牟智佳，武法提

(北京師范大學(xué) 教育學(xué)部 教育技術(shù)學(xué)院，北京 100875)

電子教材寫作工具的交互元件設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn)*

牟智佳，武法提

(北京師范大學(xué) 教育學(xué)部 教育技術(shù)學(xué)院，北京 100875)

內(nèi)容交互是電子教材區(qū)別傳統(tǒng)紙質(zhì)教材的一個(gè)關(guān)鍵特征與用戶良好體驗(yàn)所在。該文通過(guò)對(duì)以語(yǔ)文、英語(yǔ)為代表的文科課程和以數(shù)學(xué)、物理為代表的理科課程電子教材中交互知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容分析，設(shè)計(jì)了六類電子教材通用交互元件，包括文本、圖片、幻燈片、視頻動(dòng)畫、主觀題和交互組。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)設(shè)計(jì)的電子教材通用交互元件和用戶體驗(yàn)原則，采用J2EE的技術(shù)路線和開源的MySQL底層數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)計(jì)開發(fā)了電子教材寫作工具軟件。該軟件包括教材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、內(nèi)容片斷編寫、交互片斷選擇和學(xué)習(xí)過(guò)程記錄等四部分功能，支持教師基于多種終端設(shè)備和操作系統(tǒng)協(xié)作編寫電子教材且內(nèi)容具有終端適應(yīng)性。最后分別展示了Web端和移動(dòng)端的電子教材編寫案例。

電子教材；交互知識(shí)點(diǎn)；內(nèi)容分析；交互元件；學(xué)習(xí)記錄

一、引言

當(dāng)前，隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的深入發(fā)展和移動(dòng)技術(shù)的日漸普及，以平板電腦、智能手機(jī)等為代表的移動(dòng)設(shè)備正變革著傳統(tǒng)的閱讀手段和閱讀習(xí)慣。國(guó)家新聞出版總署在《新聞出版業(yè)“十二五”時(shí)期發(fā)展規(guī)劃》中指出，要順應(yīng)數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)，發(fā)展以內(nèi)容生產(chǎn)數(shù)字化、管理過(guò)程數(shù)字化、產(chǎn)品形態(tài)數(shù)字化、傳播渠道網(wǎng)絡(luò)化為主要特征，以網(wǎng)絡(luò)出版、手機(jī)出版為主要代表的數(shù)字出版等新興業(yè)態(tài)，推動(dòng)數(shù)字內(nèi)容加工、存儲(chǔ)、傳輸、閱讀等技術(shù)和裝備的研發(fā)與制造，發(fā)展電子閱讀及有聲閱讀，實(shí)現(xiàn)新聞出版內(nèi)容資源的深度整合[1]。從新聞出版政策中可以看出，以電子書為產(chǎn)品形態(tài)的數(shù)字出版是出版產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展的機(jī)遇和突破口。在教育領(lǐng)域中，教材作為學(xué)生閱讀中的重要資源要滿足學(xué)生的數(shù)字化閱讀需求，不僅要能支持在不同終端中的閱讀需要，而且能實(shí)現(xiàn)多種形式的內(nèi)容交互。然而已有的電子課本多是將紙質(zhì)教材進(jìn)行數(shù)字化，其知識(shí)內(nèi)容仍是單向傳遞，尚缺乏與學(xué)習(xí)者產(chǎn)生雙向交互的知識(shí)內(nèi)容，而交互性是電子教材區(qū)別傳統(tǒng)教材的一個(gè)重要特征，是促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)和增強(qiáng)閱讀體驗(yàn)的重要所在。本研究通過(guò)對(duì)文理科中電子教材交互知識(shí)點(diǎn)的分析，厘清電子教材中的通用交互元件，并設(shè)計(jì)開發(fā)交互式電子教材寫作工具，以期為今后中小學(xué)校制作校本電子教材提供技術(shù)支持。

二、文科課程電子教材的交互知識(shí)點(diǎn)分析

電子教材是一類遵循學(xué)生閱讀規(guī)律、利于組織學(xué)習(xí)活動(dòng)、符合課程目標(biāo)要求、按圖書風(fēng)格編排的電子書或電子讀物[2]。它是對(duì)紙質(zhì)教材的再加工，在內(nèi)容表現(xiàn)形式上進(jìn)行了圖文聲像的多媒體化，在內(nèi)容廣度上提供了豐富的拓展學(xué)習(xí)材料，在內(nèi)容深度上針對(duì)內(nèi)容提供了名師解析。針對(duì)電子教材中的交互知識(shí)點(diǎn)分析上要遵從兩方面的原則：一是要與課程標(biāo)準(zhǔn)中所提出的課程目標(biāo)相一致；二是要體現(xiàn)基礎(chǔ)教育學(xué)段的基本課程內(nèi)容，即在交互設(shè)計(jì)方向上要實(shí)現(xiàn)課程“目標(biāo)—內(nèi)容”的統(tǒng)一。在內(nèi)容設(shè)計(jì)方面，電子教材實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)核心部分是基本內(nèi)容的呈現(xiàn)與交互方式的實(shí)現(xiàn)[3]，因此設(shè)計(jì)時(shí)需要滿足兩方面的需求：一是要完成紙質(zhì)教材中非交互知識(shí)點(diǎn)的數(shù)字化；二是要實(shí)現(xiàn)紙質(zhì)教材中交互知識(shí)點(diǎn)的富媒體化[4]，即在交互內(nèi)容設(shè)計(jì)方向上要實(shí)現(xiàn)“單向—交互”的統(tǒng)一。在上述設(shè)計(jì)原則和需求的指導(dǎo)下，我們對(duì)文理科教材知識(shí)點(diǎn)中的交互元素進(jìn)行了探索。對(duì)文科課程電子教材的分析主要是以語(yǔ)文和英語(yǔ)兩科為例，以人教版出版的教材為分析對(duì)象進(jìn)行分析。

(一)分析方法

本研究采用層級(jí)分析法和內(nèi)容分析法對(duì)電子教材中的交互知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析。層級(jí)分析法是用來(lái)揭示教學(xué)目標(biāo)所要求掌握的從屬技能的一種分析方法[5]。該方法采用逆向分析，即從已確定的教學(xué)目標(biāo)開始出發(fā)，逐步分析學(xué)習(xí)者獲得教學(xué)目標(biāo)規(guī)定的能力。通過(guò)該方法可以確定電子教材中的交互知識(shí)點(diǎn)維度和層級(jí)關(guān)系。

內(nèi)容分析法則是對(duì)明顯的傳播內(nèi)容做客觀而有系統(tǒng)地量化并加以描述的一種研究方法[6]。該方法主要用于對(duì)大量文本內(nèi)容進(jìn)行分析，通過(guò)內(nèi)容分析法可以挖掘教材中所涉及的交互知識(shí)點(diǎn)。該方法的分析步驟包括內(nèi)容抽樣、評(píng)判記錄和信度分析。其中內(nèi)容抽樣采用來(lái)源抽樣方式，以人教版教材為樣本來(lái)源。評(píng)判記錄則是按照應(yīng)用層級(jí)分析法得出的交互知識(shí)點(diǎn)類目表格，按分析單元順序判斷并記錄各知識(shí)點(diǎn)類目出現(xiàn)的頻數(shù)。本研究選取了一名教師和兩名研究生對(duì)分析類目進(jìn)行了參與評(píng)判，分別用A、B、C字母代表，其中教師A為主評(píng)判員，B和C為助理評(píng)判員。信度分析是指兩個(gè)以上參與內(nèi)容分析的研究者對(duì)相同類目判斷的一致性，其判定公式為，其中R為信度，為平均同意度，K是三個(gè)評(píng)判員之間相互同意的程度，其值為，M為兩者都完全同意的類目，N1和N2為兩個(gè)評(píng)判員分析的類目數(shù)。經(jīng)過(guò)信度分析之后，若其值大于0.90，則可以將主評(píng)判員的結(jié)果作為內(nèi)容分析的結(jié)果，若低于該值則需同時(shí)考慮三人的評(píng)判信度并保證整體值大于0.60。在實(shí)際分析過(guò)程中，若信度值大于0.90，我們將以教師A的評(píng)判作為內(nèi)容分析結(jié)果；在整體值大于0.60時(shí)將以三人中同項(xiàng)目?jī)?nèi)容的多數(shù)認(rèn)同作為結(jié)果；若整體值小于0.60則再尋求一名教師對(duì)內(nèi)容進(jìn)行評(píng)判，并以兩名教師的評(píng)判作為分析結(jié)果。

(二)語(yǔ)文課程電子教材中的交互知識(shí)點(diǎn)分析

對(duì)語(yǔ)文電子教材的交互知識(shí)點(diǎn)分析是從義務(wù)教育課程教材和高中課程教材兩個(gè)階段展開分析，因?yàn)椴煌A段的課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)習(xí)目標(biāo)不同，需要分類考慮。義務(wù)教育階段語(yǔ)文課程的總目標(biāo)是要從知識(shí)與能力、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀三個(gè)方面設(shè)計(jì)，三者相互滲透，融為一體，目標(biāo)的設(shè)計(jì)著眼于語(yǔ)文素養(yǎng)的整體提高[7]。高中課程目標(biāo)則是通過(guò)必修課程和選修課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生在積累與整合、感受與鑒賞、思考與領(lǐng)悟、應(yīng)用與拓展、發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新等五個(gè)方面獲得發(fā)展[8]。在兩階段課標(biāo)的指導(dǎo)下，通過(guò)對(duì)教材各單元的層級(jí)分析和內(nèi)容分析，形成了電子教材交互知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖。如下頁(yè)圖1所示，其中左邊為義務(wù)教育階段電子教材中的交互知識(shí)點(diǎn)類目，包括識(shí)字與寫字、閱讀和寫作三個(gè)方面，右邊為高中階段電子教材交互知識(shí)點(diǎn)類目，包括詩(shī)歌與散文、小說(shuō)與戲劇、文言文閱讀、新聞與傳記以及寫作與修改等五個(gè)方面。這兩部分的交互知識(shí)點(diǎn)可以進(jìn)一步歸結(jié)為字詞發(fā)音、漢字書寫、文本圖畫、詞句注釋、批改標(biāo)注、知識(shí)鏈接、思考練習(xí)等類型?；诖?，我們認(rèn)為在語(yǔ)文電子教材工具的設(shè)計(jì)中需要滿足上述幾類知識(shí)點(diǎn)的交互功能設(shè)計(jì)。

(三)英語(yǔ)課程電子教材中的交互知識(shí)點(diǎn)分析

義務(wù)教育階段英語(yǔ)課程的總目標(biāo)是通過(guò)英語(yǔ)學(xué)習(xí)使學(xué)生形成初步的綜合語(yǔ)言運(yùn)用能力，促進(jìn)心智發(fā)展，提高綜合人文素養(yǎng)，而綜合語(yǔ)言運(yùn)用能力的形成建立在語(yǔ)言技能、語(yǔ)言知識(shí)、情感態(tài)度、學(xué)習(xí)策略和文化意識(shí)等方面整體發(fā)展的基礎(chǔ)之上[9]。高中英語(yǔ)課程的總目標(biāo)則是在義務(wù)教育階段學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步明確英語(yǔ)學(xué)習(xí)目的，形成有效的英語(yǔ)學(xué)習(xí)策略，培養(yǎng)學(xué)生的綜合語(yǔ)言應(yīng)用能力[10]。從課標(biāo)所指向的內(nèi)容上可以看出，英語(yǔ)課程的電子教材要在語(yǔ)言技能和語(yǔ)言知識(shí)兩個(gè)目標(biāo)指導(dǎo)下進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)英語(yǔ)人教版教材進(jìn)行內(nèi)容分析，形成了英語(yǔ)電子教材中的交互知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，包括語(yǔ)言技能類的交互知識(shí)點(diǎn)(涵蓋視聽(tīng)層面和讀寫層面)和語(yǔ)言知識(shí)類的交互知識(shí)點(diǎn)(涵蓋語(yǔ)音、詞匯和語(yǔ)法層面)。這兩類的交互知識(shí)點(diǎn)可歸結(jié)為單詞拼讀、英語(yǔ)視聽(tīng)、短文聽(tīng)寫、看圖識(shí)句、對(duì)話練習(xí)等類型?？梢钥闯?，英語(yǔ)電子教材中的交互設(shè)計(jì)注重視聽(tīng)和拼寫兩個(gè)方面。針對(duì)英語(yǔ)學(xué)習(xí)對(duì)聽(tīng)說(shuō)的要求，可以設(shè)計(jì)聽(tīng)讀、跟讀、對(duì)話等模塊，利用語(yǔ)音識(shí)別、錄音、復(fù)讀、回放等技術(shù)，促使學(xué)生聽(tīng)讀、跟讀和對(duì)話[11]。而針對(duì)英語(yǔ)拼寫的需求，可以提供單詞書寫和筆記功能，以提高學(xué)生的寫作能力。

三、理科課程電子教材的交互內(nèi)容分析

在理科課程教材的分析上，我們以數(shù)學(xué)和物理兩門課程為分析對(duì)象，以人教版教材為內(nèi)容分析來(lái)源。這兩門課程在學(xué)科地位和內(nèi)容特性上具有一定的代表性，通過(guò)分析可以挖掘理科課程電子教材在交互設(shè)計(jì)方面的學(xué)科需求。

圖1 語(yǔ)文電子教材知識(shí)點(diǎn)分析

(一)數(shù)學(xué)課程電子教材中的交互知識(shí)點(diǎn)分析

對(duì)數(shù)學(xué)課程電子教材交互知識(shí)點(diǎn)的分析同樣分為義務(wù)教育學(xué)段和高中學(xué)段。義務(wù)教育階段數(shù)學(xué)課程的總目標(biāo)是從知識(shí)技能、數(shù)學(xué)思考、問(wèn)題解決和情感態(tài)度四個(gè)方面培養(yǎng)學(xué)生獲得適應(yīng)社會(huì)生活和進(jìn)一步發(fā)展所必需的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能、基本思想、基本活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)[12]。高中數(shù)學(xué)課程的總目標(biāo)是使學(xué)生在九年義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高作為未來(lái)公民所必要的數(shù)學(xué)素養(yǎng)，以滿足個(gè)人發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步的需要[13]?；趦呻A段的課程目標(biāo)，通過(guò)對(duì)教材內(nèi)容的分析形成了電子教材知識(shí)點(diǎn)分類。如下頁(yè)圖2所示，其中左邊是基礎(chǔ)教育階段交互知識(shí)點(diǎn)的分類，包括數(shù)與代數(shù)、圖形與幾何以及統(tǒng)計(jì)與概率三部分；右邊為高中階段交互知識(shí)點(diǎn)的分類，包括集合與初等函數(shù)、幾何初步、算法與統(tǒng)計(jì)、三角函數(shù)與向量、數(shù)列與不等式、邏輯用語(yǔ)與圓錐曲線等方面。這兩邊知識(shí)點(diǎn)的交互類型可進(jìn)一步歸類為數(shù)學(xué)符號(hào)與運(yùn)算符、圖形與幾何、函數(shù)與公式、算法語(yǔ)句與程序框圖、邏輯符號(hào)與曲線、思考練習(xí)等。

(二)物理課程電子教材中的交互知識(shí)點(diǎn)分析

義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)在課程內(nèi)容部分規(guī)定了物理課程的基本學(xué)習(xí)內(nèi)容和應(yīng)達(dá)到的基本要求，其中課程內(nèi)容由科學(xué)內(nèi)容和科學(xué)探究?jī)刹糠纸M成[14]。而高中課程標(biāo)準(zhǔn)則從物理一、物理二和選修模塊描述了知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)和活動(dòng)建議[15]。依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)我們對(duì)物理教材中科學(xué)內(nèi)容部分的交互知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理和分析，包括初中階段物理交互知識(shí)點(diǎn)分類和高中階段交互知識(shí)點(diǎn)分類。其中初中階段包括物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)和相互作用、能量三部分。高中階段包括運(yùn)動(dòng)的描述、相互作用與運(yùn)動(dòng)規(guī)律、機(jī)械能和能源、拋體運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)以及選修模塊中的知識(shí)點(diǎn)分類。將兩部分交互知識(shí)點(diǎn)進(jìn)一步概括總結(jié)可分為實(shí)驗(yàn)工具和儀器選擇、實(shí)驗(yàn)動(dòng)畫演示、物理現(xiàn)象圖解、知識(shí)鏈接、物理符號(hào)與公式、問(wèn)題與練習(xí)等類型。

四、電子教材寫作工具的通用交互元件設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)文理科中各類交互知識(shí)點(diǎn)的分析可以看出，盡管不同學(xué)科之間在交互知識(shí)點(diǎn)上存在差異，但在交互類型上存在共性。在對(duì)文理科各類交互類型分析的基礎(chǔ)上，我們將設(shè)計(jì)了六類電子教材通用交互元件，包括文本、圖片、幻燈片、視頻動(dòng)畫、主觀題和交互組。

(一)文本交互元件

圖2 數(shù)學(xué)電子教材知識(shí)點(diǎn)分析

文本交互是各類電子教材中的基本交互元件，主要是為學(xué)科教材中的文本知識(shí)內(nèi)容提供寫作支持，它包括文本編寫與排版、學(xué)科符號(hào)與公式、表格與圖形、內(nèi)容片斷鏈接、外部鏈接、音頻鏈接、批注提示等功能。在電子教材寫作工具管理端中通過(guò)插入文本交互元件，不僅可以編寫完成學(xué)科教材中的文本知識(shí)內(nèi)容，而且能夠建立各知識(shí)點(diǎn)之間的語(yǔ)義關(guān)系，使其能夠相互鏈接跳轉(zhuǎn)，以支持和幫助學(xué)習(xí)者更好地掌握從屬知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容。在學(xué)生端學(xué)習(xí)者與文本之間的交互操作方式有筆記、批注、書簽、點(diǎn)讀、鏈接等，以方便學(xué)習(xí)者進(jìn)行知識(shí)管理以及建立個(gè)人學(xué)習(xí)記錄。

(二)圖片交互元件

通過(guò)對(duì)前面文理科交互知識(shí)點(diǎn)的分析可以看出，圖片交互是教材中較為通用的一個(gè)片段，它能夠幫助學(xué)習(xí)者更好地理解知識(shí)內(nèi)容。圖片交互元件主要是為學(xué)科教材中的知識(shí)配圖提供支持，它包括靜態(tài)圖片和動(dòng)態(tài)圖片兩類，能夠支持不同格式的圖片導(dǎo)入。學(xué)習(xí)者與圖片之間的交互操作包括編輯、放大和縮小、旋轉(zhuǎn)、最佳顯示、適應(yīng)屏幕等方式，以方便學(xué)習(xí)者更好地瀏覽和查看圖片。

(三)幻燈片交互元件

幻燈片交互元件是為電子教材中需要插入一組意義相關(guān)聯(lián)的圖片以及課堂學(xué)習(xí)的PPT文件提供支持。在理科教材中需要一些實(shí)驗(yàn)來(lái)引導(dǎo)得出定理和規(guī)律，而這些實(shí)驗(yàn)通常需要圖片以序列的方式呈現(xiàn)以便于進(jìn)行前后對(duì)比，通過(guò)插入幻燈片交互元件可以更好地展示實(shí)驗(yàn)過(guò)程，方便學(xué)習(xí)者對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行觀察對(duì)比。此外，教師可以將課上講授的PPT文件通過(guò)幻燈片交互形式嵌入到電子教材中，以方便學(xué)習(xí)者在課下預(yù)習(xí)教師要講授的知識(shí)內(nèi)容。在學(xué)生端學(xué)習(xí)者與幻燈片之間的交互操作方式有左右滑動(dòng)、編輯、放大和縮小等方式。

(四)視頻動(dòng)畫交互元件

相對(duì)于文本內(nèi)容，視頻學(xué)習(xí)更有利于促進(jìn)學(xué)習(xí)者對(duì)概念的掌握和對(duì)知識(shí)的理解[16]。該交互元件主要是為學(xué)科教材中需要講解知識(shí)點(diǎn)的視頻和實(shí)驗(yàn)動(dòng)畫提供支持，內(nèi)容包括教學(xué)視頻、微視頻、FLASH動(dòng)畫、網(wǎng)頁(yè)動(dòng)畫等，支持AVI、FLV、WMV、MPEG、RMVB、SWF等常見(jiàn)視頻格式。在電子教材中插入視頻動(dòng)畫交互，不僅可以使學(xué)習(xí)者更深刻地理解知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)能夠記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，特別是微視頻中的交互點(diǎn)，通過(guò)視頻中設(shè)置的問(wèn)題交互及反饋結(jié)果可以查看學(xué)習(xí)者是否學(xué)習(xí)和掌握了該知識(shí)點(diǎn)[17]。在微視頻的交互點(diǎn)中，可以設(shè)置選擇題交互、填空題交互、知識(shí)點(diǎn)總結(jié)等交互形式，也可以插入一些學(xué)習(xí)工具、論壇模塊、拓展資料等，方便學(xué)習(xí)者能直接鏈接到其它學(xué)習(xí)模塊中。學(xué)習(xí)者與視頻之間的交互操作主要是點(diǎn)播、播放進(jìn)度控制、全屏、音量控制等，而在微視頻的學(xué)習(xí)過(guò)程中，還需要對(duì)彈出的知識(shí)問(wèn)題進(jìn)行回答才能學(xué)習(xí)后面的視頻內(nèi)容。

(五)主觀題交互元件

在課程教材中思考題是文理科中都需要的一類知識(shí)交互，因此我們通過(guò)設(shè)計(jì)主觀題交互元件來(lái)支持教師設(shè)計(jì)問(wèn)題交互。該交互元件包括題干、問(wèn)題答案和解析，在教師端可以對(duì)答案和解析設(shè)置是否可見(jiàn)和彈出，以便為學(xué)習(xí)者提供思考問(wèn)題的時(shí)間。學(xué)習(xí)者與主觀題之間的交互操作主要是點(diǎn)擊瀏覽按鈕下的答案和解析，為避免顯示的解析內(nèi)容進(jìn)入學(xué)生視野影響其思考，可點(diǎn)擊隱藏按鈕不顯示問(wèn)題答案和解析。

除了上述五種交互元件外，為了方便對(duì)各類交互元件的管理還需要設(shè)計(jì)交互組元件，以形成一組交互片段，從而有效地進(jìn)行內(nèi)容的結(jié)構(gòu)組織。通過(guò)交互組元件既可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)元件之間的層級(jí)交互，又可以基于前面五種類型的交互元件制作一套常用的內(nèi)容交互元件包，從而為建立學(xué)科電子教材模板提供支持。

五、電子教材寫作工具的交互功能實(shí)現(xiàn)與案例展示

在電子教材寫作工具開發(fā)過(guò)程中，我們通過(guò)兩方面的設(shè)計(jì)原則來(lái)提高用戶體驗(yàn)：一是結(jié)構(gòu)與流程設(shè)計(jì)要遵循“圖書”的隱喻和用戶的閱讀習(xí)慣；二是交互設(shè)計(jì)要遵循易辨識(shí)、易觸發(fā)的原則[18]。依據(jù)設(shè)計(jì)的電子教材通用交互元件和用戶體驗(yàn)原則，通過(guò)采用J2EE的技術(shù)路線，以Hibernate、Spring、Spring MVC等為開源框架，采用開源的MySQL底層數(shù)據(jù)庫(kù)，并將Eclipse作為集成開發(fā)環(huán)境，使用Java版的Jena Jar包進(jìn)行知識(shí)庫(kù)本體操作和推理，設(shè)計(jì)開發(fā)了電子教材寫作工具軟件，如圖3所示。該軟件包括教材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、內(nèi)容片斷編寫、交互片斷選擇和學(xué)習(xí)過(guò)程記錄等四部分功能，基于這些功能可以完成交互式電子教材內(nèi)容的編寫與制作，并記錄學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)的過(guò)程。

(一)編寫教材結(jié)構(gòu)

教材結(jié)構(gòu)包括元數(shù)據(jù)、教材大綱和內(nèi)容片斷三部分，其內(nèi)容編寫主要通過(guò)節(jié)點(diǎn)和內(nèi)容片斷來(lái)完成，如圖3中左邊模塊所示。其中元數(shù)據(jù)的內(nèi)容包括教材編寫作者、教材出版社、內(nèi)容簡(jiǎn)介、學(xué)科名稱、使用范圍、出版時(shí)間和語(yǔ)言等。教材大綱的編寫是通過(guò)添加節(jié)點(diǎn)來(lái)完成，點(diǎn)擊教材大綱可以編寫每個(gè)單元標(biāo)題，而點(diǎn)擊每個(gè)標(biāo)題則可以建立每個(gè)單元的子標(biāo)題，編寫完之后可以鎖定各個(gè)單元，避免內(nèi)容被修改。內(nèi)容片斷的作用是編寫與教材大綱相對(duì)應(yīng)的教材內(nèi)容，它與教材大綱建立聯(lián)系的方式是通過(guò)節(jié)點(diǎn)功能中的“內(nèi)容節(jié)點(diǎn)”形成對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過(guò)內(nèi)容片斷可以添加不同類型的交互片斷以編寫交互式電子教材內(nèi)容。

(二)編寫教材內(nèi)容

教材內(nèi)容的編寫是在內(nèi)容片斷編輯工作區(qū)中進(jìn)行，其操作通過(guò)兩步來(lái)完成：一是將工具面板中的交互片斷拖動(dòng)到編輯工作區(qū)中，二是在交互片斷中編寫教材內(nèi)容。其中工具面板中的交互片斷包括文本、圖片、幻燈片、視頻和主觀題等五種類型的交互，是學(xué)科教材編寫中的通用交互片斷。交互面板中的資源部分主要存儲(chǔ)教材中的各類素材，而屬性部分則是用于填寫交互片斷的基本信息。在文本交互片斷中，可以編寫教材的文本內(nèi)容并對(duì)其進(jìn)行格式排版，也可以添加外部鏈接、內(nèi)容片段鏈接、交互片斷鏈接、音頻鏈接、注釋等交互內(nèi)容。其中外部鏈接是將語(yǔ)詞鏈接到外部網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容，內(nèi)容片斷鏈接是建立本單元各部分內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)，交互片斷鏈接是實(shí)現(xiàn)不同單元之間的交互內(nèi)容鏈接。在圖片交互片斷中，可以將教材內(nèi)容中需要的圖片添加到資源庫(kù)并應(yīng)用到教材中。在幻燈片交互片斷中，通過(guò)從資源庫(kù)中導(dǎo)入多張圖片內(nèi)容可以完成幻燈片內(nèi)容的編寫。視頻交互片斷是通過(guò)從資源庫(kù)中選擇視頻添加到電子教材中。主觀題交互是通過(guò)從工具面板拖動(dòng)一個(gè)主觀題交互片斷和三個(gè)文本交互片斷來(lái)實(shí)現(xiàn)電子教材中思考題的添加，其中三個(gè)文本交互分別用于填寫思考題題干、答案和解析等內(nèi)容。在編寫教材內(nèi)容過(guò)程中，學(xué)科教師也可以進(jìn)行異步協(xié)作編寫，實(shí)現(xiàn)教材內(nèi)容的共建共享。

(三)Web端教材案例展示

電子教材寫作工具除了能夠支持不同學(xué)科內(nèi)容的編寫與制作，同時(shí)也要能支持在不同系統(tǒng)平臺(tái)中進(jìn)行閱讀[19]。為了清晰展示各個(gè)交互功能，我們以人教版高一語(yǔ)文必修一電子教材為例，對(duì)常用的Web閱讀方式進(jìn)行示例。如圖4所示，右邊展示的是電子教材中的文本和圖片交互內(nèi)容，左邊是教材目錄。圖中交互文本的地方帶有對(duì)應(yīng)的交互按鈕標(biāo)識(shí)，包含的交互知識(shí)點(diǎn)有作者介紹、字的發(fā)音、詞語(yǔ)的注釋等，文本下方是教材中的內(nèi)容配圖和視頻配樂(lè)朗誦，學(xué)習(xí)者點(diǎn)擊播放按鈕可以自行試聽(tīng)學(xué)習(xí)。

圖4 電子教材中的文本和圖片交互示例

(四)移動(dòng)端教材案例展示

在電子教材寫作工具中，我們?cè)O(shè)計(jì)開發(fā)了電子教材發(fā)行系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有終端適應(yīng)性。它是基于智能知識(shí)庫(kù)技術(shù)，能夠?qū)⑼环N內(nèi)容發(fā)布到智能手機(jī)、xPAD、筆記本電腦、PC機(jī)等多種終端設(shè)備以及Win7、Win8、Android等多種操作系統(tǒng)，且能夠自動(dòng)調(diào)整內(nèi)容以適合終端顯示。如圖5所示的是平板電腦中人教版八年級(jí)語(yǔ)文下冊(cè)《海燕》一課的電子教材內(nèi)容，圖中左邊包括教材目錄、筆記、書簽等功能，右邊是電子教材內(nèi)容。在平板電腦中，學(xué)習(xí)者不僅可以通過(guò)多點(diǎn)觸控屏幕學(xué)習(xí)教材中的各類交互內(nèi)容，而且可以在教材內(nèi)容中做筆記、添加書簽、高亮內(nèi)容等，其中筆記部分支持學(xué)習(xí)者手動(dòng)書寫、語(yǔ)音錄入、拍照?qǐng)D片等，而書簽則方便學(xué)習(xí)者標(biāo)記頁(yè)面內(nèi)容。通過(guò)多點(diǎn)觸控屏幕可增強(qiáng)學(xué)習(xí)活動(dòng)過(guò)程中的人機(jī)互動(dòng)性，給電子教材設(shè)計(jì)帶來(lái)全新的理念[20]。

圖5 平板電腦中的電子教材內(nèi)容示例

(五)電子教材內(nèi)容學(xué)習(xí)記錄

由于電子教材既可用于學(xué)生的課外學(xué)習(xí)，又可應(yīng)用于師生的課堂教學(xué)，為了更好地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)評(píng)、跟蹤記錄學(xué)習(xí)過(guò)程等[21]，我們還在電子教材寫作工具中開發(fā)了電子教材內(nèi)容學(xué)習(xí)記錄功能。它主要是對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)電子教材過(guò)程中所產(chǎn)生的交互數(shù)據(jù)進(jìn)行追蹤和記錄，并進(jìn)一步形成個(gè)人電子檔案袋[22]。該模塊能夠?qū)W(xué)生的學(xué)習(xí)次數(shù)、學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、上次學(xué)習(xí)時(shí)間、教材中交互知識(shí)點(diǎn)的觸發(fā)情況、已完成目標(biāo)數(shù)和已通過(guò)目標(biāo)數(shù)等內(nèi)容進(jìn)行記錄。在教師端可以通過(guò)點(diǎn)擊“查看學(xué)習(xí)記錄”各個(gè)學(xué)生的教材內(nèi)容情況，便于對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行過(guò)程性評(píng)價(jià)。在學(xué)生端學(xué)習(xí)者可以點(diǎn)擊“詳細(xì)學(xué)習(xí)記錄”自行查看每個(gè)單元內(nèi)容交互點(diǎn)的完成情況。通過(guò)學(xué)習(xí)記錄功能可以為實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的發(fā)展性評(píng)價(jià)提供學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)支持。

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牟智佳：在讀博士，研究方向?yàn)閿?shù)字化學(xué)習(xí)技術(shù)與環(huán)境(ambitionyt@163.com)。

武法提：教授，博士生導(dǎo)師，北京師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)，研究方向?yàn)閿?shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境與學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)(wft@bnu.edu.cn)。

2015年1月3日

責(zé)任編輯：趙興龍

The Interaction Element Design and Function Implementation of Electronic Textbook Writing Tool

Mou Zhijia,Wu Fati
(School of Educational Technology,Faculty of Education,Beijing Normal University,Beijing 100875)

The content interaction is a key feature and preferable user experience of electronic textbook related to traditional paper materials.Content analysis is conducted for interaction knowledge of arts curriculum that include Chinese and English and science curriculum that include mathematics and physics.Then we designed six kinds of general interaction elements which include text,picture,slide,video animation,subjective question and interaction group.In addition,the electronic textbook writing software was developed using J2EE technology line and open source of MySQL bottom database according to the general interaction element and user experience principle.The software include four parts function that are structural design of instruction material,content fragments written,interaction fragment selection,and learning process record.It can support cooperative written for instructors based on various terminal equipment and operating system and be displayed with adaptive terminal.Finally,the examples of electronic textbooks for the web and mobile are demonstrated respectively.

Electronic Textbook; Interaction Knowledge Point; Content Analysis; Interaction Element; Learning Record

G434

A

1006—9860(2015)08—0092—07

* 本文系2012年全國(guó)教育信息技術(shù)研究“十二五”規(guī)劃重點(diǎn)課題“電子教材基礎(chǔ)技術(shù)框架及適用性研究”(課題編號(hào)：126220694)研究成果。