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作者

周丹 騰訊研究院高級研究員

趙云潔 騰訊研究院助理研究員

2021年，教育行業(yè)開始全面整頓校外學(xué)科類教培機(jī)構(gòu)，從遍地廣告、資本追逐，到頂格處罰、大范圍裁員，經(jīng)歷了不到半年時(shí)間。為了規(guī)范校外教培行業(yè)發(fā)展，教育部專門成立校外教育培訓(xùn)監(jiān)管司，從國家政策制定到地方執(zhí)行實(shí)施，力度前所未有。與此相對，對于體育教育、藝術(shù)教育等素質(zhì)類教育，教育部則是繼續(xù)倡導(dǎo)鼓勵(lì)并支持深化發(fā)展：5月6日，召開 全國學(xué)校體育、美育工作推進(jìn)會(huì)，明確推進(jìn)中考美育;5月17日，成立 中國書法、武術(shù)、戲曲教育指導(dǎo)委員會(huì)，進(jìn)一步傳承發(fā)展中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，推進(jìn)中國書法、武術(shù)、戲曲進(jìn)校園、進(jìn)課堂。文章從分析目前人工智能與體育、美術(shù)、音樂等學(xué)科融合發(fā)展的現(xiàn)狀出發(fā)，分析探討遇到的問題，并從教育視角指出下一步的挑戰(zhàn)及其應(yīng)對。

引言

藝術(shù)教育，是指以文學(xué)、音樂、美術(shù)等為藝術(shù)手段和內(nèi)容的審美教育活動(dòng)，是美育的重要組成部分。以前，科技的理性和藝術(shù)的感性很難聯(lián)系在一起，如今隨著科技的不斷進(jìn)步，二者正在結(jié)合碰撞出創(chuàng)新的火花。未來的體育教育和藝術(shù)教育，都將更深層次地融合科技元素。

從黨的十九大報(bào)告呼吁“發(fā)展素質(zhì)教育”開始，體育和藝術(shù)教育就成為加強(qiáng)基礎(chǔ)教育階段提升學(xué)生綜合素質(zhì)的重點(diǎn)方向，到“新中考方案”的出臺，體育、音樂、美術(shù)、書法等將相繼被納入考評科目，加強(qiáng)體育和藝術(shù)教育資源建設(shè)、提高教育水平成為必然之舉，正在被不同領(lǐng)域的多元主體所重視。人工智能等科技力量為體育和藝術(shù)教育的發(fā)展提供了抓手和支撐，使得教育發(fā)展更加智能化和更具人文關(guān)懷。

人工智能與體育、藝術(shù)類學(xué)科

融合發(fā)展現(xiàn)狀

人工智能對體育教學(xué)的推動(dòng)主要體現(xiàn)在： 減緩體育師資壓力、貫徹課程改革理念、轉(zhuǎn)變教師教育模式、研究范式全面轉(zhuǎn)型等各個(gè)方面。人工智能的發(fā)展能夠?yàn)轶w育教育提供大力的支持和輔助，實(shí)現(xiàn)體育學(xué)科的本質(zhì)和目標(biāo)。

(1)高校體育教學(xué)新媒體交互評價(jià)系統(tǒng)

北京大學(xué)前沿計(jì)算研究中心的AIPE(Artificial Intelligence Physical Education)是人工智能應(yīng)用到體育教學(xué)的一次跨越性嘗試[1]，該項(xiàng)目利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)中的單視角人體姿態(tài)估計(jì)算法，通過一段視頻即可恢復(fù)三維空間中的人體骨架，并結(jié)合專業(yè)的體育評價(jià)指標(biāo)開發(fā)相應(yīng)的評價(jià)算法，對視頻中運(yùn)動(dòng)者的體育訓(xùn)練做出圖文評價(jià)。

 

圖1 AIPE單視角人體姿態(tài)估計(jì)算法[1]

學(xué)生僅需登陸AIPE新媒體數(shù)據(jù)交互平臺，上傳自己拍攝的運(yùn)動(dòng)視頻，AI評價(jià)系統(tǒng)即可通過高性能計(jì)算平臺對視頻素材進(jìn)行人體姿態(tài)估計(jì)和關(guān)鍵幀評價(jià)，教師可通過AIPE審核評價(jià)結(jié)果并生成評價(jià)結(jié)果報(bào)告。AIPE自2020年5月上線后，大大提高了體育教學(xué)的靈活性與交互性，獲得師生廣泛好評。

圖2 體育教學(xué)新媒體交互評價(jià)系統(tǒng)

(2)中小學(xué)智慧體育新模式

騰訊教育以人工智能技術(shù)構(gòu)建智慧體育新模式[2]：在不增加家長和老師負(fù)擔(dān)的情況下，實(shí)現(xiàn)課外體育的作業(yè)布置、練習(xí)監(jiān)控、技能復(fù)習(xí)、完成反饋、效果評價(jià)、大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、賽事參與、技能考核、個(gè)人成長記錄和體育技能等級評定等全要素的自動(dòng)化。

在湖南長沙，運(yùn)用人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，以智能跳繩為切入點(diǎn)，結(jié)合其他輔助智能運(yùn)動(dòng)設(shè)備(運(yùn)動(dòng)電話手表、智慧運(yùn)動(dòng)小屋、跳繩智能檢測箱等)，深度融入體育教學(xué)、體育作業(yè)、學(xué)生體質(zhì)健康管理全過程，幫助學(xué)校打造課后、課間、課中的智慧體育新模式。

(3)中職舞蹈動(dòng)作智能分析教學(xué)

無獨(dú)有偶，在舞蹈教學(xué)中，舞蹈動(dòng)作智能分析軟件的研發(fā)及應(yīng)用呈現(xiàn)一種鮮明的趨勢[3]。舞蹈教學(xué)總是以“先有形再有情”的學(xué)習(xí)規(guī)律展開的，教師在采用舞蹈混合式教學(xué)模式變革中運(yùn)用信息智能化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)“學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)舞蹈教學(xué)中教師“一對多”、難以及時(shí)監(jiān)控指導(dǎo)的不足，對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的實(shí)時(shí)記錄和評價(jià)轉(zhuǎn)化為教師與“數(shù)據(jù)”雙引導(dǎo);同時(shí)，把現(xiàn)場課堂的學(xué)習(xí)時(shí)間進(jìn)行重新分配，給學(xué)生合作探究和自主學(xué)習(xí)的空間，優(yōu)化舞蹈教學(xué)。

2.AI+音樂=情景空間自主創(chuàng)作的音樂課

通過大數(shù)據(jù)分析人類音樂智能，模擬人類視、聽、觸、感及思維和推理的信息過程，構(gòu)建其自身神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及算法生成，最終應(yīng)用于人類感知音樂、認(rèn)知音樂、研究音樂、創(chuàng)作音樂，創(chuàng)新“ 人機(jī)互動(dòng)”的音樂教學(xué)新模式。在音樂課上，人工智能系統(tǒng)可以現(xiàn)場、實(shí)時(shí)地模擬出各大音樂會(huì)的場景，提高學(xué)生的審美情趣。

 

圖3 音樂人工智能與音樂教育領(lǐng)域關(guān)系[4]

(1)中小學(xué)3D人工智能音樂課室

星海音樂學(xué)院倡導(dǎo)在中小學(xué)搭建配置 “3D 人工智能音樂課室——中小學(xué)音樂情景空間”[4]：采用杜比多景聲技術(shù)，硬件配置杜比全景聲揚(yáng)聲器布局，營造出清晰、飽滿、有層次的聲學(xué)空間，在音樂情景空間中感受音樂故事;語音助手與智能3D音響的結(jié)合，學(xué)生從滑屏打字的模式，轉(zhuǎn)為方便快捷的語言發(fā)令、聆聽、欣賞、創(chuàng)作的模式;通過音樂信息檢索、歌聲合成、數(shù)字音頻水印等相關(guān)技術(shù)與音樂教學(xué)深度融合，學(xué)生即時(shí)調(diào)用巨量音樂庫中的音樂、音效等所需素材，在“音樂情景空間”中演繹、改編、創(chuàng)作音樂故事[5]。

人工智能化的電子樂器具有傳統(tǒng)樂器所沒有的優(yōu)勢，電子樂器具有大量樂器音色的存儲(chǔ)能力，還可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行樂器音色的編排，模擬生成頂級樂器的音響效果，我們都知道一臺好的鋼琴或者小提琴等都要?jiǎng)虞m數(shù)萬元，但是有了模擬的聲音，就可以解決這個(gè)問題。另外，加上虛擬主持人、人工智能伴奏、5G+VR/AR共享平臺等諸多現(xiàn)代元素，幫助學(xué)生獲得頂級的音樂教育體驗(yàn)。

(2)高校音樂人工智能作曲應(yīng)用

傳統(tǒng)作曲技術(shù)理論具模塊化教學(xué)體系，如和聲、織體及音樂段落結(jié)構(gòu)等。音樂人工智能不僅能模擬其教學(xué)體系，并具備高效、獨(dú)立的強(qiáng)大作曲運(yùn)算能力。首款A(yù)I音樂智能作曲軟件Orb Composer推出了六種基本音樂模塊：管樂、弦樂、鋼琴、電子、Pop-Rock和Ambient，可以即時(shí)創(chuàng)作出指定風(fēng)格的音樂作品。音樂人工智能能使略懂音樂的人瞬間完成“作曲”夢想，而對于具備一定作曲能力的人，軟件可觸發(fā)其創(chuàng)作靈感，將自動(dòng)生成的作品做個(gè)性化、專業(yè)性的細(xì)致修改。 

 

圖4 音樂智能作曲軟件Orb Composer[4]

3.AI+美術(shù)=與“重生”藝術(shù)大師交流的美術(shù)課

國家新課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出“ 在全面提高學(xué)生的素質(zhì)教育中，首先要以培養(yǎng)學(xué)生的審美教育為核心”。美術(shù)教育是通過對作品與自然觀察的感知訓(xùn)練,獲得直覺敏感，形成視覺經(jīng)驗(yàn)，獲取美術(shù)人文知識,積累學(xué)科知識經(jīng)驗(yàn)。人工智能與美術(shù)教育的融合，有助于更好地、更深入地獲取對于藝術(shù)的感知、對于美的感悟，提升自身的修養(yǎng)和內(nèi)涵。

在美術(shù)課程中，人工智能等信息技術(shù)的投入，使得傳統(tǒng)的教學(xué)形式得以加速變革。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)可以將藝術(shù)設(shè)計(jì)作品的三維效果圖呈現(xiàn)出來，全景效果圖的展示有助于教師和學(xué)生全方位地觀看藝術(shù)設(shè)計(jì)作品，發(fā)現(xiàn)其中的問題，方便后期修改;三維化的模型還可以幫助學(xué)生對藝術(shù)設(shè)計(jì)作品形成更深層次的認(rèn)識，與設(shè)計(jì)者產(chǎn)生思想上的共鳴。將人工智能生成式對抗網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(GAN)應(yīng)用于美術(shù)教學(xué)，可以讓莫奈、梵高等藝術(shù)大師“重生”，讓學(xué)生獲得更好的藝術(shù)體驗(yàn)。

 

圖5 基于人工智能的美術(shù)課程畫面生成平臺

4.AI+其他=更多想象空間

(1)人工智能機(jī)器詩人

古詩是中華傳統(tǒng)文化的重要組成部分,是中國古人文藝美學(xué)與人生情操之集大成。人工智能與詩歌創(chuàng)作教學(xué)融合[6]，推進(jìn)了創(chuàng)意寫作境界和創(chuàng)意內(nèi)涵，是“科學(xué)性”與“創(chuàng)意性”的協(xié)同，讓古詩創(chuàng)作如虎添翼，推進(jìn)中華傳統(tǒng)文化的傳承與創(chuàng)新[7]。

人工智能已經(jīng)開啟古詩創(chuàng)作的新模式，目前在公開測評中，許多由機(jī)器詩人寫的古詩幾乎達(dá)到了人類詩人的水平。機(jī)器詩人寫作的基本條件是：(1)足夠的語料庫，機(jī)器寫作需要必要的素材供大數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存與提取;(2)便捷而清晰的算法，代表著用系統(tǒng)的方法描述解決問題的策略機(jī)制;(3)算力。系統(tǒng)通常由三個(gè)部分組成：一個(gè)節(jié)奏模型，一個(gè)韻式模型，以及一個(gè)確保語法正確的自然語言模型。

(2)人工智能書法課堂

在云南，“墨韻智能·書法進(jìn)校園助力項(xiàng)目”運(yùn)用“人工智能+書法教育”模式，為書法教育增添科技含量，以精準(zhǔn)幫扶的方式，提供書法教育支持，并進(jìn)一步在云南省千余所中小學(xué)普及推廣書法課[9]。 

圖6 云南省昆明市盤龍小學(xué)的四年級學(xué)生在體驗(yàn)智能書法課

遇到的問題挑戰(zhàn)及應(yīng)對

1.人工智能技術(shù)飛速進(jìn)步，但尚未達(dá)到與人類藝術(shù)的情感共鳴

人工智能技術(shù)已經(jīng)能夠輔助教師進(jìn)行基本的備課、體育/藝術(shù)歷史知識教學(xué)、分析史論類考試卷、針對性布置作業(yè)等[10]，但同時(shí)也需要看到，人工智能還不具備豐富的想象力，無法表現(xiàn)出與人類的情感共鳴，在情感關(guān)懷與復(fù)雜創(chuàng)造力培養(yǎng)方面需要進(jìn)一步提升。目前的弱人工智能將向未來的強(qiáng)人工智能不斷演進(jìn)，強(qiáng)人工智能不僅要求有人類的思維模式，更要有人類的情感體驗(yàn)和獨(dú)特的創(chuàng)造能力。

2.人工智能賦能教育尚未標(biāo)準(zhǔn)化，離體育藝術(shù)教學(xué)場景落地還有一定距離

人工智能賦能教學(xué)屬于新鮮事物，在現(xiàn)有體育和藝術(shù)類的教學(xué)案例中，尚未規(guī)范化和形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，全面推廣缺少相應(yīng)的教學(xué)指導(dǎo);另外，體育和藝術(shù)類學(xué)科的教學(xué)場景更加豐富多元，人為主觀性的感受體驗(yàn)居多，哪些場景可以與人工智能技術(shù)融合，還有待于進(jìn)一步深入挖掘。相應(yīng)的教研組織也有必要不斷總結(jié)試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)、更新完善形成推廣標(biāo)準(zhǔn)。

3.政府投入資源有限，需要全社會(huì)力量共同參與

目前已有經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)、師資力量較強(qiáng)的學(xué)校開始嘗試人工智能與體育和藝術(shù)類教育結(jié)合的探索，并取得一些進(jìn)展，但若要規(guī)模化推廣，仍需要全社會(huì)以鼓勵(lì)創(chuàng)新的態(tài)度給予支持，科技公司更應(yīng)該以支持教育創(chuàng)新、體現(xiàn)社會(huì)責(zé)任的擔(dān)當(dāng)和勇氣來投入，包括前沿技術(shù)探索、場景化案例孵化、資源均衡化部署等，用科技的力量改變教育。

總結(jié)

在多以考試成績結(jié)果為導(dǎo)向的教培機(jī)構(gòu)受到政策的規(guī)范和限制之后，不以成績、應(yīng)試為目的的文體類培訓(xùn)將具有更多的發(fā)展機(jī)會(huì)。隨著“德智體美勞”全面發(fā)展的素質(zhì)教育觀念繼續(xù)深化，學(xué)校和社會(huì)也將更加鼓勵(lì)學(xué)生參與各類如籃球、鋼琴、繪畫、書法等活動(dòng)，體育、美術(shù)、音樂等多元的教育行業(yè)將得到發(fā)展。科技與體育教育、藝術(shù)教育相結(jié)合，發(fā)揮人工智能對于素質(zhì)教育發(fā)展的抓手和助推作用，將有助于培養(yǎng)全面發(fā)展的創(chuàng)新型人才，助力教育質(zhì)量的全面提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]王亦洲課題組：人工智能輔助體育教學(xué)(AIPE)-北京大學(xué)前沿計(jì)算研究中心 (pku.edu.cn)

[2]騰訊教育副總裁王濤：以技術(shù)給教育提供溫度和力量_騰訊新聞 (qq.com)

[3]江芃芄.動(dòng)作智能分析軟件在舞蹈教學(xué)中的探索運(yùn)用[J].創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實(shí)踐,2020,3(19):156-158.

[4]李偉.音樂人工智能在音樂教育領(lǐng)域中的應(yīng)用及研究[J].星海音樂學(xué)院學(xué)報(bào),2019(03):145-150.

[5]李偉,高智輝.音樂信息檢索技術(shù):音樂與人工智能的融合[J].藝術(shù)探索,2018,32(05):112-116.

[6]張永祿,劉衛(wèi)東.人工智能寫作：創(chuàng)意寫作的新景觀[J].探索與爭鳴,2021(03):132-140+179-180.

[7]人工智能詩歌寫作平臺_人工智能開啟新模式!機(jī)器也能輕松寫古詩-CSDN博客

[8]陳振濂.人工智能時(shí)代,書法如何“華麗轉(zhuǎn)身”[J].人民論壇,2017(27):43.

[9]“人工智能”助力書法進(jìn)校園_中國政府網(wǎng) (www.gov.cn)

[10]陸琪琪,承杰.AI對美術(shù)教育及美術(shù)教師的影響探析[J].普洱學(xué)院學(xué)報(bào),2018,34(01):129-130.