數(shù)字教材形態(tài)特征的演進與未來展望

趙丙勛 竇維霞

摘? 要? 數(shù)字教材作為信息化產(chǎn)物，其形態(tài)變化也不同于紙質(zhì)教材的本質(zhì)變化，數(shù)字教材的形態(tài)反映出教育信息化的深入程度，從數(shù)字教材形態(tài)特征的演進入手，闡述分析數(shù)字教材的不同階段形態(tài)特征對于教育信息化的意義，展望未來數(shù)字教材形態(tài)特征及在信息化教學(xué)中的地位與作用。

關(guān)鍵詞? 數(shù)字教材；信息技術(shù)；教育信息化

中圖分類號：G423.3? ? 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2023）11-0001-04

0? 引言

基礎(chǔ)教育受限于自身的特殊性，其信息化水平一直較電信、金融等行業(yè)要滯后。前期，大多數(shù)信息化設(shè)備處于閑置狀態(tài)或用于基礎(chǔ)文檔處理，信息技術(shù)在中小學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用基本處于研究和演示階段，將信息技術(shù)用于常態(tài)教學(xué)的學(xué)校鳳毛麟角。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展及國家相關(guān)教育政策的不斷出臺，教育信息化建設(shè)深入推進，數(shù)字教材作為信息化教學(xué)的基礎(chǔ)，其發(fā)展也受到人們的廣泛關(guān)注。

本文分析梳理我國中小學(xué)數(shù)字教材形態(tài)發(fā)展，分析目前數(shù)字教材存在的一些問題，展望未來數(shù)字教材形態(tài)，以期為今后中小學(xué)數(shù)字教材的發(fā)展提供參考。目前，數(shù)字教材與紙質(zhì)教材相比，沒有形成權(quán)威統(tǒng)一的概念界定。廣義的數(shù)字教材泛指各種數(shù)字教學(xué)輔導(dǎo)材料，包括數(shù)字教科書、數(shù)字教輔、數(shù)字圖冊、題庫等[1]，本研究聚焦于狹義數(shù)字教材，即數(shù)字教科書或電子課本的范疇，探索我國中小學(xué)數(shù)字教材形態(tài)發(fā)展。

1? 數(shù)字教材形態(tài)的演進歷程

中小學(xué)數(shù)字教材的發(fā)展與教育信息化的應(yīng)用邏輯密切相關(guān)。在中小學(xué)課堂教學(xué)中，信息技術(shù)與課程教學(xué)的結(jié)合方式經(jīng)歷了計算機輔助教學(xué)、信息技術(shù)與課程整合、信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合三個階段[2]。不同階段對數(shù)字教材需求截然不同。對應(yīng)數(shù)字教材從載體形態(tài)的變化、內(nèi)容形態(tài)的變化到信息組織變化的轉(zhuǎn)變。

1.1? 教材載體數(shù)字化階段

從20世紀(jì)五六十年代開始一直到2000年，稱作電子音像教材的電子出版物服務(wù)于教學(xué)，主要有幾類，如幻燈片、投影膠片、錄音磁帶、電影片等，這類電子音像教材一般是紙質(zhì)教材的配套資料，把紙質(zhì)教材中的內(nèi)容以形象化的形式表現(xiàn)出來，一定程度上彌補了紙質(zhì)教材的不足。但是其本身并不具有教材的屬性，不屬于嚴(yán)格意義上的教材，是紙質(zhì)教材的從屬與配套材料[3]。2002年，以人教電書為代表的第一代數(shù)字教材出現(xiàn)，這一代數(shù)字教材采用圖片或者PDF格式呈現(xiàn)紙質(zhì)教材的圖文內(nèi)容，沒有對圖文內(nèi)容做任何的編輯處理，完全保持紙質(zhì)教材的版式，只是從紙質(zhì)載體變成電子載體，包括SD卡、U盤、光盤等。

第一代數(shù)字教材形態(tài)特征與紙質(zhì)教材基本一樣，載體變化解決了存儲和傳播方面的一些問題，對于滿足個性化學(xué)習(xí)、增強學(xué)生理解能力、提高學(xué)生思維能力來說有巨大的進步空間，數(shù)字教材的應(yīng)用場景較傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材并無實質(zhì)性的擴展，尤其在信息化課堂教學(xué)中數(shù)字教材應(yīng)有的優(yōu)勢并沒有在應(yīng)用中體現(xiàn)出來，在課堂教學(xué)中的應(yīng)用并沒有獲得較高的滿意度，也沒有收到較為理想的效果。紙質(zhì)教材依舊在課堂教學(xué)中占據(jù)主體地位。再加上電子屏對學(xué)生視力的影響，設(shè)備成本較高以及用戶的閱讀習(xí)慣等，這一代數(shù)字教材的應(yīng)用推廣不理想，很快被新一代數(shù)字教材取代。

1.2? 教材資源數(shù)字化階段

隨著信息技術(shù)和課程整合的不斷深入，在學(xué)科課堂教學(xué)中對數(shù)字教材的內(nèi)容展現(xiàn)及內(nèi)容信息組織提出新的要求，情景化的富媒體數(shù)字資源成為學(xué)科教學(xué)的強需求。伴隨這一需求出現(xiàn)大量的資源庫，提供大量的富媒體數(shù)字資源，然而，資源庫的嚴(yán)重同質(zhì)化、資源的情景性不強及缺乏再組織及生成性功能與課堂教學(xué)需求構(gòu)成一對突出的矛盾。一方面大量資源堆砌在各學(xué)校的資源庫中，另一方面教師課堂教學(xué)嚴(yán)重缺乏資源。在這種情況下，面向信息化教學(xué)，以課堂教學(xué)為主要場景，以紙質(zhì)教材內(nèi)容為藍本，融合情景創(chuàng)設(shè)、活動指導(dǎo)、互動探究、模型演示、知識拓展等情景性富媒體資源及工具為一體的新一代數(shù)字教材開始涌現(xiàn)，如圖1所示，比較有代表性的有第三代人教數(shù)字教材和外研社數(shù)字教材（網(wǎng)絡(luò)版）。這一代數(shù)字教材應(yīng)用了大量的數(shù)字媒體技術(shù)。

這一代教材的形態(tài)特征是在載體數(shù)字化的基礎(chǔ)上完成了資源富媒體化，是在紙質(zhì)教材版式的基礎(chǔ)上融合文本、圖片、音頻、視頻及交互動畫等經(jīng)過情景化設(shè)計的資源，結(jié)合各類學(xué)科工具構(gòu)建成支持信息化環(huán)境下教與學(xué)的基礎(chǔ)，富媒體資源的情景性、交互性、實時響應(yīng)比較好，比較符合教與學(xué)的實際需求，基本上能夠多終端適配。較為有效整合內(nèi)容資源、學(xué)科工具、終端設(shè)備。這一代數(shù)字教材的使用場景完成從傳統(tǒng)教學(xué)向信息化教學(xué)轉(zhuǎn)變，在某一些層面上，完成了紙質(zhì)教材無法完成的教學(xué)活動。一定程度上促進了教育信息化的發(fā)展，尤其在教育信息化和教學(xué)深度融合的大環(huán)境下，更顯得難能可貴。但是，資源及工具設(shè)計都是在紙質(zhì)教材的設(shè)計完成以后進行的，雖然后期做了很大的融合努力，實際上紙質(zhì)教材本體內(nèi)容與后續(xù)開發(fā)的資源工具并不是有機整體，實際教學(xué)應(yīng)用的時候存在兩張皮的現(xiàn)象。另外，這一代數(shù)字教材由于以紙質(zhì)教材的PDF（或圖片）為藍本設(shè)計開發(fā)，普遍不具備對內(nèi)容重新解構(gòu)和建構(gòu)的功能，無法滿足用戶組織個性化的教學(xué)服務(wù)需要，這一代數(shù)字教材有比較大的用戶群體，但用戶使用的頻率不高，未達到常態(tài)化使用的要求，處于能用或可用階段。究其原因主要有幾點：

1）沒有構(gòu)建教學(xué)業(yè)務(wù)閉環(huán)，無法與當(dāng)前大多數(shù)教育平臺兼容互通，尤其在課堂教學(xué)主場景中需要不斷切換平臺，不能順暢使用教材內(nèi)容，富媒體資源及學(xué)科工具，影響教學(xué)效果和用戶體驗；

2）缺乏場景及教學(xué)手段的設(shè)計，內(nèi)容無法解構(gòu)和建構(gòu)，不能組織個性化的教學(xué)，無法滿足差異化的教學(xué)需要；

3）數(shù)字教材便利性不足，缺乏統(tǒng)一設(shè)計，沒有實現(xiàn)教材內(nèi)容與資源工具的有效融合，沒有給教師教學(xué)減輕負擔(dān)，導(dǎo)致教師使用數(shù)字教材的意愿不強。

這個階段的數(shù)字教材的文本形式、文本結(jié)構(gòu)、信息負載、學(xué)習(xí)思維、認知過程等都在依循紙質(zhì)教材標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進行更新與延伸，能夠在教學(xué)過程中有效彌補紙質(zhì)教材靈活性不強、擴展不充分、學(xué)科界限分明、互動性不夠、學(xué)生感官調(diào)動不足的弊端[3]，為后續(xù)數(shù)字教材的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

1.3? 教材信息組織數(shù)字化階段

隨著教育信息化的不斷深入，信息技術(shù)和教育教學(xué)深度融合，要求數(shù)字教材能夠完全融入信息化教學(xué)閉環(huán)中，并與各大教育信息化平臺很好兼容，具備連接性、共享性、場景化、智能化的特點，目前，數(shù)字教材的發(fā)展步入這個階段。數(shù)字教材不同于一般的電子讀物，要體現(xiàn)三個要素，體現(xiàn)國家課標(biāo)關(guān)于知識內(nèi)容的要求、與知識點匹配教學(xué)實施的邏輯以及提供解決知識點相對應(yīng)的教學(xué)方式和手段[2]。紙質(zhì)教材無法形象提供教學(xué)情景及手段，數(shù)字教材利用信息技術(shù)可以很好地彌補這個不足。2022年版義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)明確要求：教材編寫要加強情景創(chuàng)設(shè)和問題設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)習(xí)方式和教學(xué)方式變革。充分利用新技術(shù)優(yōu)勢，探索數(shù)字教材建設(shè)[9]。新一代數(shù)字教材需要將內(nèi)容、形式及工具功能統(tǒng)一設(shè)計，使內(nèi)容、工具和功能有機結(jié)合起來，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景，并提供可以自由構(gòu)建情景教學(xué)的功能，用戶可以直接使用教材提供預(yù)設(shè)的情景手段去教學(xué)，引導(dǎo)新型教學(xué)方式變革。教師也可以利用教材提供的功能進行個性化教學(xué)情景組織。為了能夠支持課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，數(shù)字教材必須滿足兩個要求。

一是內(nèi)容的解構(gòu)和建構(gòu)功能，使教材內(nèi)容可以按照任意單位在教學(xué)中編輯重組。一個最小單位就構(gòu)成一個知識元[4]，如圖2所示，教師根據(jù)教學(xué)需要調(diào)整知識元的順序，按照自己的方式組織教學(xué)，也可以對知識元進行進一步編輯加工。

二是“強化學(xué)科之間內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系”，數(shù)字教材可以利用語義標(biāo)注建立知識元之間的知識圖譜使各學(xué)科知識之間建立聯(lián)系，促進學(xué)科內(nèi)容之間的融合，使學(xué)科知識間互相促進、資源共享。使知識內(nèi)容形成多維網(wǎng)絡(luò)化的體系結(jié)構(gòu)，從而拓展學(xué)生的視野，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

這一個階段的數(shù)字教材形態(tài)上完全脫離紙質(zhì)教材，從根本上改變了紙質(zhì)教材文本形式和文本結(jié)構(gòu)，教材從內(nèi)容表現(xiàn)形式的數(shù)字化向教學(xué)應(yīng)用的數(shù)字化轉(zhuǎn)變，教學(xué)應(yīng)用的靈活性、學(xué)科知識的融合性有了質(zhì)的提高。實現(xiàn)教材和信息技術(shù)的深度融合，起到了引導(dǎo)學(xué)習(xí)方式和教學(xué)方式變革的作用，數(shù)字教材從“核心資源”轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖滩摹薄?/p>

2? 數(shù)字教材的未來形態(tài)展望

隨著技術(shù)的進步，教育教學(xué)和信息技術(shù)的深度融合，數(shù)字教材作為數(shù)字出版中一類特殊的存在，不僅要傳播知識，同時要引導(dǎo)學(xué)習(xí)方式和教學(xué)方式的變革。未來的數(shù)字教材將一書一世界，每一本數(shù)字教材構(gòu)建一個虛擬化的學(xué)習(xí)世界，教師可以利用這個虛擬化世界組織教學(xué)，學(xué)生可以利用這個虛擬化世界自由學(xué)習(xí)。數(shù)字教材將是可軟、可硬的軟硬件結(jié)合體，數(shù)字教材通過硬件感知周圍的環(huán)境，提供開發(fā)的接入方式，可實現(xiàn)自我的進化。未來的數(shù)字教材具有的特征為：開放性、智能性[5]、進化性。

2.1? 開放性表現(xiàn)

1）使用場景的開放。強大的技術(shù)賦能使數(shù)字教材可用于各類場景，如教師備課、課堂教學(xué)、自主學(xué)習(xí)、校內(nèi)與校外聯(lián)動、線上+線下融合。正是這種超越時間、跨越距離的開放性建構(gòu)了“數(shù)字教材虛擬世界與現(xiàn)實世界”的多維學(xué)習(xí)環(huán)境。

2）開放性還表現(xiàn)在它具備多種媒介和終端呈現(xiàn)傳播及與各類教育信息化平臺無縫對接的強大功能。此外，未來的數(shù)字教材具備精準(zhǔn)獲取國內(nèi)外權(quán)威網(wǎng)絡(luò)資源、教育資源等拓展性學(xué)習(xí)、生活資料的功能，極大延展了知識與信息的邊界。

可以預(yù)見，未來數(shù)字教材開放性的深度和廣度具有無限空間[5]。

2.2? 智能性是指數(shù)字教材能夠適時為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)反饋

支持人機智能交互，同時還可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的情境變化提供適應(yīng)性服務(wù)，包含設(shè)備情境、時空情境、物理狀態(tài)情境、教學(xué)情境和學(xué)習(xí)情境。其中，設(shè)備情境支持特定資源呈現(xiàn)的設(shè)備參數(shù)，提供和參數(shù)匹配的最佳效果，如設(shè)備類型、尺寸、分辨率等；時空情境支持資源使用的最佳時間和空間；物理狀態(tài)情境指資源使用的外部物理條件，如溫度、光照強度等；教學(xué)情境指學(xué)習(xí)資源所具有和支持的教學(xué)屬性；學(xué)習(xí)情境指學(xué)習(xí)者當(dāng)前的知識狀態(tài)和學(xué)習(xí)偏好，如認知風(fēng)格、知識結(jié)構(gòu)和知識水平等。也就是說未來的數(shù)字教材會根據(jù)學(xué)習(xí)者使用的設(shè)備、學(xué)習(xí)的時間和地域、學(xué)習(xí)時外界物理環(huán)境、學(xué)習(xí)者習(xí)慣、學(xué)習(xí)者認知水平等不同提供不同的適應(yīng)性服務(wù)[6]。

2.3? 進化性是指數(shù)字教材隨用戶的貢獻、時間的演化不斷進化

持續(xù)保存用戶使用過程中的生成性信息，包括用戶的基本信息、使用的時空信息、物理環(huán)境信息、學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的互動及形成性信息等等，疊加出版社新知識的引入及原知識的更新，實現(xiàn)內(nèi)容自我更新、進化及迭代。同時數(shù)字教材還能根據(jù)學(xué)習(xí)者及學(xué)習(xí)進程提供個性化地動態(tài)發(fā)展。當(dāng)然這個進化是受到控制的受控進化。

3? 結(jié)束語

總之，教材數(shù)字化是教育領(lǐng)域的重大變革之一，是信息技術(shù)作用于教育的重要體現(xiàn)，是數(shù)字出版的一個重要課題。數(shù)字教材是教材在發(fā)展變革中的技術(shù)力量或技術(shù)化努力的結(jié)果，強調(diào)的是教材變革中的技術(shù)因素，信息技術(shù)只是手段，避免陷入技術(shù)化取向[7]。教師應(yīng)用數(shù)字教材在教學(xué)設(shè)計上較傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計產(chǎn)生本質(zhì)的變化，教學(xué)的方式有更多的選擇，顯示出由過去的靜態(tài)預(yù)設(shè)走向未來的動態(tài)生成的特征，一定程度上引導(dǎo)教育教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變。

數(shù)字教材是一種綜合了現(xiàn)代教學(xué)理論、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高度集成系統(tǒng)，同時也突破了傳統(tǒng)教材的知識體系線性、結(jié)構(gòu)單一的問題，向知識體系三維、結(jié)構(gòu)多元方向發(fā)展[8]。把一本教材真正“數(shù)字化”還有很長的路要走，需要解決一系列的技術(shù)、理念、管理、版權(quán)等問題，教材的開發(fā)者和研究者需要不斷地進行教學(xué)研究學(xué)習(xí)，理清教材在培養(yǎng)學(xué)生能力上及教師教學(xué)上應(yīng)起的作用，以教育的初衷作為出發(fā)點，進行中小學(xué)數(shù)字教材的更新迭代，時刻保持教材內(nèi)容及形式的前瞻性和與時俱進性。

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