智慧教材的功能模型建構及實現路徑

閆君子 張家軍1,

(1. 教育部人文社會科學重點研究基地 西南大學 西南民族教育與心理研究中心，重慶 400715；2.西南大學 教育學部，重慶 400715))

以智慧教育推動教育教學的創新與發展，已成為智能時代的重要趨勢。智能技術的快速發展，使人們的閱讀方式發生了重大變化。泛在化、虛擬化的閱讀方式成為智能時代人們社會生活的重要組成部分，深刻地影響著教育領域，推動教材閱讀方式的轉變與發展。在此背景下，智慧教材作為實現智慧教育的路徑之一，日益受到人們的關注。深入解讀智慧教材的意蘊，厘清智慧教材的特征，建構智慧教材的功能模型，剖析智慧教材功能模型的實現路徑，有助于更好地認識智慧教材，推動智慧教育由可能變為現實，促進學習者的全面發展。

一、意蘊解讀

智慧教材的形成與數字教材息息相關，在一定程度上是數字教材的高級形態。探究智慧教材的主要特征，有利于深化對智慧教材的理解，為探尋智慧教材的功能奠定基礎。

(一)智慧教材：數字教材發展的高級形態

20世紀90年代，計算機和網絡技術的發展帶來了教材的深度變革，數字教材應運而生。數字教材集合了“文本、圖形、圖像、動畫、音頻、視頻等多種形態，嵌入多媒體學習資源及工具，整合了產品、平臺、服務等技術支撐與服務體系”(張治等，2021)，它的發展經歷了靜態媒體數字教材、多媒體數字教材、富媒體數字教材三個階段(胡畔等，2014)。

數字教材起步時，主要作為無交互的靜態文本并繼承了電子書的特性，是“一種特殊的電子閱讀材料”(顧小清等，2012)。它借助一定的信息技術，將紙質教材的文字、圖片等內容原封不動地轉化為電子版的靜態文本，是紙質教材的鏡像版。當多媒體技術出現后，數字教材進入了多媒體數字教材發展階段，具有了弱交互特性。它“通過數字應用呈現音頻、視頻、交互和文本資源”(Woody et al.，2010)。隨著富媒體技術的出現，數字教材的發展進入了富媒體數字教材階段。在該階段，數字教材創設的是一種具有參與感和互動感的數字環境，通過多感官體驗式閱讀，使學習者獲得個性化、沉浸化的閱讀體驗，實現與學習者之間的雙向互動(陳桄等，2012)。

由此可見，數字教材自誕生以來，隨技術環境的改變經歷了“從無到有”“從單一到豐富”的發展歷程。盡管數字教材的技術體系逐漸豐富，但仍存在“基礎設施較為薄弱、內容和服務框架有待完善”(王鈺等，2020)等問題。部分數字教材“并未提供學科工具，其功能基本上都以閱讀器支持數字教材的瀏覽和使用”(王志剛，2020)，數字教材“用戶體驗質量仍然較低、功能設計不友好”(王曉晨等，2014)。以上問題不僅制約了數字教材的實踐應用，還限制了數字教材的發展。隨著智能技術的發展，以上問題有望迎刃而解。

在大數據、人工智能、物聯網等智能技術的影響下，學習環境的虛實結合、學習資源的個性化、學習工具的智能化以及學習診斷與評價的精準化，推動著數字教材逐漸向高級形態發展，智慧教材作為數字教材發展的高階形態由此應運而生。與數字教材的前三個發展階段相比，智慧教材與前三個發展階段的區別見表一。隨著智能技術在教材領域的應用，智慧教材除了具有數字教材前三個階段的特點外，還具備延伸時空環境、提供多樣資源、匹配個性化學習路徑、提供“人-資源-環境”超強交互等智能特點，具備感知、分析、診斷以及“思考”的智慧特性。由此可見，智慧教材擴展了已有認知場景，深化了當前的交互模式，能夠為學習者提供定制化和個性化的學習流程，推動教材發展進入智慧階段。

表一 數字教材發展階段比較

(二)主要特征

智慧教材是智能時代背景下數字教材發展的高級形態，以大數據、人工智能等智能技術為支撐，是滿足學習者個性化學習需求的虛實融合的智能化學習系統，主要特征如下：

1.智能性與教育性并存

智慧教材的智能性主要體現為智能技術的使用，表現為時空的智能化、手段的智能化、媒體的智能化和評價的智能化。其中，時空的智能化指智慧教材通過智能技術的使用，可以為學習者建立起全方位、多層次的感知環境，實現現實世界與虛擬世界的無縫銜接。手段的智能化指智慧教材不僅具備閱讀或提供部分資源的功能，而且可為學習者個性化的學習需求提供智能化的工具、環境等。媒體的智能化指智慧教材可通過智能技術建立學習者、學習內容與學習環境三者之間的有效連接，通過身心合一的學習促進學習者知識、身體與環境的深度交融。評價的智能化指智慧教材可形成以數據為支撐的全程精準評價，進而基于數據分析和診斷為學習者提供科學的評價(祝智庭，2016)。一言以蔽之，智慧教材時空的智能化可提升學習者的沉浸感，媒體的智能化可增加學習者的交互性，手段的智能化可提高學習者學習的自主性，評價的智能化可促進學習者的自我完善。但需認識到，智慧教材雖是教材的新形態，但其本質仍是教材，其“教育屬性是最根本的，并不因教材的形態、功能而改變”(王志剛等，2019)，仍是落實立德樹人根本任務的直接載體。由此可知，盡管智慧教材以智能技術為依托，但仍指向學習者的發展，仍具有幫助個體發現自我、實現自我、完善自我的指向性。因此，智慧教材既具有智能性，還具有教育性。伴隨智能技術的快速發展，智慧教材的各要素與功能也會隨之更新或完善，但其育人本質不會因智能技術的介入而喪失，反會因智能技術的完善不斷促進和提升學習者自主挖掘、建構個性的教育指向性，使智慧教材更加凸顯促進學習者個性化發展和自主發展的價值。

2.統一化與個性化兼顧

課程標準作為教材開發的依據，規定了不同階段、不同科目的內容，是對“教什么”的規范要求。智慧教材的開發需以課程標準為依據，以“教學中的基礎知識、基本技能、基本思想方法和基本活動經驗”(康合太等，2014)為基礎，促進所有學生的發展。但由于智慧教材是智能化的學習系統，呈現的不僅是相關資源或工具，還能讓學習者實現教材的“個人定制”，形成適合不同學習者個性化的學習路徑，使學習者感受到學習的自由與個性。但當學習者能自由地肆意定制智慧教材時，智慧教材的主體界限就被打破，使用主體也可以成為生產主體，甚至生產主體消失，進而產生生產主體、使用主體等的混亂，一定程度上導致智慧教材的“標準性和權威性被大幅瓦解。教科書將越來越頻繁地遭受挑戰和質疑甚至批判，這些挑戰、質疑和批判將會變得越來越容易”(石鷗等，2013)。因此，學習者在智慧教材中感受到的自由個性的學習需以課程標準的邊界規約為基礎，體現統一化，以個人定制體現個性化，邊界規約與個人定制相結合，使其能夠兼顧所有學習者發展的基礎上促進學習者的個體發展。

3.現實性與虛擬性相融合

智能技術與教材的融合使得智慧教材不僅是學習者學習活動的重要載體，還成為虛實融合的“數字場景”，這種數字場景即是對學習者在何地、何時、何種狀態的描繪(叢挺，2019)。戴維·索恩伯格(Thornburg，2020)提出學習場景包含四類，分別是“營火、水源、洞穴、生活”。其中，“營火”指從知識的權威者那里獲取資源進行學習，是一對多的學習模式；“水源”指社會同伴之間相互交流與學習，是多對多的學習模式；“洞穴”指學習者自身的思考和內省學習，是自我覺悟的學習模式；“生活”指學習者將前三種場景中獲得的知識在實踐中應用的學習，是從知識到應用的實踐學習模式。智慧教材的現實場景與虛擬場景相融合，不僅能夠在現實世界中實現這四種場景，還能借助智能技術實現場景的虛擬化，即“技術化營火、技術化水源、技術化洞穴、技術化生活”。“技術化營火”指搭建信息平臺，聯通不同地域、不同性別、不同年齡的學習者，形成無邊界的虛擬學習社群，使學習者在虛擬學習社群中獲得對知識的初步認知；“技術化水源”指每位學習者都是協作者，以此形成虛擬協作；“技術化洞穴”指為學習者創設促進內省的自我虛擬環境，不斷促進學習者自我修正；“技術化生活”指為學習者提供虛擬實踐環境。事實上，這四種場景無論在現實世界還是在虛擬世界，都不是相互獨立的場景，而是互相融合的過程(見圖1)。學習者依據學習需求可在現實世界與虛擬世界自由切換，自由選擇進入現實場景、虛擬場景或者虛實融合場景完成學習活動。

圖1 智慧教材學習場景

二、功能模型建構

《現代漢語詞典》指出，功能是“事物或方法所發揮的有力的作用、效能或者功效”(中國社會科學院語言研究所詞典編輯室，2005)。智慧教材的功能是智慧教材在教與學活動中發揮的功效，主要體現在“使用性(usability)”方面。多馬克等(Domagk & Schwartzb，2010)認為，數字教材功能的使用性可由“情境化(contextualization)、個性化(personalization)、外表化(externalizaton)”三個要素加以衡量，以此促進學習者的個性發展。結合智慧教材，其情境化指智慧教材利用智能技術為學習者提供特定情境、智能工具等基礎的學習支持；個性化指智慧教材需滿足學習者在資源、環境等方面的個性化學習需求；外表化指智慧教材可全面記錄、分析、展現學習者的學習過程。基于此，智慧教材可通過情境化發揮智慧教材對學習者學習活動的基礎支持功能、以個性化發揮其對學習者學習活動的需求滿足功能、以外表化發揮其對學習者學習過程的關鍵外顯功能。基于智慧教材的上述三項功能，本研究建構了智慧教材的功能模型(見圖2)。

圖2 智慧教材功能模型

(一)基礎支持功能：以數字孿生和智能輔助為根本

基礎支持功能是智慧教材功能模型建構的基礎層，主要為學習者提供學習活動所必須的支持條件，保障學習者學習活動的順利發生。

1.數字孿生支持功能

數字孿生是在一定的數據閉環中，“針對物理世界存在的物體，通過智能化的技術手段在數字世界建構一個一模一樣的實體(即數字孿生體)”(陳根，2020)，以此反映真實物體的狀態。因此，數字孿生支持功能指智慧教材以數據可視化的方式管理學習者復雜的學習信息，以模型語言表征并最大化利用學習過程所產生的信息價值，從而為學習者提供實時、高效的個性化智能學習路徑(Grieves，2015)。其主要功能包括提供虛實融合的高保真空間，進行數據傳輸，提供決策支持。

首先，智慧教材使用數字孿生技術可為學習者提供虛實融合的高保真空間。智慧教材通過數字孿生技術可為學習者提供無縫連接的真實和虛擬空間，使學習者在真實空間和虛擬空間之間自由切換，實現虛實空間的融合聯通。智慧教材通過創造基于真實空間的高仿真數字孿生體，可形成與真實空間高度鏡像化的數字孿生環境、資源、工具及相應的附屬物等。也就是說，數字孿生環境可為學習者提供高保真的學習場所，將不同時空的學習者依據共同的學習需求集聚在同一數字孿生環境內，使學習者在高仿真的數字孿生環境中借助數字孿生工具“實現物理實體學習內容與數字孿生學習內容間的實時關聯”(褚樂陽等，2019)，與其他學習者的跨區域、跨時空協同學習。同時，學習者在數字孿生體中獲得的學習經驗可用于真實世界，為學習者的學習活動提供更多的環境場域。

其次，智慧教材使用數字孿生技術可為師生的教與學進行數據傳輸。數據傳輸是對智慧教材中真實空間和數字孿生體內學習者學習過程的各種學習行為、學習狀態數據的實時搜集和積累，然后在學習數據的基礎上，“建立數字孿生中心作為服務器架構、數據匯總及分流的場所”(褚樂陽等，2019)，使其既能兼顧學習者學習過程產生數據的即時性和新鮮度，也能及時更新和完善智慧教材數據傳輸的各種學習數據，實現虛實空間不同數據類型之間的協同和響應，形成智慧教材的多數據融合體系，為教與學提供數據支持，發揮數據連接和傳輸的價值。

最后，智慧教材使用數字孿生技術可為教學順利開展提供決策支持。智慧教材能夠通過分析“虛實孿生體狀態數據，執行和反饋學習者對物理實體或數字孿生體的操控，對整個學習空間進行全生命周期的數據保存、分析和狀態預測”(李海峰等，2021)。事實上，智慧教材為學習者選擇適切的智能工具、精準推送學習資源、診斷和預測學習狀態等活動均由決策支持系統完成，它通過對全過程數據的動態映射和分析處理，在一系列算法的“思考”下作出相應“決策”，判別“學習者學習所處狀態、互動水平、完成學習水平及學習路徑特征的分析”(李寶等，2017)，為教師和學習者提供決策支持，幫助學習者不斷改進與完善學習路徑，實現學習路徑的個性化定制化。

2.智能輔助功能

多樣化的輔助工具是智慧教材的基礎。智能輔助功能指智慧教材能夠通過智能工具為學習者的學習活動提供多種智能支持。

第一，閱讀輔助。這主要通過智能閱讀工具滿足不同閱讀風格學習者的閱讀需要，支持學習者個性化設置閱讀內容的字體大小、行間距、屏幕亮度等，同時可依據閱讀者的認知習慣，調整內容的呈現方式和順序，為學習者提供適宜的閱讀體驗。

第二，操作輔助。它一般包含頁面、檢索、記錄、模式切換等。學習者使用智慧教材可登錄賬號，管理自己的主頁、課本及用戶中心，依據學習需求進行內容檢索、行為記錄或模式切換，基于學習過程形成個性化的學習記錄。記錄類似紙質教材的筆記，既可與教材的學習內容相分離，如形成書簽、標準、思維導圖等獨立筆記；又可與智慧教材有效整合，實現智慧教材和筆記的雙重呈現。此外，在保證智慧教材結構的基礎上，學習者能夠對教材內容、學習工具重新組合或再次選擇，自行刪除與學習內容無關的資源等。

第三，管理輔助。這主要指對智慧教材的資源管理工具、數據管理工具、學習管理工具、環境管理工具等進行管理。它使學習者對學習活動的管理不再依賴于教師、家長，而是通過智能管理輔助工具有組織地呈現、管理和評價學習者的學習活動。伴隨著Blackboard、ATutor、Dokeos、Claroline、Bodington等智能管理工具的出現(黎加厚等，2008)，智慧教材的智能管理輔助也呈現出高效、科學的特點。

(二)需求滿足功能：以資源圖譜定制和多模態深度交互為核心

需求滿足功能是智慧教材功能模型建構的中心層，主要滿足學習者學習過程中對資源和環境的個性化需求，保障學習者學習活動的順利進行。

1.資源圖譜定制功能

它指智慧教材能夠基于分析學習者已有水平形成知識圖譜，為學習者推送與之水平匹配的學習資源。一般而言，該功能主要包含學情分析和資源推送兩方面。

一是學情分析，形成知識圖譜。知識圖譜可依據“記錄的學習者學習數據和知識領域模型分解的微細知識顆粒，進行學習分析，自動評估學習者的認知、情感和動作技能等的初始水平、學習目標需求，并形成相關聯的知識圖譜”(李鳳英等，2020)，真實地反映學習者已有的學習水平和知識結構。

二是推送資源，更新知識圖譜。智慧教材在分析學習者學情的基礎上，可自動為學習者推送與學科相關或跨學科的學習資源，在保證智慧教材結構的前提下，幫助學習者依據自身興趣和學習水平選擇、優化、補充和更新學習資源，促使學習者不斷更新知識圖譜，形成屬于自己的“資源圖譜定制”。

2.多模態深度交互功能

它指智慧教材通過為學習者提供泛在無感的交互環境，實現“人-物-環境”之間的超強深度交互。學習者的學習過程可分為信息獲取、信息參與和信息創造。但在學習過程中，學習者也會使用學習工具輔助學習(Paavola & Hakkarainen，2005)。基于此，以學習者的學習過程為依據，智慧教材的交互活動可分為工具交互、尋徑交互、意會交互、創生交互四種類型(王志軍等，2015)。事實上，不論哪種交互類型，學習者的學習活動都需在智慧教材所創設的學習環境中發生，因此必然會產生“人-環境”之間的交互，同時還會涉及智慧教材中的“物”，進而構成“人-物-環境”的模態交互。

首先，智慧教材的“工具交互”指學習者在學習過程中與工具之間的交互。這是“人-工具-環境”的交互類型。智慧教材是虛實融合的泛在環境，學習者開展學習活動時可依據自身的學習需求選擇適合的虛實結合的工具操作，實現對智慧教材個性化的私人定制學習。工具交互伴隨學習者學習的整個過程，是學習者運用智慧教材進行學習的基本方式。當學習者使用虛實工具開展學習時，已形成了與虛實工具之間的交互活動。

其次，智慧教材的“尋徑交互”指學習者通過感官與所建立的搜索、標記、符號等標識之間的交互(Siemens & Conole，2011)。這是“人-標識-環境”的交互類型。在智慧教材中，學習者需通過標識獲得尋找信息的路徑，借助相關標識在海量信息中快速識別對自己有用的信息，建立特定信息節點之間的鏈接，形成聯通信息的管道，實現對有用信息的深層挖掘和吸收。這種標識交互由“外界環境的多重刺激作用引發，由認知主體的多重效應器官(眼、耳、手)產生的一系列反應動作”(趙雪梅等，2021)組成，是學習者獲取、建立外部信息的活動過程。

再次，智慧教材的“意會交互”指學習者為了獲取相應信息而參與討論的交互。這屬于“人-他人-環境”的交互類型。學習者憑借自身學習獲取的信息有限，為獲得更廣泛的信息，學習者往往自發建立以學習需求為主的虛實學習群體。不同地區、年齡、性別的學習者通過思想交流和觀點交換，形成以信息交流為支撐的學習者與他人之間的深度人際交互。

最后，智慧教材的“創生交互”指學習者進行創作的過程。該交互屬于“人-內容-環境”的交互類型。創生交互是學習者與學習內容之間的深度交互，是學習者在虛實資源環境中進行信息積累、信息參與的基礎上，經過思考產生新觀點的過程。學習者創生交互的過程是學習者“建立外部網絡(或自身實踐)與內部神經網絡(已有認知)間的緊密連接并將這種連接表征出來的過程”(王志軍等，2015)，能夠促進其內隱知識的外顯化。

(三)關鍵外顯功能：以自適應跟蹤匹配和學評融合診斷為關鍵

關鍵外顯功能是智慧教材功能模型建構的外顯層，主要記錄、展現學習者的完整學習過程，并診斷學習者的學習效果。

1.自適應跟蹤匹配功能

自適應是依據數據特征，自動調整數據以取得最佳的處理效果。自適應跟蹤服務功能指智慧教材可記錄學習者的學習數據，通過對學習者學習數據的分析和可視化呈現，自動為學習者安排最佳學習路徑。

首先，全程跟蹤學習軌跡，可視化呈現學習數據。智慧教材通過對學習者靜態或動態學習行為軌跡的全程跟蹤，搜集學習者全過程學習行為數據，從而呈現清晰的學習畫像。學習畫像能可視化呈現學習者內隱的復雜學習信息，有利于實時了解學習者的學習動態和偏好，如通過學習體驗應用程序接口技術(xAPI) 實現對學習者的“學習經歷跟蹤、學習者檔案袋記錄、學習工具優劣性識別、學習手段適合性診斷”(唐燁偉等，2015)等，獲得學習者理性、客觀、精準的學習數據。

其次，分析學習數據，匹配最佳學習路徑。智慧教材通過過濾、篩選、聚類等方法處理分析學習者的學習數據，歸類標記不同學習者的學習特征，在結合學習者學習畫像的基礎上，通過對學習數據的分析建立“學習風險預測模型，并進行個性化學習補救內容推送”(張治等，2021)。如果把學習者的學習數據比作一顆樹，那么學習者的學習畫像特征即為樹上的分枝，每一分枝代表學習者某一方面的學習偏好。基于此，學習者每進行一次學習活動，智慧教材就會自動推送與學習者學習偏好高度相似的學習路徑，同時記錄此次學習過程，優化已有的學習路徑推送，為之后精準匹配最佳學習路徑做準備。

2.學評融合診斷功能

它是“基于數字世界的教育，統籌評價集學習性和診斷性為一體，強調以多種方式促進學生主動發展的一種評價新理念”(張生等，2021)。它以過程性評價診斷學習者的學習效果，促進學習者主動學習。學評融合診斷功能通過自適應跟蹤，記錄學習者完整的學習過程并以數據形式呈現，進而基于該學習數據為學習者提供精準化的智能診斷和個性化的智能評價。該評價具有以下特征：

首先，評價主體的雙重性。智慧教材對學習者學習活動的評價不再局限于教師，還包括學生。教師可通過智慧教材實時記錄學習數據，對學習者進行實時的診斷和個性化評價；學習者也可以通過實時或完整的學習數據對自身學習過程進行自我診斷和精準評價。教師和學習者的共同評價，形成“教師-學生”雙主體的精準診斷和評價，便于學習者“及時了解自己的學習狀況，及時調節和進行自我激勵，促進自我發展、自我進步”(畢海濱等，2012)。

其次，評價過程的精準性。智慧教材打破了“現有教育評價過于注重結果，忽略學生成長和教育發展的過程”(曹培杰等，2020)的評價方式，對學習者學習活動的評價強調以“過程”為導向，通過搜集學習者學習活動的聲音、表情、行為、學習偏好等過程數據，獲取學習者的注意力、知識掌握程度、交流互動等信息，進而全面分析、科學診斷學習者的學習效果，為學習者提供精準的過程性評價。

最后，評價內容的豐富性。智慧教材在采集學習者多方面數據的基礎上，也能對學習過程進行個性化識別，通過“把握學生課堂參與、交往互動、思維狀態和課堂情感維度，扭轉課堂教學評價過分關注知識掌握、技能獲得的現狀，關注教學過程中學生的情感、態度、價值觀和核心素養的生成與培養”(吳立寶等，2021)，診斷學習者的學習效果，為學習者提供個性化評價，提高學習者在學習過程中的情感和態度投入，促進學習者的全面發展。

三、實現路徑

智慧教材功能模型的建構是為了明晰智慧教材的功能范疇，而該功能模型要得以實現，還必須探討其實現路徑，更好地促進學習者的學習活動，實現個體的全面發展。

(一)系統建構教材功能實現的標準體系

智慧教材作為未來教材的新形態，其標準化建設亟需關注。智慧教材是智能性與教育性的結合，同時又具有出版屬性。因此，智慧教材功能要得到發揮，應秉持“標準先行”的理念，系統構建教材功能實現的教育標準、技術標準和出版標準。

首先，教育標準。智慧教材盡管是智能型教材，但仍以人的發展和完善為立足點。所以智慧教材功能的教育標準首要考慮的是育人性。而要達成這一目的，智慧教材的目標確定和內容選擇與安排應遵循社會發展規律、學科發展規律和學習者的發展規律。其一，遵循社會發展規律。這要求智慧教材的編寫目的及內容的選擇與安排應符合一定社會時期內的政治、經濟、文化等社會發展需求，能夠反映“當代生活的內容”(拉爾夫·泰勒，2014)，進而使學習者通過學習智慧教材成為適應社會發展的公民。其二，遵循學科發展規律。這要求智慧教材的編寫應以學科發展規律為依據，選擇適宜的學習內容，實現智慧教材的育人功能。其三，遵循學習者的發展規律，即智慧教材的編寫要考慮學習者的身心發展規律，照顧不同發展階段的學習者、同一階段的不同學習者之間的發展水平，最大程度地促進學習者的發展。

其次，技術標準。智慧教材是融合智能技術的教材，功能包含以數字孿生和智能輔助為主的基礎支持功能、以資源定制和深度交互為主的需求滿足功能、以跟蹤匹配和學評融合為主的關鍵外顯功能。每個功能均需由不同的智能技術作為支撐，因此應建立統一的技術標準，規范智慧教材在技術的準入、選取、使用等方面的要求，使技術標準的建構更精確、靈活、高效，既能滿足智慧教材的功能需求，又操作便捷；既滿足現實需要，又考慮未來發展。

再次，出版標準。智慧教材作為智能出版物，其功能實現不僅需要建構教育標準和技術標準，還需建構出版標準。這就需要從數字出版的角度規范智慧教材的編輯出版規范，使其具有良好的“結構標準、呈現標準、發布標準、質檢標準等”(康合太等，2014)規范保障體系，全方位地為智慧教材功能的實現提供標準保護，促進教材功能的有效實現。

(二)選取適合的技術強化設施建設

智慧教材促進教與學活動通過智能技術實現(張家軍等，2021)，主要表現在以下五個方面：一是創設虛實融合的學習環境；二是提供便捷化的智能輔助支持教與學活動；三是提供多樣化的資源和呈現方式；四是改變教與學活動中人與人之間的交互方式；五是實現即時性、系統化的教與學評價。可見，智慧教材功能的實現須借助技術驅動，即通過選取恰當的技術，加強相關設施建設，使智慧教材的各功能之間互相匹配與適應，促進學習者的發展。

第一，環境支持技術。智慧教材可為學習者提供虛實結合的環境，因此環境支持技術為智慧教材數字孿生支持功能奠定了堅實的基礎。環境支持技術主要包含物聯網、第五代移動通信技術(5G)、虛擬現實等智能技術。智慧教材通過環境支持技術的應用為學習者打造高度沉浸的虛實學習環境，使學習者具有“初步參與、全神貫注、完全沉浸”(Emily & Cairns，2004)的沉浸式學習體驗。

第二，教學管理技術。它指運用智能技術對智慧教材進行輔助管理，以便充分發揮計劃、組織、協調、管理等效用，為師生的教與學過程提供便利。同時，教學管理技術還包含學科學習工具管理，使其能夠根據不同學科的特性，為師生提供操作便捷、方便靈活的教與學輔助，提升學習效果。

第三，資源獲取技術。它可滿足學習者的資源需求，支持學習者進行學習資源的創建、管理和共享，使獲取資源的模式由過去的共建向共創轉變，學習者可以根據學習需求進行資源的整合與利用(孔繁超，2019)，擴展學習者在智慧教材中的資源獲取來源，提升資源定制效率。

第四，交互支持技術。它可以實現智慧教材學習中人與人之間的深度交互，增強交互的多樣性和即時性，提升交互的程度，使師生“在交流、溝通過程中進行思想碰撞、共同建構知識、達成高階認知，促進深度學習，最終共同成長”(張靜等，2013)。

第五，數據分析技術。它通過科學、客觀地采集和分析教與學活動中的原始數據、過程數據和結果數據，幫助教師和學習者及時發現教與學活動的薄弱環節、不足之處，糾正教與學活動中的偏差，一定程度上“豐富了教師教學改進的證據支持，為學生學習提供了多樣的策略選擇，促進其有效學習過程與學習結果的產出”(李王偉等，2021)。

(三)協同多方主體形成一體化聯動機制

智慧教材建設涉及教育、技術、出版等多個領域，多領域的“跨界融合”決定了智慧教材功能的實現需各領域人員深度配合，形成聯手合作互相協同的態勢，推動智慧教材建設的多元配合，構建集“研究-編寫-審核-推廣”多方主體協同的一體化聯動機制。

首先，專門研究人員的參與。智慧教材應具備哪些功能，這些功能如何實現，需要研究人員深入開展研究。為了更好地實現智慧教材的功能，研究人員不僅要掌握教育規律、學科規律和學習者的身心發展特點，還需具備一定的技術素養。這就要充分考慮智慧教材的功能、學習者和技術三者之間的關系，從教育、技術、出版等領域遴選相關研究人員形成合力，為智慧教材的研究創設良好環境，促進智慧教材研究隊伍的建設與發展。

其次，編寫人員的參與。編寫人員決定了智慧教材功能的實現程度。智慧教材在不同階段應包含哪些資源、工具、內容等，均需編寫人員進行設計與安排。這就要確保智慧教材編寫人員的年齡結構、知識結構和工作背景等構成的合理性，鼓勵不同年齡、知識結構、工作背景的編寫人員深度合作，還要吸收、接納相關技術開發人員等融入教材編寫隊伍，提高智慧教材編寫的合理性和科學性。

再次，審核人員的參與。審核人員可判斷智慧教材的編寫目的和功能設計是否符合國家和社會的發展要求。智慧教材與紙質教材相比有很大的區別，所以應在已有教材審核隊伍的基礎上，選拔一批專門研究智慧教材的人員，建立針對智慧教材的審核機構和審核隊伍，使智慧教材的審核更具系統性、專門性，推動智慧教材的編寫、開發符合社會的發展需要，促進其實踐應用。

最后，推廣人員的參與。推廣人員能夠加快智慧教材的實踐應用及其功能實現。教師和學生對智慧教材功能的認同程度直接影響著智慧教材的推廣和發行，智慧教材的功能需獲得師生支持，從而使教育質量在和諧的氛圍中得到提升(孔凡哲等，2007)。因此，智慧教材的實踐應用及其功能實現必須依靠專業的推廣隊伍。建立高素質、專業化的智慧教材營銷隊伍，才能更好地促進智慧教材的實踐應用，推動智慧教材的廣泛使用。

(四)立足實踐應用持續完善教材功能

智慧教材的功能設計如何，能否滿足師生的實際需求，要在實踐中加以檢驗，通過“實踐-完善-再實踐”的循環迭代，促進其功能的不斷完善。在課堂教學活動中，教師和學習者是智慧教材的最終使用者和體驗者，其功能建構應以教師和學習者為服務對象，廣泛聽取教師、學習者作為使用者的意見。研究者應根據師生的反饋信息，及時了解智慧教材的功能應用情況和實現程度，發現智慧教材功能設計與開發的不足，調整和改進智慧教材的功能，優化其功能體系,提升智慧教材使用主體的用戶體驗，更好地促進智慧教材實踐的應用。