信息技術在聲樂金課建設中的應用與實踐

高 鯤 吳振陸

建設金課就是要將“以教為中心”的傳統教學理念轉變為“以學為中心”的現代化教學理念，然而傳統的聲樂課堂中，教師以口傳心授為主，雖然采用的是小班的教學模式，但是課堂上時間很緊，學生難以獲得并掌握更多的知識，收效有限。

參考布魯姆教育目標分類學理論，教學目標的設定依據認知過程和知識維度遞進，而傳統教學模式下則很難形成完整的認知過程，過多的課堂時間被用于講授基礎知識和基本技能，甚至是重復地講。學生理解和應用知識環節的時間也被縮短，練唱實踐經驗得不到足夠的積累，更無從談起對演唱技能、情感表達的分析以及演唱效果的評價和再創作了。

金課要求教學具有高階性、創新性和挑戰度。聲樂課堂的高階性指教學要做到深入研究、分析聲樂的機理、作用，評估其社會價值，使學生對知識融會貫通，實現創造的目標；創新性是指教學要能夠使學生獲得創新思維、創新能力，對聲樂理論和實踐教學進行變革，探索發展；挑戰度是指在教學過程中，能夠設定階段目標，讓學生保持學習興趣，不產生懶惰和畏難情緒，具備挑戰、跨越“發展臨近區”的能力，獲得知識增值的正向驅動。

針對以上存在的問題和提出的要求，可以在教學設計過程中，采用線上線下混合式教學模式，基于網絡教學平臺完成課堂的翻轉。其特色在于結合數字信息技術以及平臺提供的有效功能模塊，無縫融入思想政治教育，完成聲樂課程整體教學體系的構建，同時開展以讓學生具備創新思維為培養目標的聲樂人工智能研究，有效進行聲樂金課的建設[1]。

一、基于翻轉課堂的信息化教學設計

傳統聲樂課堂教學，時間短、效率低，學生離開了課堂，很難再找到感覺，存在過度依賴教師的情況，而這些正是其缺乏知識系統性、思維啟發性和目標驅動力引起的。缺乏知識系統性，是指學生底層知識掌握得不牢靠，導致后續課程學習出現困難；缺乏思維啟發性，是指學生被動學習知識，大腦思維僵化，無法產生學習興趣，對知識的認知停留在低階層次；缺乏目標驅動，是指目標實現過于簡單或者實現難度大，甚至是沒有目標，學生無法獲得學習的成就感。因此使用當前主流MOOC（慕課）平臺，設計相應的教學方式，可以有效解決以上問題。目前的網絡教學平臺有很多，功能大同小異，針對建設需求進行考慮，需要的功能模塊大致包括教案章節展示（視頻與文檔）、直播互動、作業系統、題庫系統、討論平臺、項目式驅動管理、學情統計與管理以及支持多種終端類型。

（一）基于內容管理系統展現完整的課程知識體系及教學內容

利用平臺自帶的內容管理系統（CMS），管理展示聲樂教學大綱、教學計劃、教學PPT，實現在線閱讀、知識標記，讓學生以目錄樹的形式對當前所在學習節點、所學內容、知識要求、配套資源一目了然。同時可以在每個知識點下，開展筆記記錄、問題提出、交流討論與知識標記等工作，還可以上傳練習時的錄音小樣、演唱短視頻，用于記錄當前學生的學習狀態。

（二）建立可視化影音媒體資源庫

媒體資源庫是每位聲樂學習者的必備資源庫，用于了解歌曲創作背景、歌唱家的演唱風范。基于共享目標以及教學需求的滿足，該資源庫應包括基于檢索功能的曲目分析庫、曲譜庫和知識點短視頻、文獻資料等，資源渠道主要來自學生平時的分享收集與其他網絡平臺，同時也可挑選學校圖書館豐富的網絡教育資源，以做備用[2]。

隨著現實和虛擬世界的合并及可視化技術的發展，虛擬現實（VR）、增強現實（AR）以及混合現實（MR）技術已經被廣泛應用到各個行業中。在實踐教學中，可使用VR開發軟件制作的虛擬舞臺，配合伴奏，進行沉浸式演唱，以達到舞臺實踐的效果；在課堂上，應用增強現實技術形象地觀察展現發聲機理的3D器官，實現動態交互。

（三）階梯性知識點設計與學情跟蹤同步

知識點來自教學大綱，參考布魯姆教育目標分類學的知識維度和認知過程進行階梯式分解，教師在每個分級階段進行考查和輔導。學生在線上重點以記憶、理解和應用為認知階段的內容學習目標，系統自動完成課前學情的分析[3]。學情是依據學生的學習時長、點擊率、到課率以及作業或相關任務活動的完成情況進行統計的，在后臺生成量化信息及實現圖形化分析。

（四）學情跟蹤與線下課堂同步

線下課堂中，針對學情開展重難點分析，解決學生遇到的問題，按照知識點問題解惑，結合熱點討論內容、練唱小樣進行分析，重現發聲練習、完整視唱、強化表演等內容，并明確下一步的學習目標。教師在系統中給予學生積分獎勵，記錄學情，學生在線下可以加強知識、技能的掌握，從而獲得認知快樂。

（五）學生分組設計及主題任務挑戰

由于學生個體在聲樂學習中存在明顯的差異性，表現為理解能力、演唱風格、嗓音條件等的不同。在分組過程中，不能簡單按照年級進行分組，這樣會導致教學進度不統一。因此可利用系統平臺，靈活地根據協同能力、教學內容分組，實現因材施教。

為小組分配主題任務，在這個過程中，形成競爭與協作并存，人員分工協作、互相幫助，共同督促進步的局面[4]。平臺提供的PBL（Project-Based Learning）教學模式，可以支撐開展相關聲樂知識研究討論、歌曲二度創作與演唱、資料分享等。教師以監督者或者觀察者的身份，對學生進行監管和幫助。

（六）教學反思

教學反思作為教學的必要環節，是幫助教師完善教學過程的有效手段。注重教與學的相互關系，總結教學實踐過程中的細節，以提高教學水平、教學效果為目標。平臺的學情跟蹤和統計可以成為教學反思環節的重要量化反饋手段，利用統計信息可以查看學生對于某個知識點的認知程度、課程思政對學生產生的影響、教學設計的合理性等[5]。

二、課程思政與信息化聲樂課堂的融合

思政內容融于聲樂專業課的形式多樣，內容應注重引起學生的共鳴。思想政治理論知識是每一位大學生必須習得的知識，其能幫助學生樹立正確的國家觀、民族觀、歷史觀、文化觀。在課程思政與信息化聲樂課堂融合的過程中，應用信息化平臺實現教育方式的多元化、立體化，使其與專業知識融合，充分發揮二者的協同育人功能，從而達到“立德樹人”的教育目標。

（一）課程內容融入思政元素

思政內容讓學生的聲樂學習有了更深層次的追求。聲樂既是一門藝術又是一門科學，同時還具有文化傳播的作用。因此在歌曲內容、演唱形式、表演環節的選擇上，要體現出“只有民族的，才是世界的”的自信和包容，使其在平臺上以各種形式出現，促進分享與傳播。

（二）在直播互動課堂中融入思政元素

直播互動課堂所講授的內容仍以專業性知識為主。教師可以思想品德、學識才能、儀表儀態、言語談吐等展現自身的優秀形象。做到為人師表，在與學生的交流互動中，關懷學生、引領學生，觸碰學生心靈。

（三）在平臺的PBL中融入思政思維

課程思政的思維即科學創新，PBL即項目式學習。在學習的過程中，學生依賴平臺的環境，借助平臺的分組、任務時間線等功能，發現問題，找到解決問題的方法，完成任務。而課程思政強調的是唯物主義、思維創新，可以幫助學生在遇到聲樂學習問題時，發散思維，具備敢于探索、勇于創新的優秀品質。

三、人工智能促進聲樂教學信息化建設

情感表達準確度量化、歌唱技巧的嫻熟度量化、嗓音訓練的程度量化等，都將是聲樂教學與人工智能融合發展的方向。在本文的聲樂金課建設中，圍繞高階性和創新性，開展了三項以教學為主的研討工作，都取得了一定進展。

（一）基于腦電分析的音樂欣賞方案推薦系統

音樂是人聲和樂聲等構成的總稱，它能使人感到愉悅、放松，也會引起人的急躁和焦慮情緒。在該研究中，引導學生進行高階思考，提出問題：不同情緒下的腦電信號是什么樣的？如何進行統計分析？神經網絡構建的模型是否可以準確判斷音樂類型？深度學習技術是否比神經網絡技術構建的模型更有效？這些問題的提出，讓學生產生了極大興趣，并主動聯系本專業以外的學生，跨學科成立了研究小組，共同探索，并在大學生創新訓練計劃中立項。在項目實踐中，通過搭建腦電傳感器采集電路與信號傳輸模塊，在電腦端順利讀取到了伴隨音樂欣賞產生的腦電信號，收集建立了百余個人的有效樣本，在進行統計分析后，發現腦電波與情緒的關聯性。在下一步工作中，將增加樣本量，基于深度學習完成推薦模型的構建。

（二）基于肌肉電的練聲輔助系統

聲樂教學中，對于氣息、呼吸的運用是非常重要的知識和技能。而在教學手段方面，雖然已經引入多媒體影像、虛擬技術進行內容展示，讓學生對相關知識有更深刻的理解，但是以肌肉訓練輔助呼吸的方法是否有效、二者的關系如何、是否可以借助肌肉的運動分析呼吸的正確性這些問題的提出，引起了學生的關注。通過調研，擬使用數字化監測手段，查看肌肉震動情況與發聲時氣息的狀態。通過聲樂教師的指導，學生找到了歌唱呼吸時重要的身體肌肉部位，并應用肌肉電模塊監測到了發聲時肌肉拉伸或收縮時的電信號。目前由于干擾問題以及監測點的分散性，項目停留在實驗階段，有待進一步探討。參與項目的教師與學生互相鼓勵，繼續查閱資料，改進研究方法。

（三）基于嗓音數字化檔案的發聲綜合診斷系統

嗓音數字化檔案的建立主要是為教學過程服務，正確的練習曲及科學的發聲方法可以幫助學習者循序漸進地掌握歌唱技巧，同時保護好聲帶、發聲器官。嗓音數字化的過程是語音信號處理的過程，將符合各類特征的信號分類存儲，在服務器后端應用人工智能技術進行診斷，生成分析報告。診斷的內容包括聲帶健康度、音高特性、氣息穩定度、歌手共振峰成熟度等。學生在平臺上每周自行提交診斷小樣，由研究小組使用診斷系統進行診斷報告的輸出，專業教師結合教學經驗，為學生定制練習方案。目前該系統的部分功能已經能較好地服務于教學過程，下一步將不斷完善診斷模型，加強特征分析，降低診斷門檻。

本文應用信息化手段，在聲樂金課的建設過程中進行實踐，獲得了良好的效果。其滿足了“兩性一度”的要求，應用翻轉課堂教學模式，使線上的信息化平臺與線下的課堂形成互補，共同承擔起知識學習全過程的任務，構成低階性和高階性課程整體，并根據學情統計量化信息，在提升教學效果的同時促進教學反思，不斷提高教學水平。平臺中學習目標的信息化、積分化及PBL環境，提升了學習目標的挑戰性。除了教學手段的創新外，還融入科研手段，在平臺中開展人工智能輔助教學項目，體現了教學創新性和思政課程對學生科學創新思維的培養。在整個教學過程中，憑借平臺的媒體屬性，實現了思政課程與專業課程的協同育人。金課體現了新時代對教學提出的要求，信息技術的發展將推動聲樂金課的建設，促進現代聲樂教學的發展。