5G时代高等院校音乐教育实践与探索.pdf

153 科学视界/2023年8月(上)现代信息技术与科学研究5G 作为新一轮科技革命和产业变革的代表性、引领性技术，正在与各行各业深度融合，为经济发展注入新动能、带来新机遇。5G 商用以来，在运营商、产业界及全社会的共同努力下，技术产业、网络建设、融合应用等方面取得了积极成效。截至目前，我国 5G 基站已建设近 150 万个，占全球比例约为 70%；5G 手机终端用户连接数达 5.3 亿，占全球比例超过 80%。中国已初步建成全球最大规模的 5G 移动网络。5G 技术具备端到端可定制化的全新网络能力，依托其超高速、低延迟、高可靠、大连接等优势特点，推动教育行业智能技术的融合发展，并与教育教学过程深度融合，推进教育的数字化和智能化转型，带来了教育智能技术的迭代升级，促进教育应用情景不断颠覆以及教学模式持续变革与创新。一、政策驱动，5G 为传统教育行业数字化转型带来新机遇随着教育信息化发展的不断深入，信息技术已渗透到教育的各个领域，国家从政策层面相继出台多项指导方案推动信息化技术与传统教育领域进行融合探索。教育部等十一部门联合印发关于促进在线教育健康发展的指导意见，持续强化信息与通信技术在教育中的突出作用，努力建设“人人皆学、处处能学、时时可学”的学习型社会。政策导向为传统教育行业数字化转型创造良好条件。音乐教育作为教育领域里一种重要且特殊的门类，具备学科和艺术的综合属性，在信息化的浪潮里也迎来了新的机遇和挑战。二、5G 时代下，音乐教育数智化转型需求分析音乐教育是指通过对受教育者传授音乐知识与技能来改变其审美意识，陶冶情操，开发思维能力，使其成为全面发展的社会成员的教育活动。音乐教育可以粗略地划分为“普通”音乐教育和“专业”音乐教5G时代高等院校音乐教育实践与探索张 晶1 贾文涛2 李相萱1（1.河北经贸大学，河北石家庄，050000；2.中国移动通信集团河北有限公司，河北石家庄，050000）摘 要 5G 作为驱动数字经济发展的新引擎，已成为各国竞相发展的战略高地。5G 时代，信息通信技术与教育教学过程深度融合，不断促进教育应用情景及教学模式持续变革创新。本文重点分析了在音乐教育领域，5G 技术依托其网络特性在辅助音乐教育教学质量提升，教学资源管理模式升级方面提供的有效赋能，同时对基于 5G+算力+多种应用场景为音乐教育模式的数智化提升、教育资源均等化等方面的变革创新方式进行了详细阐述。关键词 5G 时代；智慧教育；音乐教育中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1002-1221(2023)22-0153-03程的改革。对于一些实践性比较强的课程，应该单独为其开设专用的实验课程，制定实验相关的教学计划以及教学大纲，真正将实验课程教学从学生的其他理论课程学习中分离出来，使其拥有更加独立的教学体系。在帮助提升学生对于实验课程的重视程度的同时，也促进学生对于计算机实验室的进一步利用。譬如说，高校中计算机专业的学生就可以有计算机网络实验，计算机软件实验，计算机硬件实验等多种独立的实验课程，整个实验过程中学生不仅仅要学习实验相关的原理，还需要按照指导要求来完成相应实验，从而不断锻炼学生动手操作能力。同时，要意识到高校学生的学习压力其实也是比较大的，很多时候课程安排比较紧凑，尤其是理论课程的占比非常高，可能与学生的实验课安排存在时间上的冲突，容易影响到学生对于实验课的参与度。因此，在管理计算机实验室的过程中可以适当地延长实验室开放时间，譬如说周末及节假日实验室在某一固定时间也是开放的，从而帮助学生可以更从容地安排自己的实验学习活动。四、结语高等教育在不断被普及的过程中，提升所有教学资源的利用率是极为必要的。尤其是计算机相关设备在很多教学中都能够应用，对于学生的学习以及教师的科学研究也是有着极大作用的。高校需要积极转变对计算机实验室的管理与应用模式，从而帮助提升计算机实验室的利用率，让更多的学生都能够享受到计算机实验室教学资源带给其便利性，帮助学生可以在学习中有更多进步。参考文献：1 陈刚.“互联网+”背景下高校计算机实验教学中心的建设和管理 J.中国宽带,2022(10).2 唐毓纳,周令,陆鹏等.高校计算机实验室管理与维护的探讨研究 J.科学与信息化,2022(16):4.3 石义芳,赵洁.高质量教育体系下高校计算机实验室的构建 J.实验科学与技术,2022,20(4):145-149.4 汪珊珊.新形势下高校计算机实验室管理的思考 J.电脑知识与技术:学术交流,2022(03):18.154 科学视界/2023年8月(上)现代信息技术与科学研究育。“普通”音乐教育主要是以培养人的音乐素质、提高对音乐的审美能力为目标的教育。将音乐作为审美和文化教育的手段，通过音乐学习实践活动培养学生审美素养，使学生身心得到全面和谐发展。“专业”音乐教育的培养目标是培养高等音乐技术应用型人才，简言之可以成为音乐家的教育。目前，传统音乐教育仍存在较为明显的问题，普遍存在教育资源分配不均、教育教学信息化水平低等特点；大部分校园现有网络容量小，无法保障 VR/AR、高清视频回传等业务的带宽需求，日常使用会出现卡顿、丢帧和分辨率低等不良体验的现象。同时，校园网络传输时延高、稳定性差，无法满足 VR/AR 互动教学业务的高可靠低时延要求。5G 时代的到来使音乐教育模式转型创新成为必然。三、5G 技术助力音乐教育质量升级随着 5G 技术的发展和应用场景的不断成熟，为线上教育的资源广泛传播和教学时效性提供了新的解决方案。5G 技术具备端到端可定制化的全新网络能力，依托其超高速、低延迟、高可靠、大连接等优势场景，提供网络切片、边缘计算等差异化网络工程，有效推动音乐教育智能技术的融合发展，并与教育教学过程深度融合，推进数字化和智能化转型，带来了教育智能技术的迭代升级，促进教育应用情景不断颠覆以及教学模式持续变革与创新。（一）5G 三大场景，提升音乐教学品质在 4G 时 代，网 络 平 均 下 载 速 率 约 为20 50Mbps，上传速度约为 6Mbps。在 5G 网络下，5G的理论速度可达到 10Gbps，在现实 5G 公网环境的实测数据中，一般情况下可达 500Mbps 1Gbps 的下载速度和 50 60Mbps 的上传速度，实际体验速度是 4G 的30 倍左右。如学生使用 VR 虚拟现实进行课程学习，VR入门体验对网络速率的要求需达到 100Mbps,而要达到良好体验需要达到 900Mbs。如教师使用高清媒体直播教学，公网上行速率不能满足高清晰度视频源的上传需求，可面向特定应用场景进行 5G 专网的定制化方案，通过使用 5G 频段中上下行帧结构的配比变化或多频段的载波复用等技术提供差异化的 5G 专网能力，实现超级上行服务，目前上行速率实策可达 700Mbps 以上。随着 5G 标准的迭代和技术的优化，实测数据还在不断地上升。依托 5G 网络可随时随地进行超高清视频媒体的上传，在异地实时授课中，声音采样和视频品质都会因网络速度的突破而大大提升，有效解决视频业务因上行带宽不足导致的卡顿、丢帧问题和 AR/VR 互动教学类业务需要的低时延需求，为音乐教学与演示的感染力和表现力进行极致增强。网络传输中的延时、卡顿造成的节奏失真、变音等问题一度是线上音乐教学的痛点。网络时延是网络间传输信息所需的时间，网络时延的降低对在线音乐教育更能起着关键作用。音乐本身就是时间的艺术，而节奏就是音乐的脉搏，时延的高低直接可影响节奏准确的偏离程度。数字音乐的时延由于合成器等设备限制需控制在40ms 以内。人类能力感知的时延一般是 140 毫秒以上，对于 100ms 以下的时延几乎无感知，而国际电信联盟对5G时延的愿景是1毫秒。目前在现实5G专网实践中，在工业生产网络中的时延已达到 10ms 以内，这已经可以满足人们通过实时的音频、视频通信来完成异地合奏、录音棚远程录制、远程音乐合作教学等活动的条件。5G 的大连接场景可以提供每平方公里 100 万的数据连接，为后续数据多样化采集提供网络基础。在面向专业化音乐教学的场景，无论是对音乐表演、乐器或是对演奏者的可穿戴设备进行数据采样，可对乐器触摸时长、力度、方式、角度、声波等关键信息进行实时的收集分析，为音乐教师提供数据可视化的教学辅助信息，对学生制定个性化、针对性的教学指导方案。（二）两大核心技术，保障教学资源安全、稳定、高效5G 为行业提供差异化服务能力还有两大核心技术利器：网络切片和边缘计算。同样，两个技术的运用为传统音乐教学领域转型也提供了诸多便利。5G 网络切片技术可以将一个物理网络分为多个虚拟逻辑网络，每个虚拟网络对应一种应用场景。网络切片可为特定业务需求提供端到端的业务隔离、业务质量保障需求。如音乐大师课直播现场，为保障视频音频的高质量传递效果，可通过 5G 教育专网为课程直播进行定制化保障，通过预设专用网络切片，对承载在该网络切片内的直播业务提供静态或动态调整的网络资源预留，通过 QoS 参数设置业务优先级、时延、抖动、速率保障等网络特性，有效保障课程直播效果流畅稳定。边缘计算技术可通过将 5G 核心网用户面网元设备部署在校园内部，并针对特定用户提供特定场景下校园网接入功能，避免通过 5G 访问的非授信用户访问到校内资源，保障校内资源的安全。实现核心教学资源数据在学校内部实现安全隔离、无感知的业务分流本地回环，有效保障了教学资源的超低时延传输及数据安全可靠不出校园。四、5G+算力+应用赋能音乐教学模式的变革与创新5G 作为新型基础设施的代表，提供了高速、移动、安全、泛在的通信连接服务。在 5G 技术的基础上，持续加快与云计算、人工智能、大数据、虚拟现实等多种技术集成融合实现系统统创新，以“连接+算力+能力”等一系列数字化技术与传统教育模式融合，更能发挥技术优势有效推进音乐教育的数智化转型。（一）提升教学互动及时性音乐教育相对于其他普通学科的教育一直是相较特殊的一个门类。音乐课堂教学的师生互动性非常强，并非像普通专业课堂那样大部分时间由老师一个人讲课或者演示，音乐表演专业类教师会在学生一遍又一遍的表演实践中提出问题并做出正确示范，因此双方都需要有相对完备的网络技术支持。由于音乐是声音的艺术，课堂上的表演训练要求对人声或者乐器的声音做出深度剖析。所以，无论教师端还是学生端对于音质的要求都相当之高。155 科学视界/2023年8月(上)现代信息技术与科学研究传统的在线教学模式，由于网络传输及视频模式限制，画面角度、质量与清晰度不足，无法满足音乐教育的互动性需求。随着5G和VR虚拟现实技术的不断成熟，互动教学有了更丰富的解决方案。5G+VR 创造实现多类沉浸式教学场景，满足各学段教育信息化、现代化、智慧化的深度把抽象的知识点与 VR 技术有效结合，使学生能够在虚拟场景中获得真实的“代入式”“沉浸式”“实践式”学习体验。（二）实现音乐教学模式个性化在音乐教育中，学生是主体，教师是主导。在传统音乐教学模式中，教师作为核心角色，负责对教育教学模式做整体把控，但因教学环境受限，教师更偏向于集中教学，以统一的教材、统一的模式、统一的课程进度来教授每个学生。但人是具有个体差异的，每个人的客观情况不可能完全相同，而这种客观存在的差异也会深刻影响到每个人的主观情况，表现为每个人的主观心理世界亦存在着极大的差距。2018 年 4 月教育部出台教育信息化 2.0 行动计划，提出探索在信息化条件下实现差异化教学、个性化学习、精细化管理、智能化服务的典型途径。随 5G、互联网的普及,AI 和大数据技术在教育场景的深度应用,每个人都成为独一无二的学习有机体,都具备平等的受教权,低成本、大规模的个性化教育成为发展趋势。5G的应用、信息技术的普及让音乐教学更多元化、可视化，逐渐促使以学习者为中心，以技术为支撑、以智能化手段为基础的个性化学习特征。5G 技术的引入为海量级数据传输、处理提供高效的环境，对学生全方位、全流程的数据采集可以增强数据分析的准确性，使学习情况评价更加全面化，因材施教更加精准化，使得个性化、智能化的学习需求得以满足，实现教育多元化，丰富和改变了学生学习资源结构。5G+人工智能使教学评价的主体从单一走向多元，评价手段多样以及评价结果更加客观全面。通过5G+MEC+AI 摄像头覆盖教室，以 AI 摄像头为载体，边缘计算提供 AI 分析资源能力，并将课堂采集视频推送云端。如在声乐教学中，通过高清 AI 摄像头对学生面部视频进行捕捉分析，对演唱中的个唱节奏、气息、音准进行可视化评价，甚至可实现超越人耳的精准评估，从情感、行为、语言等多个维度对学生的学习情况进行分析，提升教育教学质量，也可以作为评估老师教学能力的辅助依据。（三）优化音乐鉴赏素养新模式在素质教育的背景下，提升学生音乐素养也是音乐教育的重要任务之一。音乐鉴赏作为提升素质的核心课程，有助于学生开阔眼界，丰富音乐审美，促进以音乐为核心的综合素质提升。传统的音乐鉴赏，形式较为单一，感受与传递音乐的情感更多依靠言语描述和意会，无法形象具体的让学生感受到音乐的表现内容和魅力。随着 5G、数字音像技术、人工智能技术、VR 虚拟现实仿真技术与多媒体技术等现代数字化技术手段在音乐教育和教学实践中的积极应用，把声音、想象、触控、影像整合已成为音乐表达的新方式方法。比如在学习体会音乐意境与表达的方式上，通过听觉和视觉的体验让听众身临其境体会音乐的意境，将学生带入虚拟世界，了解当时的创作环境，能够感受到音乐传达的文化内涵与思想情感，最优化地将音乐的原始质感传达给学生，充分调动学生对音乐鉴赏的主动性与积极性，更深层次地获得鉴赏感受。（四）促进音乐教育资源均等化现如今，城乡经济发展的差距越来越明显，高等音乐教育的优质资源集中在一二线城市，农村地区音乐教育资源较为匮乏。农村教育需要优化升级，音乐等艺术类教育也同等重要。如何培养具有技术创造力的音乐人才，保持基本的音乐教育资源，是当下农村教育的重要任务。农村地区教育资源缺乏专业性，音乐教育问题尤为明显。随着 5G 覆盖越来越广，5G 信号也已逐步覆盖重点乡镇村庄，5G网络的高网速和低时延，顺利解决了远程音乐授课、演出的痛点。让音乐课堂“云互动”成为现实，也让更多名师课堂走向偏远地区成为可能。在 5G 赋能下，远程同步课堂可以通过双师模式、互动教学模式在城市与农村地区高效开展。5G 网络支持 4K、8K 视频传输，灵活移动开课，保障中心教室与远端教室的教师与学生低时延地互动交流。利用 5G 网络大带宽、低时延、高可靠等技术优势，形成全方位、多层次、各角度的即时互动教学模式。以专递课堂的方式实现中心校与边远校间授课课堂的远程同步实现了体验式、互动式的创新教学方式，提升偏远地区或落后地区的教学质量。同时，信息技术的发展不仅有助于优势教育资源的注入，同样也有助于将在农村地区土生土长的区域音乐更广泛地被发现、研究、传播，推进区域音乐向公共音乐教育体系进行融入，促进区域音乐文化的传承与发展。五、总结随着 5G 技术不断成熟，数字化技术与传统领域的相互融合为音乐教育提供了新的研究范式。5G 网络技术优势解决了传统音乐教学中的诸多难点，为音乐教育提供了多维度、多时间、多层次、多空间、多感官等技术支持，音乐教育正通过网络的开放性、互动性、高效性重塑音乐教育的新模式。同时，教育数智化升级也为 5G 技术应用开辟了广阔的发展空间，对 5G 产业发展也产生了积极推动作用。参考文献：1 杨美嫒,张虹.辩证视角下的网络音乐教育模式分析 J.艺术评鉴,2023(03):129-132.2 单辉.5G+人工智能融合视域下学校教育的价值反思与重构 J.教育探索,2022(02):11-14.3 王辰煜.高校音乐教育背景下科技的渗透与应用 J.佳木斯职业学院学报,2022,38(04):98-100.4 范明磊.新时期高校音乐教育与文化产业融合发展的路径分析 J.当代音乐,2022(01):65-67.