“智能+虚拟仿真”艺术与科...实践——以西安音乐学院为例_王薇.pdf

专业视窗 科学咨询 第 23 期(总第 797 期)114基金项目：本文为西安音乐学院校级科研基金项目“新文科背景下地方艺术院校音乐与人工智能协同创新模式研究”（项目编号：XYKY2021YB10）研究成果。作者简介：王薇（1984.08），女，辽宁抚顺人，硕士研究生，博士在读，研究方向为艺术学（艺术与科技、艺术美学）。地方艺术院校因其地域特色决定了其在人才培养和文化传承方面的独特性，形成了鲜明的学科建设体系和人才培养模式。但由于传统艺术学科内外壁垒的存在，长期以传授音乐技法、进行音乐创作实践为主的教学方式不可避免地使所授知识在视野、格局和方法上受制于学科范围的局限。同时，新技术的飞速发展让音乐专业教学理念、过程、方式发生了极大改变。因此，在新文科背景下，客观认知音乐与人工智能、虚拟仿真等新技术之间的关系，对“智能+虚拟仿真”艺术与科技专业的教学、人才培养模式、“互联网”创新创业、产学研协同平台建设等进行研究，有望成为高校音乐教学改革新的研究视角与路径。一、“智能+虚拟仿真”艺术与科技专业教学介绍2012年，西安音乐学院开设了艺术与科技专业，成为全国专业音乐院校中最早从事该专业教学与实践的院校。“智能+虚拟仿真”艺术与科技专业的教学正是结合了“智能+虚拟仿真”与艺术融合特色，构建了一个具有鲜明特色的艺术与科技专业人才培养模式。即以”服务音乐教学现代化发展为使命，以解决传统音乐教学与实践问题为突破，提出以艺术与科技专业教学为主体，以“音乐智能协同创新中心”和“音乐智能虚拟仿真实验教学中心”为两翼的专业驱动创新模式（以下简称“一体两翼”）1。综合运用人工智能、虚拟仿真技术，打造教学手段信息化、教学过程仿真化、教学评价智能化的艺术与科技专业新型教学模式，用科技手段对传统音乐教学进行创新与实践，为“即将消失的传统音乐文化”搭建交流、普及平台，从而实现音乐文化的数字化、音乐教育的智能化、音乐表演的仿真化。本专业教学将会有效服务传统音乐教育的改革并助力传统音乐文化的传承和推广。二、“智能+虚拟仿真”艺术与科技专业教学改革（一）音乐虚拟现实相关课程建设传统音乐艺术院校的课程主要集中于音乐艺术领域，艺术性突出，缺乏对科技领域知识的有效传授。教学改革要从音乐特点出发，通过梳理人工智能、虚拟仿真技术的发展、技术特点与原理，采用“技术普及+音乐应用案例分析”的授课方式，面向本校大四艺术与科技专业学生开设了音乐虚拟现实技术与应用公共选修课。2课时/周，共计36课时。提出：1.音乐虚拟现实技术是利用虚拟现实技术，综合计算机图像学、仿真学、人机交互技术、数字媒体技术等将音乐艺术的形式与样态进行沉浸式、互动式再表现的一种方式。2.利用音乐虚拟仿真技术及应用特点来进行音乐场景仿真、乐器等的建模与设计，以实现任意时间音乐的互动体验和跨空间的音乐沉浸式体验。教学内容见表1。此外，开展音乐表演专业虚拟仿真实验课程资源的研究。面向中西方音乐表演专业主课、中国音乐史、民族音乐概论、音乐美学、音乐鉴赏等课程，开设了“一带一路”音乐文化虚拟仿真实验教学课程、中国“智能+虚拟仿真”艺术与科技专业教学创新与实践 以西安音乐学院为例王薇（西安音乐学院，陕西西安 710061）摘 要：新科技革命和产业变革对人们的生产、生活、价值理念产生了深刻影响，新产业、新业态不断涌现，从而引发了高校音乐教学理念、学科融合、学习方式等方面的改变。本文从跨专业课程改革、音乐虚拟仿真实验教学、音乐智能考核评价、“智能+虚拟仿真”互联网创新创业、产学研协同育人建设等几方面对“智能+虚拟仿真”艺术与科技专业教学改革展开研究，以期在新文科建设下，对高校音乐教学的改革与发展起到积极的促进作用。关键词：智能；虚拟仿真；艺术与科技；音乐；教学改革 第 23 期(总第 797 期)科学咨询 专业视窗 115传统音乐非遗虚拟仿真实验教学课程等虚拟仿真实验课程，通过构建“一带一路”音乐文化与“中国传统音乐非遗教案”文本、教学仿真情景、仿真乐器建模等，使音乐表演学生的知识学习和乐器演奏实现“可知”“可视”“可奏”“可用”的转变，具有可再现性、沉浸性、易操作性等优点，摆脱了传统音乐表演课堂空间、场地的限制，再现了“编钟”“西安鼓乐”等不易复制的乐器及其音乐演奏场景，深化了音乐表演专业的学习认知，学习方式也从单人教授转向集体实验，提高了学生学习的自主性和效率2。表 1“音乐虚拟现实技术与应用”课程的内容教学周次授课内容周课时第一周开篇1虚拟现实技术概述1第二周3DMAX软件简介与安装、界面介绍13DMAX软件基本操作1第三周音乐模型标准体的创建1简约音乐模型实体建立-实例1第四周符合对象-布尔工具2第五周阵列工具的操作1阵列工具的使用-实例1第六周音乐辅助操作-捕捉、约束1 音乐捕捉实例教学1第七周编辑样条线、间隔工具1链条的制作-实例1第八周多边形建模基础知识1音乐建模实例教学1第九周修改器-编辑多边形、样条线、切角、壳、涡轮平滑1瓶子制作-实例1第十周材质编辑器-基础知识、贴图参数、修改器1UVW贴图制作，软件使用1第十一周VR编辑器基础操作1VR编辑器初级操作1第十二周编辑器中级操作1如何连接外设，转化成果1第十三周中国传统音乐文化虚拟仿真系统（实践教学）2第十四周中国传统音乐文化虚拟仿真系统（实践教学）2第十五周音乐虚拟现实作品展示，点评2第十六周音乐虚拟现实作品展示、评价、指导2第十七周提交作品2第十八周期末考试2（二）“智能+虚拟仿真”艺术与科技跨专业综合课程改革大胆对现有课程培养方案进行改革，打通专业基础课程、优化专业课程、实践教学及艺术、社会实践布局比例，实行计算机作曲制作、录音、音乐数字媒体、电子乐器演奏等艺术与科技跨专业综合课程实践改革。教学中，引入智能及虚拟仿真软件进行创作和实践。例如：电子音乐制作方向，运用智能音乐软件Band in a Box 进行音乐风格编配、和声训练等计算机创作教学；音乐数字媒体方向利用 Ios App 应用程序为学生的音乐多媒体制作提供智能化实践支撑。同时，将虚拟仿真技术应用在音乐风格作品制作、演奏教学中。除使用仿真音源模拟真实乐器外，引入先进的声场模拟软件 Vslmiprro，打造音乐厅场景真实感和声像纵深感。利用 Ableton Live 软件进行 VR 体感操控，打造专业学习的沉浸感。以教学出精品，以实践促教学，定期举办师生多媒体新作品音乐会，组建项目制教学实践团队，推出一批经典影视、纪录片音乐及多媒体音乐会等多种方式丰富教学形式和内容。图1 音乐智能创作示意图（三）“音乐科技项目驱动式”人才培养模式音乐科技项目研究是推进教学改革深度与广度的有力手段。通过承担国家、省级纵向课题和校企横向课题，在开展艺术与科技应用研究、艺术与科技创作与成果转化、艺术与科技社会服务的同时，协同各方的教学、科研资源，承担起艺术与科技复合型人才培养与教学改革的工作。通过实施音乐与科技类项目，依托学校音乐与舞蹈、艺术学理论一级学科优势，充分利用学校音乐厅、融媒体中心、音乐工程教学示范中心、音乐智能协同创新中心、音乐智能虚拟仿真实验教学中心的硬件资源优势，根据项目制定，搭建促进艺术与科技复合型人才培养模式形成的教学目标和体系，通过项目化管理、剧组化运作的形式，夯实应用型人才培养定位，以音乐与科技项目驱动切实提升学生的实际操作水平3。（四）运用人工智能技术，构建音乐智能教学评价模式依托音乐智能协同创新中心进行音乐基础课程如视唱练耳智能教学。利用海量音乐数据优势，录入平台分析，学生可以通过手机终端随时学习、自测，教师可以利用智能教学系统进行成绩测评、学情反馈等。在实专业视窗 科学咨询 第 23 期(总第 797 期)116现对音乐演唱音准、节奏的准确识别上，与相关高校联合技术攻关，基于人工智能深度学习，采集累计 50 小时的音乐数据，通过数据训练，音频质量的准确率均达到 94%以上，已将科研转化为教学手段，适用于高校及社会音乐教学普及工作。（五）进行“智能+虚拟仿真”互联网创新创业实践教学改革为快速提升学生的创新创业能力，将“智能+虚拟仿真”互联网创新创业教育课程纳入培养方案，围绕创业精神、创业理论、创业实践三个板块对创新创业教学内容进行扩充和丰富。开展“导师+项目团队”虚拟仿真沉浸式互联网创新创业教学，开展跨专业创业小组训练，将校内仿真创业项目与校外真实创业项目相结合，有效改善创业教学资源短缺的问题。（六）建设“智能+虚拟仿真”产学研协同育人平台为解决应用型专业的实训、实习问题，依托“一体两翼”专业驱动模式，整合平台资源，建设陕西省及校级科研平台6个。组建校外跨学科师资团队，在校企联合实训教学、技术研究、音乐智能成果转化中发挥重要作用。建立校外艺术科技行业实习基地3个，从行业需求上确定人才培养模式，对专业定位和教学方案形成准确定位，力求在就业前通过校内“预热”，为毕业学生开辟一条实践即实习、毕业即上岗的快速就业通道。四、“智能+虚拟仿真”艺术与科技专业教学特色与创新（一）艺术与科技跨专业综合教学改革为培养艺术与科技专业应用型人才，将智能、虚拟仿真技术融入教学与艺术实践全过程，打破专业方向壁垒，共建专业基础课，突出各专业课特点，要结合行业需求，在计算机智能技术与浸入式交互仿真环境中实现“创作/制作 录音 多媒体音乐表演”的人才培养教学流程和模式。（二）“一体两翼”专业创新驱动，助推传统音乐教学改革以“艺术与科技专业”为主体，建设“音乐智能协同创新中心”“音乐虚拟仿真实验教学中心”，助推传统音乐改革。运用“智能+虚拟仿真”技术改变传统音乐教学模式，全面改进知识呈现方式、课堂教学手段、学生学习模式、课程考核评价方法等，产生“一体两翼”专业创新驱动效应，在全国同类艺术院校中具有一定的引领和示范作用。（三）“智能+虚拟仿真”互联网创新创业，加快艺术创新创业教育发展建设课堂教育、艺术实践、社会服务三方面的“智能+虚拟仿真”创新创业教育内容。在创新上充分应用智能与虚拟仿真理念，在创业上实现对项目的智能支撑和真实创业场景的模拟，改变创新创业项目思路窄、落地难、资源少的现状。（四）音乐与科技项目驱动产学研结合，实现“行业多面手”人才培养 在专业实训中，建立“智能+虚拟仿真”平台，除专业教学外，联合企业协同育人，开设能满足行业需求的实训课程，如引入项目机制，专业教师与行业导师联合实训，在实战中加强学生操作技巧和能力提升。另外，利用产学研协同平台资源共享优势，参与一批关于社会音乐智能教育、“一带一路”非物质音乐文化数字化保护、音乐虚拟文物修护、嗓音虚拟仿真治疗等课题，初步形成人才培养、技术研究、成果转化三大专业优势。五、结束语未来，将紧密依托西安音乐学院传统音乐的教育优势，持续推进“智能+虚拟仿真”艺术与科技专业创新实践改革，扩大艺术与科技专业方向集合，提高社会影响力。以“新文科”建设与人工智能、虚拟仿真技术发展为契机，开展符合国家艺术与科技发展方向和地方文化发展的新兴专业群建设。最大限度结合专业发展和平台支撑优势，开展线上公共音乐教育，建立起“社会共享、资源开放”的音乐普及平台和渠道，推出一批惠及地方文化建设的虚拟仿真实验教学课程、多媒体艺术精品创作/演出、音乐艺术智慧博物馆、地方文旅信息化项目等。通过人才培养、科学研究、成果转化等共建合作方式，提升校企合作的效能度、社会知名度，最大限度发挥和利用产学研各方的软硬件资源及人才优势，辅以规范的管理保障制度，为学科专业建设服务，也为现代艺术教育的改革提供新途径、新方法，在紧跟国家发展方向及地方文化的需求下，打造国内领先的艺术与科技专业创新高地。参考文献：1 欧阳普勇.虚拟仿真实验中心教学改革研究与实践 J.现代盐化工,2020,47(6):133-135.2 柴庆伟,刘敏.基于音频工作站音乐虚拟仿真实验课建设思路 J.集美大学学报(教育科学版),2020,21(5):81-88.3 潘奕.VR 数字虚拟仿真教学在建筑空间设计中的应用研究:评 VR 虚拟技术在文化艺术教学活动中的应用 J.高教探索,2020(9):136.