淺談“互聯(lián)網(wǎng)+”教育時代中小學數(shù)字教材的建設(shè)

摘要：在信息技術(shù)飛速發(fā)展的全媒體時代，教師與學生的“教與學”模式已然發(fā)生轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)紙質(zhì)教材已無法滿足當前的教學需要。數(shù)字教材的出版是適應時代潮流的舉措，也是進一步推動課程和教學改革的工具。大力推進中小學數(shù)字教材的建設(shè)，對國家教育方針政策的落實、信息化環(huán)境下的教育均衡發(fā)展，以及教學模式的變革等方面都具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：“互聯(lián)網(wǎng)+”教育；數(shù)字教材；數(shù)字出版；立體化

人工智能、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實、區(qū)塊鏈等信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，對傳統(tǒng)的教育理念和教學模式都產(chǎn)生了巨大的影響，開啟了“互聯(lián)網(wǎng)+”教育時代。2018年10月，教育部印發(fā)的《教育課程教材改革與質(zhì)量標準工作專項資金管理辦法》中提出要開展數(shù)字教材等新形態(tài)教材的研發(fā)、試點和推廣。2019年2月，國務院印發(fā)的《中國教育現(xiàn)代化2035》中強調(diào)了要加快信息化時代教育變革，建設(shè)智能化校園，統(tǒng)籌建設(shè)一體化智能化教學、管理與服務平臺。同期，國務院印發(fā)的《加強推進教育現(xiàn)代化實施方案（2018-2022年）》中提出要促進信息技術(shù)與教育教學深度融合，逐步實現(xiàn)信息化教與學應用師生全覆蓋，推動以互聯(lián)網(wǎng)等信息化手段服務教育教學全過程。

中小學教材一直都是國家意志的體現(xiàn)，也是黨和國家教育方針政策落實和優(yōu)秀文化傳承的重要載體，還是促進教育均衡發(fā)展和實現(xiàn)教育公平的有力抓手。為加快促進教育現(xiàn)代化和教育強國建設(shè)，推進新時代教育信息化發(fā)展，中小學數(shù)字教材的建設(shè)迫在眉睫。

一、建設(shè)中小學數(shù)字教材的意義

“互聯(lián)網(wǎng)+”教育時代，傳統(tǒng)紙質(zhì)教材已經(jīng)無法滿足師生多樣化、個性化的教學需求。因此，中小學數(shù)字教材的建設(shè)是符合時代潮流和發(fā)展趨勢的。中小學數(shù)字教材不僅是信息化教學的一種核心課程資源，而且已被普遍認為是中小學教材的創(chuàng)新形態(tài)，建設(shè)好中小學數(shù)字教材已成為教材發(fā)展的重要方向。

（一）彌補傳統(tǒng)紙質(zhì)教材的不足

首先，傳統(tǒng)紙質(zhì)教材都是通過文字、圖表等來表現(xiàn)其教學內(nèi)容、教學要求和教材特色，表現(xiàn)形式靜態(tài)且單一。學生對于某些生活中不熟悉或難以見到的情境，難以通過文字或圖片進行較好的理解，這給教學帶來了不少困難，使教學效果大打折扣。傳統(tǒng)紙質(zhì)教材內(nèi)容大多為理論知識，缺少操作與演練，互動性比較差，容易導致“教師教—學生學”的單向授學情況，學生缺乏參與感，容易覺得枯燥，從而喪失學習的興趣。其次，由于印張、定價以及課標的限制，傳統(tǒng)紙質(zhì)教材中提供的相關(guān)拓展閱讀資料非常有限，使得學生學到的知識比較單一，缺乏延伸，無法滿足學生進一步學習和自主探究的需求，不利于學生的差異化、個性化的發(fā)展。此外，傳統(tǒng)紙質(zhì)教材中所列舉的案例都具有一定的時效性，而教材的修訂周期一般比較長，從而不能及時對案例進行更新，內(nèi)容變得陳舊，甚至已經(jīng)是被時代所淘汰的，這使得學生不能接觸到最新最前沿的學科發(fā)展動態(tài)。例如，2003版高中物理教材，到2017年才根據(jù)新課標進行修訂，當神舟十一號都順利發(fā)射時，有些教材的相關(guān)案例還是神舟八號發(fā)射成功。

數(shù)字教材具有富媒體性、交互性、及時性等諸多特點，在內(nèi)容呈現(xiàn)上不受介質(zhì)束縛，無需考慮內(nèi)容的篇幅，可以無限外延。對于一些抽象的內(nèi)容，數(shù)字教材可以更具象化地展現(xiàn)，使教學效果大大提高。因此，建設(shè)數(shù)字教材可以有效地彌補傳統(tǒng)紙質(zhì)教材的不足。

（二）適應“教與學”模式轉(zhuǎn)變的需求

在傳統(tǒng)教學中，紙質(zhì)教材一直擁有很高的權(quán)威性，許多教師都將紙質(zhì)教材奉為“圣經(jīng)”，在進行教學設(shè)計和組織教學活動時都將教材作為基本的依據(jù)。“互聯(lián)網(wǎng)+”教育時代，信息化技術(shù)的飛速發(fā)展和學生學習方式的改變都對教師的教學方式提出了新的要求。紙質(zhì)教材已經(jīng)滿足不了教師教學方式改變的需求，教師需要教材能提供更加豐富、更高質(zhì)量的教學資源，方便其高效地進行教學設(shè)計和組織教學活動。

當前的中小學學生都是在互聯(lián)網(wǎng)中成長，擁有使用互聯(lián)網(wǎng)的天然基因，互聯(lián)網(wǎng)在他們的學習與生活中扮演著重要的角色。這一代學生學習的渠道已經(jīng)不僅僅是課本和黑板，還有手機和平板電腦。他們的閱讀習慣發(fā)生了翻天覆地的變化，并且具有較強的自學能力和獨立思考能力，懂得從互聯(lián)網(wǎng)中攫取學習資源，傳統(tǒng)的“教師講—學生聽”的教學方式和形式單一、內(nèi)容陳舊的紙質(zhì)教材已經(jīng)無法滿足他們的學習需求。面對教師和學生“教與學”模式的轉(zhuǎn)變，建設(shè)數(shù)字教材將是適應時代潮流的舉措。

（三）推進教育均衡發(fā)展的實現(xiàn)

中小學教材是推進教育均衡發(fā)展的有機載體。雖然不同地區(qū)的教材都是根據(jù)同一課程標準編寫，知識內(nèi)容基本雷同，但是教學的效果很大程度上受制于教師對教材的解讀。因此，不同地區(qū)、不同學校的教師資源的差異，是影響教育均衡發(fā)展的主要矛盾。此外，由于經(jīng)濟發(fā)展水平和師資水平的差異，不同地區(qū)教師的信息化教學水平和數(shù)字教學資源的應用存在著“數(shù)字鴻溝”，這也是影響教育均衡發(fā)展的因素。中小學數(shù)字教材作為基礎(chǔ)教育的資源和應用，一旦廣泛推廣，將有效消除各地區(qū)和各校之間的“數(shù)字鴻溝”，從而促進教育均衡發(fā)展。不同地區(qū)的教師和學生都可以無差別地從數(shù)字教材中獲取各類優(yōu)質(zhì)資源，從而緩解不同地區(qū)之間教育資源的不平衡性。由于互聯(lián)網(wǎng)提供了便捷的資源共享渠道，發(fā)達地區(qū)的先進教學理念和優(yōu)秀名師的教學技能、教學資源都可以與其他地區(qū)的教師與學生分享，從而有效縮小各地區(qū)教師資源不均衡的程度，促進教育公平。

二、“互聯(lián)網(wǎng)+”立體化數(shù)字教材

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向?qū)拵Щ投嗝襟w化方向迅猛發(fā)展，大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新一代信息化技術(shù)加速投入使用，這將為建設(shè)高質(zhì)量數(shù)字教材帶來有力的技術(shù)支撐。綜合紙質(zhì)教材的使用屬性和文化屬性，筆者認為基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的立體化數(shù)字教材將是“互聯(lián)網(wǎng)+”教育時代下中小學數(shù)字教材出版的趨勢。

（一）“互聯(lián)網(wǎng)+”立體化數(shù)字教材概述

如圖所示，“互聯(lián)網(wǎng)+”立體化數(shù)字教材是以紙質(zhì)教材為基礎(chǔ)，以素材庫、試題庫、全媒體庫等數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)支撐，以大數(shù)據(jù)、云計算、AR、VR、5G等信息技術(shù)為技術(shù)支撐，將紙質(zhì)教材的知識體系和教學設(shè)計進行重構(gòu)，最后通過圖像識別技術(shù)將紙質(zhì)教材與多形態(tài)的富媒體資源相關(guān)聯(lián)，形成能滿足信息化、智能化環(huán)境下教學、學習、練習、測評、管理等全部教學活動的立體化數(shù)字教材。

“互聯(lián)網(wǎng)+”立體化數(shù)字教材將富媒體資源儲存在云端，教師和學生可以隨時隨地利用手機或平板等移動終端來識別預置在紙質(zhì)教材中的識別碼（文字或圖片），快捷地從云端獲取海量的教學資源，實現(xiàn)書網(wǎng)互動、立體化閱讀、助學助教的效果，從而滿足學生追求個性化學習和教師提升自身教學水平的需求。

（二）“互聯(lián)網(wǎng)+”立體化數(shù)字教材的優(yōu)勢

“互聯(lián)網(wǎng)+”立體化數(shù)字教材保持著紙質(zhì)教材的規(guī)范性和權(quán)威性，同時又具有智能移動終端的優(yōu)勢。在內(nèi)容呈現(xiàn)上不受介質(zhì)束縛，豐富了內(nèi)容呈現(xiàn)的形態(tài)，同時又突破了以往教與學活動限制，在學校課堂的有限時空，實現(xiàn)人人、時時、處處可學，從而達到泛在學習。

1.內(nèi)容具有豐富性和強交互性

“互聯(lián)網(wǎng)+”立體化數(shù)字教材利用信息技術(shù)可將教材內(nèi)容以圖、文、聲、影等富媒體的形式呈現(xiàn)。對于紙質(zhì)教材中一些用純文字難以很好闡述的內(nèi)容，可利用新技術(shù)進行更為直觀的呈現(xiàn)。例如，高中物理中的“雙子星”現(xiàn)象，很多學生無法通過文字領(lǐng)悟雙子星之間是如何運轉(zhuǎn)的。那么，可以借助增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)或虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)對此現(xiàn)象進行重現(xiàn)，學生即可直觀地觀察到雙子星的運轉(zhuǎn)情況。此外，借助移動互聯(lián)網(wǎng)和媒體還可以實現(xiàn)教材與讀者的動態(tài)交互，彌補了紙質(zhì)教材只能靜態(tài)閱讀的缺陷。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，還能實現(xiàn)教材界面展示的多樣化和立體化，同時實現(xiàn)更具深度的交互設(shè)計，從而滿足學生個性化、自主性和實踐性的學習要求，最大限度地滿足教學需求。

2.內(nèi)容開放可實時更新

借助互聯(lián)網(wǎng)海量性、開源性的特征，“互聯(lián)網(wǎng)+”立體化數(shù)字教材可以突破傳統(tǒng)紙質(zhì)教材封閉的模式，實現(xiàn)人機、人人的動態(tài)交互，打通資源共享的渠道，使資源由量變逐漸產(chǎn)生質(zhì)變。傳統(tǒng)紙質(zhì)教材由于受到各種因素的制約，修訂周期一般比較長，部分資料和數(shù)據(jù)會出現(xiàn)陳舊過時，并且不能及時反映學科的最新進展。“互聯(lián)網(wǎng)+”立體化數(shù)字教材可通過對存放在云端的關(guān)聯(lián)資源進行實時更新來解決這些問題，并且大大降低修訂成本。例如，當教材的某些內(nèi)容需要更換或者淘汰時，在紙質(zhì)教材修改受限的情況下，可通過云端進行注釋說明或更改。

3.為精準教學提供有效依據(jù)

教師通常需要靠分析學生測評結(jié)果的數(shù)據(jù)來獲知課堂的教學效果，目前比較常用的測評數(shù)據(jù)是靜態(tài)評價數(shù)據(jù)。靜態(tài)評價是通過分析單次測評數(shù)據(jù)來獲知結(jié)果，數(shù)據(jù)使用范圍小，偶然性較高，分析結(jié)果精準度有限。“互聯(lián)網(wǎng)+”立體化數(shù)字教材可實現(xiàn)實時記錄學生的學習軌跡和各種測評數(shù)據(jù)，使教學效果能得到即時反饋，并且運用大數(shù)據(jù)技術(shù)還能對學生的測評和反饋進行連續(xù)跟蹤、管理和分析，從而給出比較準確的教學效果分析，甚至提供有針對性的教學方案，為教師精準教學提供有力的支持。

4.為出版社積累大量用戶數(shù)據(jù)

出版社雖然作為傳統(tǒng)紙質(zhì)教材的提供商，但是與教材使用者基本是沒有建立聯(lián)接的，除了使用數(shù)量，對教材使用者的具體情況知之甚少。“互聯(lián)網(wǎng)+”立體化數(shù)字教材可以通過使用平臺或App的實名注冊來與用戶建立聯(lián)接，并且實時記錄學生的學習過程，從而積累大量的用戶數(shù)據(jù)，可為未來更加豐富的增值服務模式和傳統(tǒng)出版單位向信息服務提供商轉(zhuǎn)型奠定基礎(chǔ)。例如，出版社可通過對不同學生的學習軌跡進行數(shù)據(jù)挖掘分析，因材施教，提供相應的個性化學習服務，從而創(chuàng)造額外的經(jīng)濟效益。

三、以高中物理教材為例

中小學“互聯(lián)網(wǎng)+”立體化數(shù)字教材的建設(shè)必須以國家課程標準為研發(fā)依據(jù)，以已審定通過的紙質(zhì)教材為藍本，以發(fā)展學生核心素養(yǎng)、提高教學質(zhì)量為目標。以《普通高中課程標準（2017年版）》為依據(jù)進行修訂編寫的普通高中教科書于2019年審定完畢并開始使用。在今后一段時間內(nèi)，高中課程標準和課程結(jié)構(gòu)會相對保持穩(wěn)定，這為數(shù)字教材的建設(shè)創(chuàng)造了十分有利的基礎(chǔ)。此外，考慮到學科對信息化、智能化環(huán)境下教與學需求的迫切性，筆者選擇以高中物理數(shù)字教材為例，對中小學“互聯(lián)網(wǎng)+”立體化數(shù)字教材的形態(tài)做一個初步的探索，以期對出版同行有所啟發(fā)，達到拋磚引玉的效果。

（一）搭建數(shù)據(jù)庫與構(gòu)建平臺

由前文所知，“互聯(lián)網(wǎng)+”立體化數(shù)字教材是以紙質(zhì)教材為基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)支撐，以信息技術(shù)為技術(shù)手段，融教材、數(shù)字資源、學科工具和應用數(shù)據(jù)于一體的立體化教材。因此，高中物理數(shù)字教材的建設(shè)需要構(gòu)建一個智能化的多功能平臺來支撐。

1.搭建數(shù)據(jù)庫

構(gòu)建支撐數(shù)字教材的平臺，首先要搭建好富媒體庫、素材庫、試題庫、資料庫等數(shù)據(jù)庫。富媒體庫是將動畫、音頻、視頻、AR、VR、3D等各種多媒體資源進行統(tǒng)一管理，并根據(jù)教學活動需求進行加工制作，然后與紙質(zhì)教材相應內(nèi)容進行關(guān)聯(lián)。素材庫提供紙質(zhì)教材中出現(xiàn)以及相關(guān)的高清圖片，還有優(yōu)秀教案和PPT課件等資源并允許用戶下載和上傳共享，為教師教學提供更加便捷的服務。試題庫是將原創(chuàng)試題、全國歷年的高考真題、模擬試卷以及各大名校的期末、期中、月考等試卷的試題知識結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)延展進行全方位跟蹤管理，并提供試題搜索和組卷的功能。資料庫是對紙質(zhì)教材內(nèi)容的進一步補充和拓展，主要提供理論知識、學科史料、事實數(shù)據(jù)以及學科最新發(fā)展動態(tài)。

2.構(gòu)建平臺

支撐數(shù)字教材的平臺應當遵循當前通用瀏覽器、操作系統(tǒng)以及終端設(shè)備的技術(shù)標準，并能跨終端兼容使用，確保數(shù)字教材的規(guī)范性、適用性、易用性和靈活性。平臺主要包括終端入口、管理后臺、功能管理和資源數(shù)據(jù)庫。終端入口主要為App，也可以是小程序，教師和學生可以通過終端入口進行閱讀、操作、測試和互動。管理后臺具有安全驗證、用戶管理、資源管理、權(quán)限管理等功能，為平臺安全穩(wěn)定地運行和用戶正常使用產(chǎn)品提供有力的保障。功能管理主要為數(shù)字教材提供能滿足教、學、練、測等教學活動的一系列功能。資源數(shù)據(jù)庫主要提供數(shù)字教材制作中所用的數(shù)字資源，基本由富媒體庫、素材庫、試題庫、資源庫等數(shù)據(jù)庫提供，也可由后續(xù)用戶上傳共享提供。

（二）功能模塊設(shè)計

中小學數(shù)字教材最終呈現(xiàn)的功能與學科的知識結(jié)構(gòu)、表現(xiàn)形態(tài)、核心素養(yǎng)的培養(yǎng)以及考核要求息息相關(guān)，因此，不同學科的數(shù)字教材的功能不完全相同，以下以高中物理學科為例進行功能設(shè)計。

1.物理情境可視化

高中物理是高中階段很多學生學不好的科目之一。學好物理學科，物理思維的培養(yǎng)很重要，而物理思維的培養(yǎng)離不開對物理情境的正確理解。很多學生學不好物理，很大原因是對紙質(zhì)教材中涉及的很多物理情境的過程無法理解。高中物理教材中出現(xiàn)的多物體碰撞運動、星體相互作用、帶電粒子在復合場中的偏轉(zhuǎn)等物理情境，其過程復雜，若僅以文字說明，會對學生的理解和教師的教學帶來很大的考驗。因此，可根據(jù)物理情境的復雜程度，通過技術(shù)賦能，采用動畫、視頻、AR、VR、3D等技術(shù)手段將其過程可視化，這將更好地輔助學生的理解，從而提高教學的效果。

2.實驗操作虛擬仿真

物理實驗是物理學形成和發(fā)展的基礎(chǔ)，也是檢驗物理學理論的唯一手段，實驗操作在高中物理學習中占據(jù)著重要的位置。加強物理實驗是培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)的途徑，也是提高物理教學質(zhì)量的先決條件。物理實驗的考核也將不僅限于紙質(zhì)試卷的考核，實際操作的考核也將列入統(tǒng)一考試之中。但是，目前大多數(shù)學校實驗操作課時較少，實驗器材有限，有些偏遠地方甚至缺少實驗室，導致很多學生缺少親自動手進行實驗操作的機會。因此，高中物理數(shù)字教材可以利用AR、VR等信息技術(shù)提供虛擬仿真實驗室，讓用戶可以隨時隨地進行模擬操作，并為操作結(jié)果提供智能評分和指出操作中存在的錯誤點，讓用戶可以通過模擬操作逐漸掌握實驗操作的全部內(nèi)容。

3.智能組卷和模擬考試

高中階段面臨高考的激烈競爭，教師與學生對各樣的試題、試卷有著大量的需求，日常命制試卷占據(jù)了教師大量的時間與精力。因此，高中物理數(shù)字教材可以設(shè)計智能組卷功能，教師可以通過輸入知識點、難度、教學要求、分數(shù)等參數(shù)從試題庫中生成所需要的試卷，從而減輕教師的工作負擔，提升教學效果。新高考政策實行以后，考生必須在物理、歷史科目中選考一科，并以原始分計入高考總成績。選擇物理學科的考生，需要多次參加合格性考試和選擇性考試等各種測試。因此，高中物理數(shù)字教材還可以提供模擬考試服務，學生可以在平臺上進行在線測評，平臺可以進行自動評閱和成績分析，并給出分析報告、復習建議、推送鞏固練習卷。

4.學習軌跡分析

高中物理數(shù)字教材還可以對學生全方位的學習軌跡進行詳細的采集，并運用大數(shù)據(jù)手段分析學生的學習習慣和學習情況，并進行個性化分析，提供獨一無二的分析報告。教師可以通過分析報告實現(xiàn)因材施教，對癥下藥，使教學更加生動，提升教學效果。學生可以通過分析報告了解自身知識的薄弱點，并進行針對性的復習，提高學習的效果。

四、結(jié)束語

本文所指的中小學數(shù)字教材是以經(jīng)國家教育行政部門審定通過的國家課程教科書為內(nèi)容基礎(chǔ)的。因此，中小學數(shù)字教材的編寫還是以編寫紙質(zhì)教材的原出版單位為主體，可再吸納具有數(shù)字教材和信息化研究經(jīng)驗的專業(yè)人員或技術(shù)單位加入。

在“互聯(lián)網(wǎng)+”教育背景下，中小學紙質(zhì)教材出版社必須要盡快完成數(shù)字出版轉(zhuǎn)型，要建構(gòu)高效的數(shù)字出版產(chǎn)業(yè)鏈，建立有效的運營模式。出版社在中小學數(shù)字教材建設(shè)中，需要從構(gòu)建滿足教、學、練、測、評、管等全部教學活動的平臺出發(fā)，加快優(yōu)秀復合型編輯的培養(yǎng)，吸納掌握信息技術(shù)的人才。只有充分儲備中小學數(shù)字教材建設(shè)所需的各類人才，才能順利推進中小學數(shù)字教材建設(shè)的進程。另外，出版社并不是在中小學數(shù)字教材建設(shè)的每一個環(huán)節(jié)、每一個領(lǐng)域都有能力涉足，應積極爭取國家的政策和各方資金的扶持，依托自身出版的專業(yè)領(lǐng)域和資源狀況，尋求適合自己并能夠優(yōu)勢互補的合作者，實現(xiàn)資源融合，打造共贏局面，合力打造“內(nèi)容+平臺+終端”三位一體化的運營模式，最終達到互利共贏。

對于教材編輯，不僅要懂得傳統(tǒng)出版，還要對數(shù)字出版和信息技術(shù)有所研究，盡快成長為優(yōu)秀的復合型編輯。在中小學數(shù)字教材建設(shè)中，編輯既要熟悉國家課程標準和紙質(zhì)教材的內(nèi)容，也要熟悉教學活動中的需求，還要了解各種信息技術(shù)。編輯需要協(xié)助作者對紙質(zhì)教材的知識體系進行規(guī)劃和重構(gòu)，還需要對數(shù)字教材內(nèi)容的交互、呈現(xiàn)方式進行設(shè)計，并同步制作各類數(shù)據(jù)庫所需的資源。

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（作者單位：廣東教育出版社）