摘要：本文介绍了计算机辅助技术被引入音乐教育的背景和定义，系统论述了音乐技术在音乐基础教育中的应用，主要从视、听、触三个方面分析了具有代表性的音乐教育界面，包括乐理教学界面、声乐教学界面、器乐教学界面、数字编曲教学界面，最后总结了该领域交互界面的技术特点并对其发展进行了展望。

关键词：音乐教育;可视化界面;音乐技术;教育技术

中图分类号：J62

1.引言

在21世纪，音乐技术越来越广泛地应用在音乐产业中，其中，音乐技术对音乐教育产业有很重要的影响[1]。对于音乐老师来说，使用技术推动的教学方法可以保证音乐教育教学的与时俱进。一般来说，计算机应用软件旨在教授音乐基础知识、声乐分析和表演技巧、器乐分析和演奏技巧、作曲技巧和辅助这四个方面[2]。而对于学习音乐的学生，音乐技术辅助教学会提高学习的效率和质量，[3]，发现其中39%的课程和音乐技术相关，而这些课程是主要为音乐教育专业的同学设计的，而且63%的调研学校正在计划扩大音乐技术在课程中的应用[4]。除了教师的授课过程会应用音乐技术辅助教学，音乐学习者也可以使用相关产品来自学和陪练，大大提高学习质量， Delgado[5]的研究进一步证明运用电子软件学习音乐会提高音乐的表现力。自从计算机在工作场所和家庭中出现后，人机交互中有效的用户界面设计可以整体改善系统的性能，对于音乐技术教育来说则是可以更好的提升学习效果。

本文从用户界面设计的角度研究运用在音乐教育中的交互设计，主要专注于前端设计与数字化的交互模式。重点是综述该领域的最新研究，系统性地回顾了近年来在音乐教育中使用的交互界面设计和其中使用的新技术和算法，涉及计算机音乐、人机交互、设计学、计算机科学、机械设计等多个领域。

2. 相关研究

2.1 相关定义

音乐教育的计算机应用的技术从早期的简单的计算机辅助发展到后期的智能辅导系统。其中，早期的计算机辅助教学对以后的教学系统设计思想影响深远。传统计算机辅助教学的核心目标是节省老师对一些简单技巧反复训练的时间，但教学策略不够优化，因为他们并没有对具体知识点的理解也不能根据不同学生调整学习策略。因此，在计算机辅助系统之上便有了更优化的智能辅导系统，这种新方式的优势如下：

（i）专家性：足够了解所教领域的知识，因此能够更好地解决问题;

（ii）诊断性：能够理解学生的学习方法和知识，并发现并纠正可能的错误观念;

（iii）知识性：尽量减少专家之间的差异以及通过特定教学法获得的学生知识，得到相对较为通用的方法[6]。

2.2 乐理教学界面

从1960年开始，电脑开始用于音乐的计算机辅助教学中。最早的计算机音乐教学应用系统使用传统的计算机辅助教学教学，并经常从事一些基本技能的训练和练习。教授音乐知识主要包括看和听两个部分。

有关看的部分，对于初学者主要是辅助学习五线谱等乐谱知识。在50年代，PLATO系统被发明出来，专门用来辅助音乐理论的教学[7]，自此之后，很多科学家基于PLATO系统开发基于音乐教学的软件。在1970年，伊利诺伊大学改编了这套系统，开发了“PLATOIII”系统和“教师”这门编程语言，其中，“普拉托III”系统借助硬件辅助界面教学，包括了一个打字机，屏幕和一个幻灯片选择器。这组系统希望辅助学生学习音乐的节奏，主要目标是（i）希望学生掌握基本的节奏，（ii）学生能把听到的节奏和节奏的符号联系起来。当按下打字机上的NEXT按键后，如果回答正确，答案下会显示“好的”和“非常棒”;如果回答不正确会显示帮助键，帮助程序会帮忙检查每一个音符。整个过程采用游戏方式，计算机会给错误的答案以建议而并非直接更正[6，8]。

有关提升音乐中的听力，特拉华大学于1974年就建立了自动化教学和研究实验室，并开发了归度”系统，该系统被用于学习听觉技巧，包括音乐的听写、间隔、旋律、和弦、和声与节奏等。这个系统的作用机制是通过四个语音合成器和一个触摸感应器显示，邀请学生选择一个最符合自己听到的答案，根据选的答案会选择下一个呈现的材料[9]。

1967年-1969年，某大学的Deihl教授使用系统协助音乐家进行耳部训练。他们的第一次实验对象是14位单簧管演奏家，计算机演示音乐示例并播放，演奏家负责对比音乐样例在音符、小节、节奏上的区别[10]。第二次实验，内德将项目范围从单簧管扩大到其他乐器，实验结果显示参加项目的演奏家在听觉辨别力方面有显著提高[11]。

除了看和听，人们还将触觉引入到音乐理论学习中，比如说用手写笔输入和姿势输入等[12]。伴随着数字绘图和书写界面、移动触屏以及素描和手势识别等技术的进步，Barreto等人提出了一种手写笔驱动的智能輔导系统，实现有关音乐理论的教学。这套教学系统主要面向新手，辅助教授有关五线谱和音符书写的知识[13]。另一套名为“音乐界面”的教学软件[14]允许幼儿探索和学习乐谱符号，将音符转化为有形的实体，可以把不同音符放置在游戏表面来探索各种音符的应用。此后，把很多基础音乐教学功能融合在具体音乐表演中。

2.3 声乐教学界面

早期的视觉反馈声乐教学界面基本集中在对于音调的探测，1967年，基于 早期的IBM1620计算机，科学家们创造了第一个面对声乐的计算机辅助系统，用来判断旋律、拍子的音高精度。学生给出的结果报告显示，他们有意识的增强了自己的音调意识，这初步证明了计算机方法的可行性[6]。

最开始的声乐界面关注比较单一的指标，比如有的界面关注基频，而一些近期新研发的界面则更关注和歌手本身相关的参数，包括音高、元音发音和音色。随着时间的推移，给系统添加新的功能会显著改善不同系统的可用性。除了指标数量，训练者的先验水平也和系统的有效性直接相关，比如零基础歌手对于使用有音高显示的系统效果更好，对于训练有素的歌手则用键盘显示器更佳。显然，不同的技能水平需要不同的视觉反馈形式，因此，未来的声乐教学系统发展趋势是根据不同阶段的声乐学习者设计学习界面。