建設(shè)數(shù)字教材，助力學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)與技能提升

李鋒 熊璋

摘要：教材作為人類優(yōu)秀文化的傳播載體，其承載形式需要與時俱進。《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》頒布后，如何研制與之相適應(yīng)的數(shù)字教材就成為課程資源建設(shè)的一項重要任務(wù)。素養(yǎng)導(dǎo)向的信息科技教材應(yīng)充分發(fā)揮信息科技優(yōu)勢，通過互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)拓展教育時空，創(chuàng)新信息科技教材形態(tài);利用數(shù)字教材跟蹤、記錄、分析學(xué)生學(xué)習(xí)過程，促進學(xué)生個性化學(xué)習(xí);借助數(shù)字教材應(yīng)用中記錄的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)生成個性化學(xué)習(xí)報告和構(gòu)建學(xué)生學(xué)習(xí)畫像，促進增值學(xué)習(xí)評價的開展，推動“教—學(xué)—評”一致性實施。

關(guān)鍵詞：信息科技課程;數(shù)字教材;個性化學(xué)習(xí);綜合性評價;數(shù)字素養(yǎng)

2022年4月，教育部頒布的《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“信息科技課程標準”）明確提出，信息科技課程要培養(yǎng)學(xué)生信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任等核心素養(yǎng)，促進學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)與技能的提升[1]。為實現(xiàn)信息科技課程育人價值，落實課程標準的目標要求，加強數(shù)字教材建設(shè)，整合多種媒體類型數(shù)字資源，以數(shù)字化手段推動信息科技教育發(fā)展，就成為信息科技課程實施的一項重要任務(wù)。

一、數(shù)字教材實現(xiàn)信息科技課程教學(xué)資源多元化

教材作為人類優(yōu)秀文化的傳播載體，其承載形式需要與時俱進。互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展促進了線上線下教育深度融合，創(chuàng)生出教材建設(shè)的新形態(tài)。2020年1月，國家教材委員會印發(fā)的《全國大中小學(xué)教材建設(shè)規(guī)劃（2019—2022年）》指出，教材建設(shè)要適應(yīng)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合需要，滿足互聯(lián)網(wǎng)時代學(xué)習(xí)特性需求[2]。因此，素養(yǎng)導(dǎo)向的信息科技教材建設(shè)要充分發(fā)揮新技術(shù)優(yōu)勢，創(chuàng)新教材形態(tài)。

（一）“互聯(lián)網(wǎng)+信息科技教材”，拓展信息科技學(xué)習(xí)時空

信息科技紙質(zhì)教材受傳統(tǒng)編輯、印制流程的影響，一定程度上其內(nèi)容更新難以與數(shù)字時代的新技術(shù)、新工具發(fā)展同步，導(dǎo)致信息科技教材內(nèi)容滯后于社會需求，影響了信息科技課程改革，甚至阻礙了學(xué)生對信息科技新技術(shù)、新工具的學(xué)習(xí)。近年來，移動通信、智能終端等新技術(shù)在教育領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，加速了物理學(xué)習(xí)空間與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間的深度融合，拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)時空，推動了信息科技教育資源的多樣化發(fā)展。

因此，在教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大背景下，信息科技教材建設(shè)就應(yīng)發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)環(huán)境超越時空、實時交互、資源共享、個性化應(yīng)用的優(yōu)勢，根據(jù)信息科技教學(xué)的需要，及時更新和拓展信息科技教育資源，為學(xué)生提供符合時代發(fā)展的信息科技學(xué)習(xí)內(nèi)容。信息科技教材還應(yīng)針對學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)資源推送，創(chuàng)建“時時可學(xué)、處處能學(xué)、人人皆學(xué)”的在線學(xué)習(xí)環(huán)境，支持學(xué)生根據(jù)個人學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)風(fēng)格自定步調(diào)地開展學(xué)習(xí)活動，打破封閉式教室或紙質(zhì)教材的時空限制，促進學(xué)生跨時空合作學(xué)習(xí)的開展。

（二）“增強現(xiàn)實（AR）+信息科技教材”，豐富信息科技學(xué)習(xí)資源

受媒介條件的限制，信息科技紙質(zhì)教材主要以文字、圖片、配套光盤視頻等方式呈現(xiàn)教材內(nèi)容，學(xué)生則主要通過視覺和聽覺獲取學(xué)習(xí)信息。從學(xué)習(xí)組織方式來看，信息科技紙質(zhì)教材主要以“傳送—接受”的方式組織學(xué)生學(xué)習(xí)。盡管有些信息科技紙質(zhì)教材增加了配套光盤，體現(xiàn)出“雙通道多媒體學(xué)習(xí)原理”，為學(xué)生選擇信息、組織內(nèi)容、建構(gòu)知識創(chuàng)造了條件，但仍難以有效支撐信息科技課程標準所倡導(dǎo)的“做中學(xué)”“用中學(xué)”和“創(chuàng)中學(xué)”的課程理念。

教材資源不應(yīng)再局限于傳統(tǒng)的視聽材料，還應(yīng)通過新的技術(shù)環(huán)境與方法為學(xué)生提供體驗式、交互式、情境性的學(xué)習(xí)資源。AR技術(shù)是建立在三維計算機圖形學(xué)基礎(chǔ)之上的人機交互技術(shù)，它集交互性和想象性于一體，可以再現(xiàn)真實存在或虛擬仿真的場景，并實現(xiàn)人機交互。AR技術(shù)應(yīng)用于信息科技教材中，可把抽象的科學(xué)概念轉(zhuǎn)化為生動的交互場景。學(xué)生借助AR技術(shù)提供的感官體驗，也將從被動地接受紙質(zhì)書本知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥貐⑴c科學(xué)探究活動，在信息科技學(xué)習(xí)過程中的參與度更高、參與時間更長，產(chǎn)生“身臨其境”的學(xué)習(xí)體驗。

（三）“人工智能+信息科技教材”，強化信息科技育人功能

信息科技紙質(zhì)教材通常是在教師的傳授下進行課堂教學(xué)應(yīng)用的。但是受教師教學(xué)能力和專業(yè)水平的影響，在教學(xué)過程中，教師對信息科技教材的解讀效果也會存在差異。人工智能作為新一輪社會發(fā)展的核心驅(qū)動力，其知識圖譜、數(shù)字畫像、個性化推薦等技術(shù)推動了教材資源組織與呈現(xiàn)方式的創(chuàng)新。人工智能通過在信息科技教材建設(shè)中融入優(yōu)質(zhì)的、數(shù)字化的教師智慧，可以讓教材傳授不再受制于師資水平的差異，并能嵌入學(xué)習(xí)者模型，讓學(xué)習(xí)走向個性化，通過個性化推薦為學(xué)生提供自適應(yīng)的學(xué)習(xí)支持，為促進教育公平提供有力抓手。

通過互聯(lián)網(wǎng)、增強現(xiàn)實、人工智能等新技術(shù)的應(yīng)用，信息科技數(shù)字教材既繼承了紙質(zhì)教材的教學(xué)性、科學(xué)性、工具性等特征與屬性，也發(fā)揮出了信息科技的動態(tài)性、豐富性、交互性等優(yōu)勢，創(chuàng)造出了信息科技資源建設(shè)的新形態(tài)，賦能信息科技教育[3]。

二、數(shù)字教材助力學(xué)生信息科技課程個性化學(xué)習(xí)

素養(yǎng)導(dǎo)向的課程實施注重因材施教，關(guān)注學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)。新修訂的國家《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》[4]對課程實施提出了明確要求，強調(diào)要創(chuàng)設(shè)以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境，凸顯學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，發(fā)揮新技術(shù)優(yōu)勢，探索線上線下教學(xué)的深度融合，服務(wù)學(xué)生個性化學(xué)習(xí)。信息科技數(shù)字教材融入了互聯(lián)網(wǎng)、VR、人工智能等新技術(shù)，有助于記錄分析學(xué)生學(xué)習(xí)的全過程，精準推薦學(xué)習(xí)資源，促進學(xué)生個性化學(xué)習(xí)。主要表現(xiàn)在以下方面。

（一）跟蹤記錄學(xué)生信息科技學(xué)習(xí)過程

信息科技課程注重以真實問題或項目驅(qū)動教學(xué)，強調(diào)引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷原理運用過程、計算思維過程和數(shù)字化工具應(yīng)用過程，以此提升學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)與技能。信息科技數(shù)字教材建設(shè)與應(yīng)用可依據(jù)核心素養(yǎng)表現(xiàn)特征，有針對性地收集學(xué)生應(yīng)用信息科技解決問題的過程性數(shù)據(jù)，如解決問題設(shè)計的方案、實施步驟、數(shù)字設(shè)備類型、具體任務(wù)成果、活動時長等。這些數(shù)據(jù)為判斷學(xué)生的素養(yǎng)表現(xiàn)提供了直接證據(jù)。

（二）實時分析學(xué)生信息科技學(xué)習(xí)進展

信息科技課程依據(jù)核心素養(yǎng)和學(xué)段目標， 按照學(xué)生的認知特征和信息科技課程的知識體系，圍繞數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡(luò)、信息處理、信息安全、人工智能六條邏輯主線，設(shè)計義務(wù)教育全學(xué)段內(nèi)容模塊，組織課程內(nèi)容，體現(xiàn)出循序漸進、螺旋式上升的特點。教學(xué)過程中，為能支持學(xué)生由淺入深地持續(xù)學(xué)習(xí)，教師可借助信息科技數(shù)字教材的學(xué)習(xí)分析與數(shù)據(jù)處理功能，以可視化方式呈現(xiàn)和反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，幫助師生了解學(xué)習(xí)目標達成度，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在的問題，有針對性地指導(dǎo)和改進學(xué)習(xí)。

例如，為分析學(xué)生的素養(yǎng)表現(xiàn)特征，教師可依托數(shù)字教材為每位學(xué)生創(chuàng)建在線學(xué)習(xí)空間，按照核心素養(yǎng)的學(xué)段特征設(shè)計分析框架，并從信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任等維度分析學(xué)生的素養(yǎng)表現(xiàn)，以可視化方式反饋學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析結(jié)果。

（三）依據(jù)學(xué)習(xí)問題提供個性化學(xué)習(xí)指導(dǎo)

學(xué)生在學(xué)習(xí)信息科技的過程中難免會產(chǎn)生這樣或那樣的問題和錯誤，在對學(xué)生進行評價與檢測時，往往也會出現(xiàn)不同類型的錯題，引發(fā)教師的擔(dān)憂。教師若能分析出錯題產(chǎn)生的原因，有針對性地提供學(xué)習(xí)指導(dǎo)，便可將錯題轉(zhuǎn)化為促進學(xué)生學(xué)習(xí)的教育資源。借助信息科技數(shù)字教材，教師可為每位學(xué)生建立“在線錯題庫”，幫助學(xué)生找到個人學(xué)習(xí)的薄弱之處，有針對性地進行學(xué)習(xí)干預(yù)，達到因材施教的目的。通過“在線錯題庫”，教師可從“資源推送”“錯題抽檢”與“交流共享”等方面進行學(xué)習(xí)指導(dǎo)[5]。

“資源推送”是針對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的錯誤，教師從數(shù)字教材資源庫中找到與之相適應(yīng)的學(xué)習(xí)資源，推送給學(xué)生進行補充學(xué)習(xí)。“錯題抽檢”則是在學(xué)生階段性學(xué)習(xí)結(jié)束后，教師利用“在線錯題庫”對學(xué)生出現(xiàn)過的錯題進行再次檢測，判斷學(xué)生對知識技能的掌握情況，以確定是否繼續(xù)提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)支持。“交流共享”是針對錯誤率較高的習(xí)題，教師將相關(guān)習(xí)題推送到數(shù)字教材上的交流平臺，并在交流平臺上組織學(xué)生對錯題進行研討，或者進行面對面的講解與研討，分享解決錯題的經(jīng)驗和方法。

（四）生成個性化在線學(xué)習(xí)文檔

信息科技課程的實施效果最終是由學(xué)生的學(xué)習(xí)成果來反映的。在信息科技數(shù)字教材應(yīng)用過程中，教師可發(fā)揮其高速存儲和分類管理的技術(shù)優(yōu)勢，及時保存、整理學(xué)生的過程性學(xué)習(xí)成果。學(xué)生在使用數(shù)字教材完成學(xué)習(xí)任務(wù)后，數(shù)字教材可為每位學(xué)生實時生成一個過程性的學(xué)習(xí)文檔。通過分析個人學(xué)習(xí)文檔，學(xué)生可查漏補缺，發(fā)現(xiàn)個人學(xué)習(xí)不足，有針對性地開展補償學(xué)習(xí);教師也可以對這些學(xué)習(xí)文檔進行匯總分析，梳理學(xué)生學(xué)習(xí)成果，發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的難點，合理應(yīng)用學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，支持后期教學(xué)活動開展。

三、數(shù)字教材輔助學(xué)生信息科技學(xué)業(yè)綜合性評價

評價事關(guān)教育發(fā)展方向，有什么樣的評價指揮棒，就有什么樣的辦學(xué)導(dǎo)向[6]。《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》強調(diào)課程實施要改進教育評價，強化過程評價，探索增值評價，健全綜合評價，著力推進評價觀念、方式方法改革，提升考試評價質(zhì)量[7]。顯然，素養(yǎng)導(dǎo)向的信息科技課程評價過程，就要超越孤立的、細碎的操作性技能測試，注重真實情境中學(xué)生學(xué)習(xí)的整體表現(xiàn)，加強過程性與綜合性評價，發(fā)揮信息科技數(shù)字教材的優(yōu)勢，實時反饋學(xué)生學(xué)習(xí)目標達成情況，體現(xiàn)出“教—學(xué)—評”的一致性。

（一）分析學(xué)生信息科技學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，構(gòu)建學(xué)生學(xué)習(xí)畫像

學(xué)生學(xué)習(xí)畫像是依據(jù)學(xué)生的個人身份信息、在線交流內(nèi)容、在線學(xué)習(xí)行為以及學(xué)習(xí)結(jié)果評價等方面反映出的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，構(gòu)建出的具有“標識特征”的學(xué)生學(xué)習(xí)模型。學(xué)生學(xué)習(xí)畫像可通過分析學(xué)生應(yīng)用數(shù)字教材產(chǎn)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，描繪出學(xué)生個體和學(xué)習(xí)群體的學(xué)習(xí)信息全貌，較真實地反映出學(xué)生核心素養(yǎng)的表現(xiàn)情況。學(xué)習(xí)畫像作為學(xué)生的“虛擬代表”，較好地實現(xiàn)了對學(xué)生信息科技學(xué)習(xí)過程的觀察、記錄與分析，幫助師生準確了解學(xué)習(xí)狀況，聚焦學(xué)習(xí)問題，促進了基于過程性證據(jù)的評價。

（二）創(chuàng)建數(shù)字學(xué)習(xí)報告，真實反映學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀

數(shù)字學(xué)習(xí)報告是借助數(shù)字教材和學(xué)習(xí)平臺跟蹤并記錄學(xué)生信息科技學(xué)習(xí)過程，利用數(shù)字化工具分析和呈現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)狀況的一種學(xué)習(xí)分析報告。它能反映學(xué)生應(yīng)用數(shù)字教材學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀，分析影響學(xué)生學(xué)習(xí)的要素，并給出相應(yīng)的學(xué)習(xí)建議。數(shù)字學(xué)習(xí)報告是在學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上進行的，能較真實地反映學(xué)生個人與群體對于信息科技的學(xué)習(xí)狀況。通過數(shù)字學(xué)習(xí)報告，教師可針對學(xué)生學(xué)習(xí)中的問題，采用“問題預(yù)警”“過程監(jiān)管”和“學(xué)習(xí)激勵”等方式進行學(xué)習(xí)干預(yù)。

“問題預(yù)警”是將學(xué)生應(yīng)用數(shù)字教材的學(xué)習(xí)進度與預(yù)期學(xué)習(xí)計劃進行比對，如果學(xué)生信息科技學(xué)習(xí)內(nèi)容進展與規(guī)定內(nèi)容不符、學(xué)習(xí)表現(xiàn)出現(xiàn)異常等，在線學(xué)習(xí)報告會給出預(yù)警提示。“過程監(jiān)管”是通過數(shù)字教材記錄與描述學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時判斷和發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)問題與不足，并將此反饋給學(xué)生和指導(dǎo)教師，起到學(xué)習(xí)督促與監(jiān)管的作用。“學(xué)習(xí)激勵”是根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)進展和所取得的學(xué)習(xí)成績，給予相應(yīng)學(xué)習(xí)等級和積分鼓勵，激發(fā)學(xué)生進一步開展學(xué)習(xí)活動的積極性。

（三）關(guān)注學(xué)生自身學(xué)習(xí)的進步，促進增值性學(xué)習(xí)評價

在信息科技課程的教學(xué)過程中，教師借助數(shù)字教材的智能測試功能，可持續(xù)獲取學(xué)生不同時間段的學(xué)業(yè)成績的數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計方法或分析模型對學(xué)生不同時間點上的學(xué)業(yè)成績進行比較分析，得到學(xué)生學(xué)習(xí)成就變化的“凈效應(yīng)”，以此診斷學(xué)生個人的進步程度。

開展信息科技課程增值性學(xué)習(xí)評價，可充分發(fā)揮數(shù)字教材中的模擬演示功能，為評價活動開展創(chuàng)設(shè)問題情境，借助人機交互功能實現(xiàn)復(fù)雜學(xué)習(xí)結(jié)果的具體化，真實反映學(xué)生在解決問題過程中的核心素養(yǎng)表現(xiàn)。在保證同等素養(yǎng)表現(xiàn)水平的情況下，教師還可利用數(shù)字教材開放性的學(xué)習(xí)空間，創(chuàng)設(shè)類型多樣的評價問題情境，并利用數(shù)字教材快速存儲、數(shù)據(jù)分析、實時反饋等功能，對學(xué)生解決問題的過程進行全程追蹤，記錄學(xué)生在解決問題、設(shè)計方案、實施方案、得出結(jié)果等方面學(xué)習(xí)前后的素養(yǎng)表現(xiàn)，準確計算出學(xué)生素養(yǎng)表現(xiàn)的增值量，以此避免因?qū)W生在評價過程中的機械記憶而產(chǎn)生的虛假評價結(jié)果。數(shù)字教材還能通過電子學(xué)習(xí)報告單，及時反饋學(xué)生在學(xué)習(xí)中取得的成績以及學(xué)習(xí)過程中存在的問題與不足，指導(dǎo)學(xué)生個性化學(xué)習(xí)。利用數(shù)字教材開展信息科技增值性學(xué)習(xí)評價，可激發(fā)學(xué)習(xí)成績不良學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，讓他們感受到自己在持續(xù)進步，樹立起學(xué)習(xí)的信心;也可增強學(xué)優(yōu)生的危機意識，引導(dǎo)他們察覺到自己在學(xué)習(xí)過程中的進步程度，促使他們在良性學(xué)習(xí)競爭過程中挖掘個人的學(xué)習(xí)潛能，樹立起“不比基礎(chǔ)比進步”“不比條件比努力”的內(nèi)生教育發(fā)展觀。

當(dāng)今，信息科技正以新理念、新業(yè)態(tài)、新模式，全面融入人類的經(jīng)濟、政治、文化、社會、生態(tài)文明建設(shè)各領(lǐng)域和全過程，給人類生產(chǎn)生活帶來廣泛而深刻的影響。信息科技課程旨在幫助學(xué)生掌握數(shù)字時代的知識建構(gòu)與創(chuàng)新方法，引導(dǎo)學(xué)生在使用信息科技解決問題的過程中遵守道德規(guī)范和科技倫理。因此，信息科技課程實施過程中就要加強數(shù)字教材建設(shè)，通過信息科技手段與方法促進學(xué)生對信息科技課程的學(xué)習(xí)，提升數(shù)字素養(yǎng)與技能。

注：本文系國家社會科學(xué)基金教育學(xué)一般課題“線上線下融合的信息技術(shù)教材新形態(tài)及創(chuàng)新應(yīng)用研究”（BCA210081）的研究成果。

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（作者李鋒系華東師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)系副教授，教育部義務(wù)教育信息科技課程標準研制組核心成員;熊璋系對外經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué)信息學(xué)院院長、教授，教育部義務(wù)教育信息科技課程標準研制組組長）

責(zé)任編輯：牟艷娜