數(shù)字教材的創(chuàng)新路徑分析

【摘 要】 近年來，我國數(shù)字出版行業(yè)取得了快速的發(fā)展，數(shù)字教材也日益受到相關(guān)部門的重視，成為各出版社數(shù)字化戰(zhàn)略中必不可少的發(fā)展重點，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了多樣化的數(shù)字教材形式。文章通過分析數(shù)字教材的發(fā)展形態(tài)和特征，并結(jié)合國內(nèi)外成功案例，淺談教材數(shù)字化發(fā)展的趨勢與創(chuàng)新形式。

【關(guān) 鍵 詞】數(shù)字教材；紙質(zhì)教材；個性化教材；大數(shù)據(jù)

【作者單位】崔磊，鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院。

【基金項目】本文系鄭州航院青年基金課題“新媒體時代高校品牌推廣研究”（課題編號：2016142003）階段性研究成果。

【中圖分類號】G237 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

比爾·蓋茨在2013年度的公開信上說過：“得益于手機、衛(wèi)星和廉價的傳感器技術(shù)，我們?nèi)缃衲軌蚋臁⒏鼫?zhǔn)確地收集和整理數(shù)據(jù)。這些新時代的‘大法官將幫助我們加速在教育、農(nóng)業(yè)及健康領(lǐng)域取得更大進(jìn)步。”事實上，在當(dāng)今社會，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是人工智能、3D打印等技術(shù)的日新月異，各行各業(yè)都發(fā)生了顛覆性的變革，教育領(lǐng)域也發(fā)生了“互聯(lián)網(wǎng)革命”。在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展下，眾多出版機構(gòu)推出全新的數(shù)字化產(chǎn)品，不僅加強了數(shù)字出版物和用戶之間的互動，還滿足了用戶的個性化需求，為學(xué)習(xí)者提供了拓展學(xué)習(xí)的體驗。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2016年全球的數(shù)字教科書占總教科書銷量的35%。受益于數(shù)字出版的發(fā)展契機，近年來教育類圖書保持高達(dá)2%的復(fù)合增長率，高于專業(yè)類圖書1.6%的增長率和大眾類圖書0.8%的增長率。世界各國領(lǐng)先的教育出版公司都在積極進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展的探索和創(chuàng)新，以期在這場數(shù)字化革命中更好地把握機遇，迎接挑戰(zhàn)。

近年來，我國數(shù)字出版行業(yè)取得了快速的發(fā)展，尤其是在經(jīng)過前期的摸索后，眾多出版社探尋出了符合自身發(fā)展的數(shù)字化出版商業(yè)模式，不僅產(chǎn)生了巨大的社會效益，同時也獲得了非常可喜的經(jīng)濟(jì)效益。以人民教育出版社為例，近幾年來，其數(shù)字出版收入增長迅猛，從2014年的1300多萬元增長到2017年預(yù)計1.3億元，增長速度驚人。根據(jù)使用對象以及具體用途，龐大的數(shù)字出版資源可以分為在線教育平臺、數(shù)字教材、服務(wù)平臺、教育資源庫、教學(xué)平臺、綜合平臺等形式，其中數(shù)字教材的占比將近20%。在數(shù)字出版發(fā)展如火如荼的當(dāng)下，數(shù)字教材也日益受到相關(guān)部門的重視，成為各出版社數(shù)字化戰(zhàn)略中必不可少的發(fā)展重點。本文將通過分析數(shù)字教材的發(fā)展形態(tài)和特征，并結(jié)合國內(nèi)外成功案例，淺談教材數(shù)字化發(fā)展的趨勢與創(chuàng)新形式。

一、數(shù)字教材的發(fā)展形態(tài)與特征

數(shù)字教材，顧名思義就是伴隨數(shù)字技術(shù)出現(xiàn)的教材，毋庸置疑，其發(fā)展形態(tài)和特征會隨著技術(shù)環(huán)境的發(fā)展而變化。筆者試圖通過分析數(shù)字教材的發(fā)展形態(tài)與特征，并結(jié)合當(dāng)下的精品教材，與出版同仁一同探討數(shù)字教材發(fā)展的趨勢。

1.以PC端和電子閱讀器的紙質(zhì)教材數(shù)字化

紙質(zhì)教材數(shù)字化，就是出版社將傳統(tǒng)的教材進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，并且將電子版的內(nèi)容加工生產(chǎn)成不同終端的文檔格式，并通過網(wǎng)絡(luò)或者其他數(shù)字介質(zhì)進(jìn)行傳播。20世紀(jì)90年代，不少出版社就采用這種操作性強的教材數(shù)字化出版模式。這種數(shù)字化出版模式以文本、圖像、圖形、音頻等為內(nèi)容，通過PC端作為硬件載體呈現(xiàn)。出版社主要通過將紙質(zhì)教材內(nèi)容進(jìn)行數(shù)字化的轉(zhuǎn)換，將數(shù)字化內(nèi)容光盤隨教材附帶，例如，大學(xué)英語教材就已經(jīng)全面實現(xiàn)紙質(zhì)教材數(shù)字化，讀者可以通過多種形式獲取數(shù)字化的教材，以滿足學(xué)習(xí)的需求。目前，隨著電子閱讀器和智能手機的快速普及，移動終端的數(shù)字教材也逐漸受到用戶的青睞，這得益于電子閱讀器方便攜帶、功耗低等優(yōu)勢。

總體而言，紙質(zhì)教材數(shù)字化具有模式簡單、成本低廉的特點，且可檢索，易于傳播，更新及時，比較適合科研文獻(xiàn)的數(shù)字化存儲、檢索與閱讀，在數(shù)字教材領(lǐng)域中取得了較好的發(fā)展。但由于教學(xué)使用的習(xí)慣問題，且媒體形式簡單，缺乏交互性，數(shù)字教材在知識呈現(xiàn)、使用體驗等方面相對于傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材并無明顯優(yōu)勢。盡管許多出版單位及研究者試圖將基于專用電子閱讀器的數(shù)字教材應(yīng)用于課堂教學(xué)以及學(xué)校教育中，但紙質(zhì)教材的數(shù)字化難以滿足課堂教學(xué)的需求。只是作為被動性滿足學(xué)生對電子版本教材需求的數(shù)字教材，所產(chǎn)生的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益都極為有限，對教學(xué)所產(chǎn)生的積極意義也較為有限，因而難以取得理想的效果。隨著數(shù)字教材的不斷創(chuàng)新發(fā)展，這一模式將會逐漸被更新的發(fā)展模式所取代。

2.基于HTML文檔及PDF的多媒體數(shù)字教材

21世紀(jì)初，隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，以HTML文檔的Web頁面為例的多媒體技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字教材中。HTML文檔相比于PDF等文檔具有較大的優(yōu)勢，能夠支持豐富的動態(tài)媒體形式，可以進(jìn)行靈活的排版布局，而且適合安裝在各類網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中，有效地支持網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和在線協(xié)作教學(xué)。多媒體數(shù)字教材多被用于繼續(xù)教育和成人教育，內(nèi)容組織與呈現(xiàn)的形式不拘泥于紙質(zhì)教材，其以讀者的需求為出發(fā)點。相比之下，在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，數(shù)字教材的排版通常要求和紙質(zhì)材料保持高度一致。此外，還有一類基于PDF的多媒體數(shù)字教材，將多媒體內(nèi)容直接嵌入PDF文檔中，這類多媒體教材主要依靠大屏幕一體機以及交互式電子白板等硬件設(shè)施進(jìn)行展示，主要面向中小學(xué)課堂教學(xué)。

多媒體數(shù)字教材可以根據(jù)教學(xué)的需求，將各種媒體資源進(jìn)行有效整合，表現(xiàn)形式以音頻、視頻等為主，形象生動地展示知識內(nèi)容，并且能夠創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，有效地提高教學(xué)活動質(zhì)量。雖然多媒體數(shù)字教材相比于紙質(zhì)教材數(shù)字化有了較大的改變，但其內(nèi)容的豐富性以及交互性仍然非常有限。在多媒體資源創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境中，教學(xué)者都能對多媒體資源的內(nèi)容進(jìn)行簡單的控制，而且這一控制是單向性的，學(xué)習(xí)者只能被動地接受多媒體資源的內(nèi)容信息，并沒有與多媒體內(nèi)容進(jìn)行交互。這與紙質(zhì)教材一樣，難以調(diào)動學(xué)習(xí)者的主動性和積極性，不能促使學(xué)習(xí)者參與并融入教學(xué)情境中。

3.基于新一代信息技術(shù)的富媒體數(shù)字教材

富媒體，即豐富的媒體。隨著信息技術(shù)的不斷升級發(fā)展，在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行傳播的形式已經(jīng)從簡單的文字和圖片，逐漸向視頻、音頻等形式發(fā)展，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、3D打印等技術(shù)的快速發(fā)展，富媒體甚至可以包括互動效果。然而，富媒體最重要的并不是能夠提供圖片、動畫、音頻等，而是能夠基于新一代的信息技術(shù)，實現(xiàn)豐富多樣的界面展現(xiàn)、深度的用戶交互、便捷的部署、及時的響應(yīng)等。富媒體與多媒體相比較，最本質(zhì)的區(qū)別在于前者能夠給用戶提供非常豐富的交互式體驗，而后者則只是注重內(nèi)容的呈現(xiàn)，以單向輸出為主。富媒體數(shù)字教材是利用腳本控制語言、媒體標(biāo)記語言等增強媒體的交互性，有機整合多種媒體資源，實現(xiàn)多種媒體數(shù)據(jù)的交換。富媒體數(shù)字教材根據(jù)終端設(shè)備的功能進(jìn)行內(nèi)容填充，并通過用戶之間的人際交互提升學(xué)習(xí)者的參與度，增加其對教材的黏性。endprint

富媒體數(shù)字教材強大的信息表現(xiàn)能力以及豐富的交互特性，可以為教學(xué)活動帶來更豐富、更真實的體驗，能夠高效整合內(nèi)容資源、服務(wù)平臺、教學(xué)工具以及終端設(shè)備，為用戶構(gòu)建自主學(xué)習(xí)情境自己和課堂環(huán)境下的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，滿足用戶的多情境學(xué)習(xí)需求。

二、數(shù)字教材的創(chuàng)新趨勢

通過對數(shù)字教材的發(fā)展形態(tài)和功能特性進(jìn)行梳理分析不難看出，數(shù)字教材隨著智能終端的不斷發(fā)展，其形態(tài)也在不斷地發(fā)生變化，從最初基于PC端的紙質(zhì)教材數(shù)字化，到能夠嵌入圖片、動畫、音頻等效果的多媒體數(shù)字教材，再到隨著智能移動終端的普及以及信息技術(shù)的快速發(fā)展而出現(xiàn)的富媒體數(shù)字教材，其功能特性也從單純的單向內(nèi)容展示朝著交互性的方向發(fā)展。近年來，隨著智能終端、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，各行各業(yè)都發(fā)生了顛覆性的變革，富媒體數(shù)字教材也越來越多地開始深度結(jié)合新一代信息技術(shù)，朝著基于豐富的體驗終端的互動式教材，以及基于大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的智慧個性化教材方向發(fā)展。

1.交互式數(shù)字教材

所謂“交互”，就是用戶與教材之間的互動。交互式數(shù)字教材不同于普通電子教材，它集成了富媒體數(shù)字教材以及移動互聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)等技術(shù)，充分利用智能終端的功能特性，為用戶提供情景化、形象化、動態(tài)化的教材內(nèi)容以及交互設(shè)計。交互式教材最大的特征是充分融合了智能終端的功能特性，為用戶提供豐富的學(xué)習(xí)體驗，包括視覺、聽覺、觸覺，甚至隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，味覺以及嗅覺都會成為數(shù)字教材開發(fā)所要融入的重要組成部分。

雖然目前國內(nèi)的交互式數(shù)字教材尚未普遍發(fā)展，但已經(jīng)有較多出版社進(jìn)行嘗試，且出現(xiàn)了不少精品教材。譬如，北京交通大學(xué)出版社自主研發(fā)的“M+BOOK移動學(xué)習(xí)平臺”，就是一種新型的數(shù)字教材形態(tài)，這一教材充分利用了圖像識別技術(shù)以及AR技術(shù)，將紙質(zhì)出版物與移動終端的媒體內(nèi)容進(jìn)行高度整合。北京交通大學(xué)出版社自主研發(fā)了圖像識別的算法，與國內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)開發(fā)商深度合作，完成了圖像識別的功能模塊。通過利用這一功能模塊，用戶只要將手機攝像頭對準(zhǔn)紙質(zhì)圖書的圖片，就可以輕松便捷地閱讀文字、瀏覽圖片、觀看視頻，甚至可以立體觀察物體的三維結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)交互。以M+BOOK版的系列之一《電力機車制動機》為例，用戶在手機上安裝M+BOOK軟件，通過軟件掃描圖書中相關(guān)的圖像，則會快速鏈接到對應(yīng)的三維立體內(nèi)容。如掃描《空氣制動閥》章節(jié)的制動閥閥體圖像，手機屏幕就會出現(xiàn)三維立體的動畫模型，跳脫了原本平面圖片的局限，用戶甚至可以通過點擊對應(yīng)的按鍵，對“閥體”進(jìn)行任意組合與拆分，大大增強了用戶的“現(xiàn)場感”，有利于提升用戶的學(xué)習(xí)體驗。不僅是AR、圖像識別等技術(shù)與數(shù)字教材進(jìn)行深度融合，當(dāng)下日趨成熟的3D打印技術(shù)也被深度應(yīng)用到數(shù)字教材的開發(fā)中。譬如，2017年 5月，新華文軒出版?zhèn)髅焦煞萦邢薰就瞥龅奈能幍乩鞟R教育探究解決方案（初中地理項目），就是嚴(yán)格按照國家的課程標(biāo)準(zhǔn)，通過AR和3D等最新技術(shù)所開發(fā)的初中地理AR教材。通過專門的APP掃描解碼后，就可以借助3D打印設(shè)備將課本中的地形圖等打印出來，這樣不僅可以有效降低教具成本，而且可以通過直觀立體的形象來增強學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。在地理學(xué)科教材中導(dǎo)入AR和3D等前沿技術(shù)，僅僅是四川教育出版社的一次初探，未來其將會陸續(xù)把技術(shù)應(yīng)用到語文、物理、化學(xué)等學(xué)科當(dāng)中。

2.個性化數(shù)字教材

每一個學(xué)生都是獨立的個體，其掌握知識的程度、學(xué)習(xí)的能力都具有鮮明的個性特征，而傳統(tǒng)的教育出版沿用的是工業(yè)化的思路和策略，出版的教材都是適用于班級授課制統(tǒng)一教學(xué)模式，滿足的是同步教學(xué)需求。即便是當(dāng)前一些多媒體教材、富媒體教材，亦不能主動收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，無法精準(zhǔn)診斷學(xué)生的學(xué)習(xí)弱點，判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)強項。因而不能有針對性地給學(xué)生推送個性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容，難以滿足異步教學(xué)需求，更無法適應(yīng)學(xué)生的差異化學(xué)習(xí)。

得益于大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算技術(shù)的應(yīng)用，我們通過建立移動學(xué)習(xí)平臺，源源不斷地采集學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，包括學(xué)生學(xué)習(xí)成果數(shù)據(jù)、作業(yè)數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)時間數(shù)據(jù)等。這些龐大的數(shù)據(jù)通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進(jìn)行高效分析后，可以準(zhǔn)確評估學(xué)生對知識的掌握程度，并進(jìn)行有針對性的教材教輔推送以及科學(xué)的指導(dǎo)。以美國麥格希教育公司與全球大型IT技術(shù)服務(wù)公司合作開發(fā)的“麥格希互聯(lián)”（McGraw-Hill Connect）移動學(xué)習(xí)平臺為例，早在2009年，“麥格希互聯(lián)”平臺就已經(jīng)建立，之后基于該平臺又建立了“智慧學(xué)習(xí)”平臺（LearnSmart program）。用戶在“智慧學(xué)習(xí)”平臺使用教科書的時候，系統(tǒng)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)功能會周期性地針對課本的內(nèi)容自動提問，學(xué)生在平臺上回答，系統(tǒng)采集學(xué)生的答案數(shù)據(jù)，有針對性地指導(dǎo)學(xué)生對尚未掌握的課本內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)。麥格希教育公司通過對美國7所高校的數(shù)據(jù)對比，發(fā)現(xiàn)“智慧學(xué)習(xí)”平臺可以更好地幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)成績。近年來，人工智能技術(shù)已經(jīng)取得了長足的發(fā)展，自動推理、機器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘都在蓬勃發(fā)展，人工智能技術(shù)結(jié)合大數(shù)據(jù)的自主學(xué)習(xí)，能夠幫助人們做出精準(zhǔn)的決策。這就意味著，隨著學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的不斷積累與分析，與“智慧學(xué)習(xí)”平臺相似的更多平臺將會被開發(fā)出來，再通過數(shù)據(jù)分析，平臺就能夠代替教師對學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和學(xué)習(xí)需求進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，并由平臺提供給學(xué)習(xí)者與之能力、水平相匹配的教材、教輔。

數(shù)字教材的形態(tài)隨著終端設(shè)備以及信息技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)生變化，相信隨著信息技術(shù)的日新月異，將會有更多的前沿技術(shù)導(dǎo)入教育領(lǐng)域，應(yīng)用到數(shù)字教材當(dāng)中，對傳統(tǒng)的教學(xué)方式進(jìn)行創(chuàng)新與變革。在不久的將來，數(shù)字教材甚至能夠?qū)崿F(xiàn)與用戶“直接對話”，而此時的教材已不是單純意義上的教材，而是智能化的數(shù)字教材。

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