大數據教學時代的來臨：電子教科書的源起、發展與展望*

謝 群，蘇詠梅，徐丹旭，何小菲

（1.浙江師范大學 教師教育學院，浙江 金華 321000；2.香港教育大學 科學與環境學系，香港 999077；3.浙江師范大學 美術學院，浙江 金華 321000；4.義烏群星外國語學校，浙江 金華 322000）

教科書在教育活動中有著舉足輕重的地位，是學生學習的媒介和依據，并深刻地影響著教師的教和學生的學。大數據時代信息技術快速融入教育，不同國家和地區的教育行政部門都將電子教科書的推廣作為學校教育信息化和深化教育改革的重要手段。電子教科書的快速發展成為學校教育信息化改革的重要內容。

一、電子教科書的源起

所謂電子教科書，又稱數字化教科書、電子教材、電子課本等，是指用數字化的手段來創作、存儲、展示學習資源，以實現并取代教科書的功能[1]。相較于紙質書籍，電子教科書的優勢體現在靈活性、吸引力、交互性、延展性、易獲取、低成本等方面[2][3]。隨著信息技術的進步以及經濟的發展，社會對多元化教育的需求更加迫切，電子教科書因此橫空出世?；仡欕娮咏炭茣脑雌饸v程，其發展主要基于以下因素：

（1）隨著個人智能電子終端的普及、云技術的推廣以及大數據的使用，學生可以隨時隨地接收大量的信息，學習不再是局限于教室范圍內的教學活動。教學活動由課內延展到課外，由一次性教育延伸到終身教育。

（2）成長于信息時代的學生，他們的學習能力和學習需求不斷發展，能夠熟練地掌握信息技術操作技能，習慣于運用網絡技術的手段來交流和分享信息，他們具備更多自主學習的意愿，也渴望能接觸到更多學習信息與途徑。電子教科書有效地適應了學生的這一學習特點，滿足并實現了他們多樣化的學習需求。

（3）在知識和社會發展都快速變革的時代，無論是學習的內容還是學習的方式都發生了巨大的變化，學生學習的目的由知識記憶轉向知識運用。電子教科書更有利于實現這一轉折性的個性化學習，有利于學生體驗并掌握更為深刻的知識。

（4）終身學習型社會的構建，改變了社會對教育的需求。社會的迅猛發展需要當下的學校課程能與社會發展的需求相結合，以滿足培養社會所需的綜合型人才的需要，并兼顧個人職業發展和提升人們生活水平的需求。這種需求擴大了教育的功能，也拓展了教育的內涵，使電子教科書成為與其他行業關系愈加緊密連接的教育平臺。

二、電子教科書的發展歷程

電子教科書的出現是三個不同領域共同發展和協同進步的結果。首先是技術的發展和進步，包括與技術相關的基礎設施、個人電腦以及其他電子終端的普及。其次是軟件和相關法律政策的完善，包括越來越多智能高效、友好便捷的軟件出現、發展和更新，以及相關保護知識產權的法律法規的完善。最后是可持續的商業發展模式與教育發展需求的融合。這三者必須統一，才能使電子教科書的涌現和推廣成為可能[4]。在此過程中，電子教科的發展經歷了三個主要階段：

1.數字化教科書的誕生：初始時期

第一部電子教材誕生在美國佛羅里達大學，它主要是通過將書本內容以掃描的方式轉換成電子形式，存儲于CD 中并放于書本的背面[4]。此舉旨在為紙質的教材提供一些額外的“東西”，提升教材的競爭力。最初的電子教科書主要是用多媒體軟件或HTML 開發的，頁面保留了紙質版的精確排版，內容則與紙質教材完全一樣。與其起源于大學相一致，大學也成為了數字化教科書最早推廣和使用的地方。

其后電子教科書的內容和形式出現了略微的改變，如紙質書在掃描轉換成電子形式的基礎上，補充了部分多媒體的學習資源。但這一時期的電子教科書與紙質的教科書并無本質的差別。只是更換了另一種方式來呈現靜態的知識，電子教材只有很小一部分能支持動態教學的內容，如一些CD 中的游戲、動畫等來實現輔助性教學。此階段數字化的教材并不具備基本的多媒體和交流功能，尤其是當教材使用PDF 格式的文檔編輯時，一些熱點鏈接不能嵌入頁面中，使用者基本不能對內容進行修改和調整。此外，初期的電子教材沒有目錄和標題集，學生不能快速找到自己想要學習的部分。因此在教學實踐中，學生往往更傾向于使用紙質教材，紙質教材也更符合他們原有的閱讀習慣，更便于進行做筆記、注釋等學習行為。

這一時期，數字化的教科書和傳統教科書在內容和功能上差別不大，教師和學生在不同類型的教科書之間轉換時障礙最小。在教學中，教師可將電子教材的內容通過投影展示在大屏幕，按照原來的教學方式進行教學，電子教材更多的是一種對紙質教科書的復制和補充。也正因如此，電子化的教科書對教師創新課堂幫助不大，也并未得到更多教師的歡迎[4]。而在基礎教育階段，電子教材也只有零星的嘗試。

2.超鏈電子教材的出現：互動性時期

電子教材的倡導者們呼吁教師應該更多地使用電子教科書，電子教科書被定義為“專業生產、高質量、媒體豐富及具有互動性的”可通過CD、網絡獲得的產品，而非那些簡單的對最新版的教材進行匆忙掃描而完成的電子化的教科書[5]。這意味著電子教科書的發展步入了功能更強大、更具特色的新階段——超鏈電子教材開始出現。與早期的電子教材相比，超鏈電子教材具備了以下一些新特點：①超鏈電子教材中設計有大量交互功能的圖表和超鏈接，豐富并拓展了傳統紙質教材的內容，打破了紙質教材的內容局限性。讀者可以由教材中的鏈接轉到該書的出版社或者專業的數據庫中，能夠隨時隨地訪問，獲得進一步的信息和資源。②這一時期的電子教材設計了豐富的多媒體展示，使得閱讀變得更加生動有趣。且這個時期的電子教材開始設置標題導航，通過標題導航和超鏈接，讀者可以對教材的內容進行快速瀏覽，并能便捷地超鏈接到教材中的相關內容。雖然此階段的電子教材在內容上與紙質教材基本一致，但是電子教材能清晰地呈現教學內容和各個章節的教學目標，方便師生閱讀和使用。③除了展示教材的內容外，電子教材還提供了學習包、評估工具、在線討論組、課外閱讀、作業指引等欄目便于教師進行教學。不論是針對學生個體還是追蹤整個班級的學習進程，教師都可以通過這些評估工具對學生的學習進行及時、有效的跟蹤，便利地反饋和歸類。學生也可以通過這些工具中的自測功能對自己的學習進行自我評估和監控。

超鏈電子教材往往是基于一定的軟件技術支持或網站平臺來實現，所以這個階段的電子教材已經逐漸擺脫了CD 的束縛。學生和教師通過軟件或指定的網站下載各個學科的電子教材。這些教材的電子頁面與紙質的課本并沒有差別，教師和學生無需轉換就可以很快地熟悉起來。

隨著電子教科書提供的信息越來越多，在傳統教學中，教師的工作主要是制定教學目標、設計教學活動，考慮如何引導學生進入學習內容，評估學習成效和引導師生互動、生生溝通，其有效性受到時間和空間的限制。而當教師處于信息豐富而又便利的電子教材資源之中時，借助“超鏈接”功能，教師由知識的權威或信息的提供者，變成了學生學習環境的設計者和促進學生批判分析和使用信息的引導者。教師在課堂中的角色也逐漸發生變化，打破了教學時效的時空限制。

3.多樣化互動式電子教材：電子教科書“熱帶叢林”時代

從類型來看，這一時期的電子教科書主要有三種類型：基于App 或其他應用程序的多媒體電子教科書、有特定載體要求的電子教科書以及開放式在線電子教科書。從操作系統來看，不僅有適合Windows 操作系統的，也有Mac 系統的電子教科書，如Google 公司和Apple 公司開發的特定教育工具，如文本編輯器（Text Editor）、數據管理（Data Management）、課程制作者（Course Builder）、講座下載（Lectures Download）等。從格式上來看，有數十種不同的電子格式，其中TEXT、HTML、CHM、PDF 和EPUB 是最常用的幾種格式[3]，且各種格式不斷地更新、完善并走向標準化。以EPUB 為例，現在已經發展到了EPUB3.0，相比前幾代產品，EPUB3.0 不論是在互動性還是其他輔助功能上都比前幾代產品更強大。美國、韓國等都將EPUB3.0 作為電子教科書的出版標準進行推廣。

在繼承和保留了前一階段電子教材一些特點的基礎上，這一階段的電子教材內涵更豐富、形式更多元、功能更強大，其主要特征如下：

（1）更加注重知識的互動性

很多電子教科書允許更多地使用互動性和嵌入式媒體。教材成為教師和學生之間通信、留言、評論和反饋的平臺。師生之間、生生之間互相分享各種資料。教師可以借助電子教材的平臺，來指定學生分享信息。教師之間也可以在電子教科書的平臺上討論和探究問題。為了使教材能夠更好地更新，更多的電子教材編排者甚至鼓勵教師與學生對教材內容和其他資料進行評估，并與教材編寫者和開發者進行溝通[6]。這些特性為師生、生生、教材開發者之間共同創造、共同分享提供了機會，使學習更具社交性，參與感更強[7]。

（2）操作功能更加強大

新一代的電子教科書開發了文本編輯的功能，并整合視頻、動畫、模擬以及插圖和設計等先進技術，如內置詞典、音頻、視頻、交互式模擬軟件等以提升教材內容的可讀性。同時，將測試問題、練習、期刊、調查、協作軟件插入到電子教科書中，更加有助于教師的教和學生的學。此外，互動式電子教科書還具有一些新的特點，諸如自動優化排版、允許插入任何圖標、方程式等非文字內容等。電子教科書也具備了突出顯示、添加便條的功能，方便學生對學習內容進行標注，并在數字文本中嵌入了廣泛的技術增強項目（TEI）和在線輸入項目，幫助教師了解學生已知的內容。

（3）開放的多樣性

越來越多免費閱讀和多樣化的下載電子教科書平臺出現。開放、多樣化的電子教科書平臺促使教科書的內容不斷更新，讓教師和學生可以依據各自不同的目標對其進行進一步的加工，而這些都是傳統的紙質教科書不能實現的。此外，當這些具有富媒體和互動功能的電子教科書搭配流暢觸屏的個人移動智能終端或閱讀器時，電子教科書大范圍的使用就變成了可能。師生可以在移動智能終端上隨時隨地使用教材，拓展了傳統意義上的教室內學習。各個學科的教學形式更加多樣，教學內容更加豐富、可視性更強。

在各學科電子教科書中，視頻、照片、故事以及各種各樣的活動和在線模擬實驗，可以幫助學生學習并體驗不同學科的精彩，同時也拓展了學生的視野，使他們了解并體驗到各學科在日常生活中的應用和價值。例如在Flexbook①由美國的非營利性組織“CK-12”資助并設計的，專為美國乃至全世界基礎教育階段的師生提供電子教科書和其他學習資料的一個平臺。的教學平臺上，每個學科都列出了學科內容的大綱和互動式概念圖，將單元內的所有主題組織成概念架構圖，幫助學生了解學科內概念的相關性。學生利用數位文本解釋主題概念，以選擇題自我檢測，在批判思考區進行有關主題的議題討論，通過動畫理解相關概念，在影片區觀看教師講解概念的影片。教學平臺的資源還能促進教師的專業養成，提供最新的科技知識，擬定教學計劃供教學使用。由于教學平臺強大的編輯功能，教師和學生都可以對教材進行重構。通過對教材的重構，個性化的學習環境得以建立。師生們不再僅僅是教材的使用者，而是教材的創新者，并逐漸成為參與教材重構的重要力量。

三、展望：知識無疆界

電子教科書豐富的內容打破了學校教育中學科和年級的限制，多種知識模塊和不同體系的知識可以在電子教科書中得以整合。電子教科書的使用也打破了學習的時空界限，無論何時何地，世界各地的學習者都可以在使用電子教科書的過程中，通過網絡平臺進行交流和學習。電子教科書的出現甚至模糊了教科書的界限，筆記本、書本、資料庫、教師的課堂等都可以囊括進方寸之間。

電子教科書從出現到使用，改變了傳統教科書的內涵和功能。由于能夠獲得及時更新，知識體系不再固化，電子教科書不再是知識最權威的代表，而是代表有限度的權威。但在有限度的知識權威中，電子教科書呈現出優質的內容、豐富的媒介性，加上越來越完備的技術支持，使得未來的電子教科書會讓師生擁有更好的使用體驗。

不僅如此，大數據的興起使得基于電子教科書對學生學習進行分析和預判成為可能，而這種分析和預判又使得電子教科書變得更為智能化。電子教科書可以依據學生的水平及其在使用教材中的表現，來為學生定制個性化的學習內容和學習方式。在使用電子教材時，學生對自己的學習行為有了更多的選擇權和自主權。這使得在教育領域真正意義上的個性化教學和私人定制成為可能；這甚至可能會改變已經存在了幾百年的班級授課制?；陔娮咏炭茣钠脚_，個性化教學和私人定制將會在未來的教育活動中得以實現。

不可否認，任何事物的出現、發展及其影響都會產生利弊，在使用電子教材的過程中，必須認識到電子教材本身存在的一些局限性。教材中豐富的互動功能可能會導致學生分心，成為影響學習的障礙；教材并不適用于基礎教育階段的所有學科和所有學生；有些學科還會面臨難以適用電子教科書教學的問題。更甚者由于電子教科書多媒體的音頻播放，點擊互動的便利操作，教師幾乎無需備課，甚至也不必思考如何教，原本要強化教師專業的電子教科書反而在弱化教師專業等等，這一系列問題值得我們在未來的教學活動中去探討和關注。

電腦、平板、手機等電子產品的發展，促進了電子教材從多媒體進化到富媒體。從最初的屏幕投影到電腦的存儲、展示和現在普遍使用的移動便攜閱讀，從靜態形式升級為交互式，從CD 形式到文本添加超鏈接，再到各種交互功能的完善，電子教材的發展正走向優質、開放、互動、便捷和普適的多元時代。在未來隨著技術的進步，電子教科書的功能會越來越強大，使用也會更加廣泛。因材施教和個性化教學是人類幾千年來夢寐以求的教育夢想，在大數據時代電子教科書的發展和使用為這一夢想的實現提供了一種新的可能。