數字教材形態特征的演進與未來展望

趙丙勛 竇維霞

摘? 要? 數字教材作為信息化產物，其形態變化也不同于紙質教材的本質變化，數字教材的形態反映出教育信息化的深入程度，從數字教材形態特征的演進入手，闡述分析數字教材的不同階段形態特征對于教育信息化的意義，展望未來數字教材形態特征及在信息化教學中的地位與作用。

關鍵詞? 數字教材；信息技術；教育信息化

中圖分類號：G423.3? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2023）11-0001-04

0? 引言

基礎教育受限于自身的特殊性，其信息化水平一直較電信、金融等行業要滯后。前期，大多數信息化設備處于閑置狀態或用于基礎文檔處理，信息技術在中小學教學中的應用基本處于研究和演示階段，將信息技術用于常態教學的學校鳳毛麟角。隨著信息技術的不斷發展及國家相關教育政策的不斷出臺，教育信息化建設深入推進，數字教材作為信息化教學的基礎，其發展也受到人們的廣泛關注。

本文分析梳理我國中小學數字教材形態發展，分析目前數字教材存在的一些問題，展望未來數字教材形態，以期為今后中小學數字教材的發展提供參考。目前，數字教材與紙質教材相比，沒有形成權威統一的概念界定。廣義的數字教材泛指各種數字教學輔導材料，包括數字教科書、數字教輔、數字圖冊、題庫等[1]，本研究聚焦于狹義數字教材，即數字教科書或電子課本的范疇，探索我國中小學數字教材形態發展。

1? 數字教材形態的演進歷程

中小學數字教材的發展與教育信息化的應用邏輯密切相關。在中小學課堂教學中，信息技術與課程教學的結合方式經歷了計算機輔助教學、信息技術與課程整合、信息技術與教育教學深度融合三個階段[2]。不同階段對數字教材需求截然不同。對應數字教材從載體形態的變化、內容形態的變化到信息組織變化的轉變。

1.1? 教材載體數字化階段

從20世紀五六十年代開始一直到2000年，稱作電子音像教材的電子出版物服務于教學，主要有幾類，如幻燈片、投影膠片、錄音磁帶、電影片等，這類電子音像教材一般是紙質教材的配套資料，把紙質教材中的內容以形象化的形式表現出來，一定程度上彌補了紙質教材的不足。但是其本身并不具有教材的屬性，不屬于嚴格意義上的教材，是紙質教材的從屬與配套材料[3]。2002年，以人教電書為代表的第一代數字教材出現，這一代數字教材采用圖片或者PDF格式呈現紙質教材的圖文內容，沒有對圖文內容做任何的編輯處理，完全保持紙質教材的版式，只是從紙質載體變成電子載體，包括SD卡、U盤、光盤等。

第一代數字教材形態特征與紙質教材基本一樣，載體變化解決了存儲和傳播方面的一些問題，對于滿足個性化學習、增強學生理解能力、提高學生思維能力來說有巨大的進步空間，數字教材的應用場景較傳統的紙質教材并無實質性的擴展，尤其在信息化課堂教學中數字教材應有的優勢并沒有在應用中體現出來，在課堂教學中的應用并沒有獲得較高的滿意度，也沒有收到較為理想的效果。紙質教材依舊在課堂教學中占據主體地位。再加上電子屏對學生視力的影響，設備成本較高以及用戶的閱讀習慣等，這一代數字教材的應用推廣不理想，很快被新一代數字教材取代。

1.2? 教材資源數字化階段

隨著信息技術和課程整合的不斷深入，在學科課堂教學中對數字教材的內容展現及內容信息組織提出新的要求，情景化的富媒體數字資源成為學科教學的強需求。伴隨這一需求出現大量的資源庫，提供大量的富媒體數字資源，然而，資源庫的嚴重同質化、資源的情景性不強及缺乏再組織及生成性功能與課堂教學需求構成一對突出的矛盾。一方面大量資源堆砌在各學校的資源庫中，另一方面教師課堂教學嚴重缺乏資源。在這種情況下，面向信息化教學，以課堂教學為主要場景，以紙質教材內容為藍本，融合情景創設、活動指導、互動探究、模型演示、知識拓展等情景性富媒體資源及工具為一體的新一代數字教材開始涌現，如圖1所示，比較有代表性的有第三代人教數字教材和外研社數字教材（網絡版）。這一代數字教材應用了大量的數字媒體技術。

這一代教材的形態特征是在載體數字化的基礎上完成了資源富媒體化，是在紙質教材版式的基礎上融合文本、圖片、音頻、視頻及交互動畫等經過情景化設計的資源，結合各類學科工具構建成支持信息化環境下教與學的基礎，富媒體資源的情景性、交互性、實時響應比較好，比較符合教與學的實際需求，基本上能夠多終端適配。較為有效整合內容資源、學科工具、終端設備。這一代數字教材的使用場景完成從傳統教學向信息化教學轉變，在某一些層面上，完成了紙質教材無法完成的教學活動。一定程度上促進了教育信息化的發展，尤其在教育信息化和教學深度融合的大環境下，更顯得難能可貴。但是，資源及工具設計都是在紙質教材的設計完成以后進行的，雖然后期做了很大的融合努力，實際上紙質教材本體內容與后續開發的資源工具并不是有機整體，實際教學應用的時候存在兩張皮的現象。另外，這一代數字教材由于以紙質教材的PDF（或圖片）為藍本設計開發，普遍不具備對內容重新解構和建構的功能，無法滿足用戶組織個性化的教學服務需要，這一代數字教材有比較大的用戶群體，但用戶使用的頻率不高，未達到常態化使用的要求，處于能用或可用階段。究其原因主要有幾點：

1）沒有構建教學業務閉環，無法與當前大多數教育平臺兼容互通，尤其在課堂教學主場景中需要不斷切換平臺，不能順暢使用教材內容，富媒體資源及學科工具，影響教學效果和用戶體驗；

2）缺乏場景及教學手段的設計，內容無法解構和建構，不能組織個性化的教學，無法滿足差異化的教學需要；

3）數字教材便利性不足，缺乏統一設計，沒有實現教材內容與資源工具的有效融合，沒有給教師教學減輕負擔，導致教師使用數字教材的意愿不強。

這個階段的數字教材的文本形式、文本結構、信息負載、學習思維、認知過程等都在依循紙質教材標準的基礎上進行更新與延伸，能夠在教學過程中有效彌補紙質教材靈活性不強、擴展不充分、學科界限分明、互動性不夠、學生感官調動不足的弊端[3]，為后續數字教材的發展奠定了堅實的基礎。

1.3? 教材信息組織數字化階段

隨著教育信息化的不斷深入，信息技術和教育教學深度融合，要求數字教材能夠完全融入信息化教學閉環中，并與各大教育信息化平臺很好兼容，具備連接性、共享性、場景化、智能化的特點，目前，數字教材的發展步入這個階段。數字教材不同于一般的電子讀物，要體現三個要素，體現國家課標關于知識內容的要求、與知識點匹配教學實施的邏輯以及提供解決知識點相對應的教學方式和手段[2]。紙質教材無法形象提供教學情景及手段，數字教材利用信息技術可以很好地彌補這個不足。2022年版義務教育課程標準明確要求：教材編寫要加強情景創設和問題設計，引導學習方式和教學方式變革。充分利用新技術優勢，探索數字教材建設[9]。新一代數字教材需要將內容、形式及工具功能統一設計，使內容、工具和功能有機結合起來，創設教學情景，并提供可以自由構建情景教學的功能，用戶可以直接使用教材提供預設的情景手段去教學，引導新型教學方式變革。教師也可以利用教材提供的功能進行個性化教學情景組織。為了能夠支持課程標準的要求，數字教材必須滿足兩個要求。

一是內容的解構和建構功能，使教材內容可以按照任意單位在教學中編輯重組。一個最小單位就構成一個知識元[4]，如圖2所示，教師根據教學需要調整知識元的順序，按照自己的方式組織教學，也可以對知識元進行進一步編輯加工。

二是“強化學科之間內容的內在聯系”，數字教材可以利用語義標注建立知識元之間的知識圖譜使各學科知識之間建立聯系，促進學科內容之間的融合，使學科知識間互相促進、資源共享。使知識內容形成多維網絡化的體系結構，從而拓展學生的視野，提高學生的科學素養。

這一個階段的數字教材形態上完全脫離紙質教材，從根本上改變了紙質教材文本形式和文本結構，教材從內容表現形式的數字化向教學應用的數字化轉變，教學應用的靈活性、學科知識的融合性有了質的提高。實現教材和信息技術的深度融合，起到了引導學習方式和教學方式變革的作用，數字教材從“核心資源”轉變為“教材”。

2? 數字教材的未來形態展望

隨著技術的進步，教育教學和信息技術的深度融合，數字教材作為數字出版中一類特殊的存在，不僅要傳播知識，同時要引導學習方式和教學方式的變革。未來的數字教材將一書一世界，每一本數字教材構建一個虛擬化的學習世界，教師可以利用這個虛擬化世界組織教學，學生可以利用這個虛擬化世界自由學習。數字教材將是可軟、可硬的軟硬件結合體，數字教材通過硬件感知周圍的環境，提供開發的接入方式，可實現自我的進化。未來的數字教材具有的特征為：開放性、智能性[5]、進化性。

2.1? 開放性表現

1）使用場景的開放。強大的技術賦能使數字教材可用于各類場景，如教師備課、課堂教學、自主學習、校內與校外聯動、線上+線下融合。正是這種超越時間、跨越距離的開放性建構了“數字教材虛擬世界與現實世界”的多維學習環境。

2）開放性還表現在它具備多種媒介和終端呈現傳播及與各類教育信息化平臺無縫對接的強大功能。此外，未來的數字教材具備精準獲取國內外權威網絡資源、教育資源等拓展性學習、生活資料的功能，極大延展了知識與信息的邊界。

可以預見，未來數字教材開放性的深度和廣度具有無限空間[5]。

2.2? 智能性是指數字教材能夠適時為學習者提供學習反饋

支持人機智能交互，同時還可以根據學習者的情境變化提供適應性服務，包含設備情境、時空情境、物理狀態情境、教學情境和學習情境。其中，設備情境支持特定資源呈現的設備參數，提供和參數匹配的最佳效果，如設備類型、尺寸、分辨率等；時空情境支持資源使用的最佳時間和空間；物理狀態情境指資源使用的外部物理條件，如溫度、光照強度等；教學情境指學習資源所具有和支持的教學屬性；學習情境指學習者當前的知識狀態和學習偏好，如認知風格、知識結構和知識水平等。也就是說未來的數字教材會根據學習者使用的設備、學習的時間和地域、學習時外界物理環境、學習者習慣、學習者認知水平等不同提供不同的適應性服務[6]。

2.3? 進化性是指數字教材隨用戶的貢獻、時間的演化不斷進化

持續保存用戶使用過程中的生成性信息，包括用戶的基本信息、使用的時空信息、物理環境信息、學習過程中產生的互動及形成性信息等等，疊加出版社新知識的引入及原知識的更新，實現內容自我更新、進化及迭代。同時數字教材還能根據學習者及學習進程提供個性化地動態發展。當然這個進化是受到控制的受控進化。

3? 結束語

總之，教材數字化是教育領域的重大變革之一，是信息技術作用于教育的重要體現，是數字出版的一個重要課題。數字教材是教材在發展變革中的技術力量或技術化努力的結果，強調的是教材變革中的技術因素，信息技術只是手段，避免陷入技術化取向[7]。教師應用數字教材在教學設計上較傳統的教學設計產生本質的變化，教學的方式有更多的選擇，顯示出由過去的靜態預設走向未來的動態生成的特征，一定程度上引導教育教學理念的轉變。

數字教材是一種綜合了現代教學理論、互聯網技術的高度集成系統，同時也突破了傳統教材的知識體系線性、結構單一的問題，向知識體系三維、結構多元方向發展[8]。把一本教材真正“數字化”還有很長的路要走，需要解決一系列的技術、理念、管理、版權等問題，教材的開發者和研究者需要不斷地進行教學研究學習，理清教材在培養學生能力上及教師教學上應起的作用，以教育的初衷作為出發點，進行中小學數字教材的更新迭代，時刻保持教材內容及形式的前瞻性和與時俱進性。

4? 參考文獻

[1] GB/T 36453—2018.信息技術學習、教育和培訓電子課本信息模型[S].北京：中國標準出版社，2018.

[2] 沙沙，代毅，趙子瑩.融合應用理念下的中小學數字教設計策略[J].中小學數字化教學，2021（2）：25-29.

[3] 王潤.數字教材與紙質教材關系演進：歷程、邏輯與展望[J].教育學報，2021，17（5）：111-122.

[4] 余勝泉，王琦，汪凡淙，等.泛在學習資源組織和描述框架國際標準研究：暨學習元的國際標準化研究[J].中國遠程教育，2021（7）：1-9，76.

[5] 羅生全，陳子麗.數字教科書的演進歷程與未來路向[J].課程·教材·教法，2021，41（4）：34-41.

[6] 崔磊.數字教材的創新路徑分析[J].出版廣角，2017（20）：83-85.

[7] 張增田，陳國秀.論數字教材開發的未來走向[J].課?程·教材·教法，2021（2）：37-42.

[8] 牛林杰，史富強.“互聯網+”支持下的“立體化教材”開發分析[J].研究與交流，2019，3（30）：250.

[9] 中華人民共和國教育部.義務教育課程標準（2022版）?[S].北京：北京師范大學出版社，2022.