学的一个分支领域，人工智能的目的是运用现代计算机技术手段，为机器赋予人的智能，让机器的行为拥有类似人的智能结构，具有从事与人有关的意识和行为能力。作为一个新兴并不断发展的研究领域，人工智能包括机器人、语音识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等技术领域。近年来，人工智能技术已经广泛应用于生产生活的各个领域，对于改变产业结构，促进社会发展发挥了重要作用。从目前的发展情况来看，人工智能的应用领域不断得以拓展，逐渐塑造了一种像人一样思考、并有可能超越人类智能的思维工具。2016年，阿尔法狗（AlphaGo）在神经网络、深度学习、蒙特卡洛树搜索法等人工智能技术的支持下，多次战胜围棋高手，在人机对弈中创下了前所未有的记录。

人工智能技术为智慧音乐教育的创生与发展提供了强大的技术支撑。智能化学习软件、学习资源和学习设备的大量开发和应用，满足了学生学习的个性化需求。自适应技术在音乐教学中的应用，为构建高效化的音乐学习模式提供了技术支持。概括起来，人工智能对当代音乐教育发展方式的变革主要体现在以下几个方面。

1.音乐学习工具的智能化

人工智能技术介入音乐教育领域，改变了基于教室环境的传统教学用具。一系列基于AI技术的智能音乐导学系统、智能音乐学习程序、自动化测评系统、音乐学习游戏等智能化教学工具被大量开发出来，并广泛运用于器乐教学、歌唱学习、作曲教学等各个领域的音乐学习活动中。这些智能化教学工具的开发和应用，基于不同用户的个性化需求，为开展差异化音乐学习提供了技术支持。智能化导学系统的应用和完善，为学习者提供了多样化的学习指导和监控，有效提高了学生的音乐学习效率。基于智能移动终端的应用软件（App）被大量开发，方便学生在手机、平板电脑等移动终端下载使用，这些程序利用智能化的数据驱动方法，为学习者提供了个性化的学习服务。

智能乐器——平板木琴

2.音乐学习环境的智能化

人工智能技术的运用，使音乐学习环境走向智能化。智能化音乐教学硬件的配置和应用，为提高学生的音乐学习兴趣提供了必要的硬件支持。例如，杜比多景声（Dolby Atmosphere）音响系统在音乐教室的安装，为学生的音乐学习提供了智能化的音乐情境学习空间。该系统能够结合视频播放的内容，呈现出动态的声音效果，更加真实地营造出由远及近的逼真音效，提高学生音乐学习的沉浸感，为音乐欣赏教学、歌唱教学、器乐教学提供强大的音效支持。对于欣赏课教学而言，该系统结合动态对象和播放声道的崭新混音和声音定向方式，使学生被全方位的三维音效所包围，可以产生身临其境的情境式学习体验，更好地发展学生在审美感知、艺术表现、创意实践和文化理解等方面的学科核心素养，提高学生的音乐学习能力。

杜比多音响智慧教室

3.音乐学习资源的智能化

随着人工智能技术的广泛应用，音乐学习资源也逐渐走向了智能化，从而方便学习者的检索和获取。音乐学习资源从传统的文本存储方式，转变为人机交互的全新人工智能模式。例如，音乐信息检索技术（MIR）的上线和应用，为用户的音乐资源检索和识别提供了智能化支持。该系统以智能化的音频识别和信息检索技术为支撑，通过音频提取技术和分析技术，为用户提供海量的音乐学习资源。基于移动终端的应用软件，可通过语音识别技术，自动检索到用户所需的各种音乐学习资源。音乐学习资源的智能化，为音乐教师进行教学设计提供了全新的技术支持。同时，也为开展基于学生中心的生成性音乐教学提供人工智能支持。在人机协同的学习环境中，教师可以根据学生的学习情况进行学习障碍诊断、开展音乐学业质量分析，为教师的教学决策提供技术支持。

虚拟现实技术（VR）是一种集计算机图形学、传感技术、人机接口技术、和人工智能技术等领域的新技术于一体的仿真技术，也被称为“沉浸式多媒体”或“计算机模拟现实”。在计算机生成的模拟环境中，使用者通过头盔显示器、手势（数据手套）、体势（数据衣服）等设备，在计算机的虚拟环境中实现人机交互，由此产生身临其境的沉浸感受。该技术的目的在于加强人机之间的交互，从单一的视觉感知转向视觉、听觉、触觉和嗅觉共同参与的多感官感知，从传统的人机界面环境转向智慧体验环境。该技术产生以后，广泛应用于产业领域。如今，该技术已成为推动智慧学习的重要信息技术手段之一。2016年，虚拟现实技术在商业、医学、娱乐等多个产业领域出现快速发展，2106年也因此被称为“VR元年”。

《曾侯乙编钟VR博物馆》截图

作为一种新型仿真技术，虚拟现实技术的特点主要体现在沉浸性、交互性和想象性等三个方面。沉浸性（Immersion）是指利用计算机产生的三维立体图像，使人置身于一种虚拟环境中。这种智慧体验环境类似于真实的客观世界，给人带来一种身临其境的感受。沉浸性主要来源于虚拟世界中存在的多重表征和感官刺激，除了常见的视觉感知以外，还包括了听觉、触觉、嗅觉和动觉等多重感知。交互性（Interaction）是指虚拟现实系统能够随时探测使用者的输入信号，并能作出及时回应。用户通过虚拟环境下的传感设备操作活动，以更为自然的方式与其中的物体进行交互，从而产生与真实世界相近的操作体验。想象性（Imagination）是指虚拟现实技术为人们认识世界提供了一种全新的手段和方法，可以帮助人们思考和想象现实世界中不存在的事物，可以提高感兴认识和理性认识，从而深化概念认知并引发新的联想。

近年来，随着虚拟现实技术在音乐教育领域的应用，有力促进了音乐教育的信息化发展水平。学校通过建立虚拟现实教育实验室，开展音乐欣赏、音乐创作、音乐技能学习等各领域的学习活动。从教育方式来看，虚拟现实技术在音乐教育中的应用主要表现为体验性音乐学习、实践性音乐学习和合作性音乐学习三种基本类型。

1.体验性音乐学习

体验性音乐学习是指利用虚拟现实技术创设的虚拟三维空间，使学生沉浸在虚拟环境中获得音乐感受和体验的学习方式。这种学习方式可以应用于音乐欣赏教学、唱游教学等不同领域的音乐学习活动中。通过虚拟空间形成的身临其境的音乐体验，可以使学生更好地感受不同文化背景或特定文化空间中的音乐行为，使学生获得超越时空的音乐审美体验和文化体验，增强学生对音乐的感受和体验能力。例如，中小学校的音乐教学通过设置虚拟的音乐厅空间，使学生获得在音乐厅环境中欣赏音乐的真实体验。专业院校的相关课程教学通过模拟古代宫廷音乐的表演空间，感受编钟乐舞的表演程式和用乐规范，使学生更好地认识宫廷雅乐的表演特点。通过设置外国民族音乐的表演场景，感受接近真实表演环境的陌生音乐文化，增进学生的跨文化音乐体验和理解能力。基于虚拟现实技术的体验性音乐学习，可以使学生沉浸在虚拟的文化场景中，进行亲身的参与和体验学习活动。

元宇宙（Metaverse）是整合多种新兴智能技术而产生的虚实结合的新型互联网应用空间。在虚拟现实技术（VR）、增强现实技术（AR）、混合现实技术（MR）、人工智能、5G、区块链、云计算、数字孪生等多种新型技术的支持下，元宇宙呈现了一个与现实世界同在的在线数字空间，它代表了视觉沉浸技术发展的新阶段。元宇宙的英文Metaverse由前缀“meta”和词根“verse”组合而成，意为“超越宇宙”，这一概念体现了虚拟和现实之间的深度融合和无缝链接，代表了超级互联网的新形态。2021年，元宇宙引发全球资本市场前所未有的关注，因此，2021年也被称为“元宇宙元年”。

1.虚拟与现实的深度融合

元宇宙是利用新兴数字化虚拟技术来实现数字空间建构的。从其存在方式来看，虚拟与现实的深度融合是它的根本特征。在数字化的虚拟技术支持下，元宇宙源于现实世界，又平行于现实世界，形成一个虚拟世界和现实世界共生共在的数字世界。在这个特殊的数字空间中，人们可以通过视觉、听觉、触觉及全身感官体验的穿戴设备，以低延迟感和高拟真感的交互技术，产生在场的充分感官刺激，实现深度的沉浸式体验。在这个数字化的生存空间中，既可以通过数字模拟产生现实世界的数字化复制品，又可以根据用户的需求创造数字化的新事物。在虚拟与现实的深度融合与转换中，让人们产生仿真现实又超越现实的沉浸感受。

2.智能数字化技术的集合

元宇宙是一个由新兴智能数字化技术组成的庞大而复杂的综合系统。其中包涵了网络空间、终端设备以及现实条件，是由不同类型的数字资源共同构建的超大型数字应用生态。其中，用于沉浸式体验与交互的智能技术有混合现实技术（MR）、脑机接口、物联网与可穿戴设备。用于元宇宙系统运转的设备有区块链、人工智能技术。用于保障大规模用户同时在线活动及其交互效果的设备有5G、云计算技术等。在各种技术的保障下，共同构建了一个与现实世界共在的数字世界。

作为一种由虚拟空间和现实世界共同组成的数字化空间，元宇宙将线上的数字空间与线下的现实空间深度融合，抹平了虚拟与现实之间的鸿沟，强化了线上与线下的一体化关系，用户可以根据自己的需求在虚拟和现实之间实现自由转换。通过数字化的元宇宙身份，用户能够在元宇宙这个数字孪生空间产生具有现实感的真实社会交往关系，也可以根据用户的个性化需求，开展有目的的学习、工作和生活等社会活动。在此过程中，用户的虚拟身份在线上与线下的转换中保持了完整的运作状态，从而形成了一种线上与线下全面一体化的新型社会关系。

4.加深用户思维的表象化

元宇宙为用户提供了一个沉浸体验和具身交互的数字化生活世界。在这个特殊形态的世界中，用户可以利用海量资源和技术工具满足自己的各种需求，从而实现了抽象思维的表象化、复杂思维的具体化。在仿真技术和虚拟现实技术的支持下，用户可以很快将头脑中的所思所想转化为具体有形的产品，从而使用户成为“自由”和“全能”的存在。

元宇宙是人工智能时代在线教育的新方向。对于音乐教育而言，元宇宙为构建以新型智能技术为支撑、虚实相融的未来音乐教育新生态提供了新的可能。元宇宙时代的到来为音乐教育的新基建、发展学生音乐学科核心素养提供了新机遇。概括来说，元宇宙赋能音乐教育发展方式的变革主要体现在以下几个方面。

1.虚实相融的情境式音乐学习

元宇宙在数字孪生、脑机接口和穿戴设备的支持下，建构了一个虚实深度融合的数字空间。这一空间为开展基于具体情境的音乐学习新场域提供了技术支持。学生通过相关设备，以数字化的虚拟身份进入音乐教育的元宇宙空间，通过获取音乐学习所需的各种资源，创建以问题为导向的学习情境，实现音乐学科核心素养的发展。从这种学习的现实性特点来看，虚实相融的情境式音乐学习以学生的现实音乐学习任务和学习需求为驱动，根据音乐欣赏学习、唱游学习、歌唱学习、演奏学习、音乐创造等领域的不同要求，引入不同音乐学习内容的文化情境、生活情境，开展基于学生音乐学习经验的学习活动。从这种学习的虚拟性特点来看，主要是在元宇宙空间中的各种智能化技术的支持下，学生可以通过虚拟的数字化身份，开展超越时空的视听、表演、创造和探究等各种学习行为，打破传统课堂环境下的资源限制和条件限制，实现音乐学习的智能化。

元宇宙利用智能化的穿戴设备和仿真性的人机交互技术，为学生的音乐学习提供了深度沉浸的体验环境，从而为开展基于学生身体实践的体验性学习提供了可能。基于元宇宙的深度沉浸体验性音乐学习突破了传统课堂的时空环境，除了可以提供逼真的画面和虚拟情境以外，还可以根据学习者的个性化需求，开展基于感知体验、表现实践和反思理解的流畅互动和身体实践。对于音乐的感知体验而言，学生不仅可以在元宇宙提供的虚拟环境中进行深度沉浸式的音乐聆听和欣赏活动，而且还可以利用虚拟的数字化身份在音乐情境中进行智能化的互动和实践，从而形成基于现实又超越现实的深度沉浸体验。对于音乐的表现实践活动而言，学生可以根据演唱、演奏等不同音乐表现活动的学习任务，在智能化设备的支持下开展个性化的模仿、练习和实践活动，从而达到音乐技能的学习。对于音乐的反思理解活动而言，学生可以利用元宇宙的社交功能，开展师生之间、学生同辈之间的多向互动交流，通过分享自己的感受和体验，实现学生音乐文化理解素养的提升。

3.数字化身的音乐协同式学习

元宇宙通过数字孪生手段塑造了用户的数字化身体，从而使不同用户结成了虚拟性的社会关系。这种特殊的社会关系通过智能技术塑造的虚拟形象，共同参与基于特定学习场景的协同式音乐学习。从协同的类型来看，主要包括元宇宙支持的多感官交互协同、多通道交互协同和参与性交互协同等。多感官交互协同是指利用元宇宙的智能技术支持，实现视觉、听觉、触觉、动觉在内的多感官身体交互。多通道交互协同是指通过语音、眼动、手势、身体律动等不同方式实现交流的协同学习。参与性交互协同是指学习者基于特定学习场域的亲历性参与实践。通过不同类型的交互实践，进一步促进学习者的主动探究意识，从而打破常规学习环境中的各种限制，走向基于新兴智能技术支持的智慧学习。