1 引言

　　当前,随着创客教育逐渐步入中小学教育中,创客课程与创客平台的融合发展起着至关重要的作用[1]。核心素养是培养自我价值实现与社会价值实现高素质公民的重要基础[2]。基础教育是培养公民核心素养的重要阶段,中学生音乐核心素养是指中学生在学习音乐过程中形成的一系列与音乐相关的能力与态度,并基于此适应当前和未来社会挑战的需要[3]。音乐核心素养不仅包含学生的音乐审美观、审美意识等,还影响着学生音乐情感的丰富性和道德品质的高尚性[4]。

　　本文基于创客教育及学生个性化自主探究理论,以音乐素养为导向,以古琴教学为实践,提出在中学开展信息化背景下的古琴创客课程。在该创客课程中,借助3D建模软件为古琴建模,并基于3D打印技术检测完善古琴模型,之后运用工业雕刻机在木材上完成古琴雕刻。最后,基于开源硬件和iOS系统,开发辅助古琴创客课程的学习平台系统。

　　2 面向音乐核心素养的古琴创客课程设计和开发 古琴的设计与制作教学环节

　　琴艺,在该文中特指古琴,即“七弦琴”。古琴的背景故事、流传诗句和图作不胜枚举,就是古琴本身的造型也相当讲究。一张古琴包罗了天地、五行、阴阳等中国传统文化。古琴历史悠久、流传广泛,然而在近现代的古琴教育及学习中,古琴虚高的价格、佶屈聱牙的减字谱成为古琴教育普及化的障碍。笔者试图打破传统的古琴教习方式,以创客教育理念为基础,借助信息化技术和工具揭开古琴制作和教学的神秘面纱。

　　在设计和制作古琴过程中,在沿用原始古琴制作工艺的基础上,添加了一些信息化技术元素。同时,在古琴中安装了单片机和LED等相关电子元件,将古琴所弹奏的不同音色可视化呈现出来。古琴创作具体可分为四个步骤。

　　1)古琴的三维建模。古琴的琴体是由两块木板结合而成,所以只要分别做出两块木板的模型,就可以进行后期加工和处理。本文选用仲尼式古琴原型进行三维绘制,由于是实验,因此并没有制作出整个古琴模型,而只是制作了琴面的弧度,并将冠角和岳山一并制作进去。

　　2)3D打印古琴模型。尝试用3D打印进行模拟古琴制作,由于直接上木材斫琴成本高昂,因此,笔者运用3D打印机打印模型,打印出塑料模型以后,查看其弧度和光滑程度是否符合传统古琴的标准,在确认无误后进行下一步操作。

　　3)运用工业技术完成古琴雕刻。运用工业雕刻机在木材上进行3D雕刻。雕刻机的出现代替了手工斫琴,使得斫琴的成本得以下降。

　　4)安装电子元件。在制作出传统古琴的琴面后,安装单片机和LED提示灯等相关电子元件。这里选用20颗RGB LED作为徽位和弦位的提示灯,其中,徽位的提示灯用来提示泛音位置(一般泛音都产生在徽位的位置);弦位提示灯用来提示右手拨弦。再用七条RGB LED STRIP 60来显示每根弦上的不同按音。这些灯带放置在每根弦的下方,每条由60个LED组成,总长度为100mm。图1为数字化古琴示意图。

　　在古琴上,针对不同的音色使用不同的提示灯。

　　1)天音,即泛音,是弦乐器上特有的一种演奏技法。泛音通常产生于弦乐单弦等分处(如1/2、1/3、1/4),如果将等分处记做1/n,则该处产生的泛音音高为基础音的频率的n倍。例如,如果标准A音(古琴六弦)基础音为440Hz,则在其1/2处(即七徽)产生的泛音为880Hz。有鉴于此,古琴的13个徽位正好处于从龙龈到岳山(有效弦长)的13个等分位(古琴七徽为1/2处)。在13个徽位上放置13个RGB LED,可以有效地提示泛音所处徽位。仅用这13个徽位的泛音可以演奏《流水》的泛音部分和《梅花三弄》的泛音部分,皆是泛音的练习曲目。

　　2)地音,即散音,是弦乐的基础音,与弦长、弦直径和松紧程度相关。古琴的正调自一弦起为C、D、F、G、A、C、D,以F调唱名为sol、la、do、re、mi、sol、la。空弦的散音,由处于一徽以右的七颗RGB LED来进行指示,放在该处是因为左手的按音一般到四徽而止,而左手的泛音最高也就到一徽,所以放在一徽以外不会影响到其他音域。使用散音进行练习的曲目有《笑傲江湖》、现代曲目《我和你》等。

　　3)人音,即按音。在三种音色中,唯独人音是最为复杂的,正是由于按音的委婉多转,才有了“人音”的别称。按照现代古琴大师陈金龙先生的研究,可以将每根弦按照十二平均律划分成两个8度音程,即24个音。这两个8度音程涵盖了从龙龈到四徽位的弦长,弦的总长度约为842mm(该长度由笔者手中仲尼式古琴测得)。每个徽位及每个半音阶所在弦长,以一弦(C弦)为例,根据定制的RGB LEDSTRIP型号的规格是每米60个,平均每两个LED的间距Δs=16.7mm。测得每个音名所对应的徽位到龙龈的距离,可以得到该徽位所对应的LED的位置。