基礎教育教學數字化轉型：趨勢、困境及突破策略

呂欣蕓 胡天助

摘要：隨著人工智能、大數據等新技術的廣泛應用，教育數字化已經成為全球趨勢，數字技術則成為教學升級的新生產要素。國外基礎教育在教學數字化轉型上的趨勢主要表現為教學材料、教學模式和教學方法的數字化三個方面。基于國外基礎教育教學數字化轉型的趨勢和困境的分析，本文提出我國應推進數字教材建設、混合學習應用和數字游戲開發，以加快基礎教育的數字化轉型。

關鍵詞基礎教育；教育數字化轉型；數字技術

中圖分類號G434

文獻標識碼A

文章編號20955995（2024）02001304

第三次數字革命的技術發展驅動著教育領域進入數字時代和智能時代。教育的數字化轉型重新定義了現有的教學角色，吸引了學習者更多地參與和投入，減少了教育者對知識傳播的公開控制。同時，它允許在正式的學習環境中進行更多的定制式學習，通過在學生、教師和課程這三方面打造新模式和新生態，形成良性互動，數字化將成為推動優質教育的驅動力，提升教學質量的新引擎。本研究面向國外基礎教育的教學數字化轉型趨勢，并從其轉型趨勢上探討我國教育數字化轉型的應對策略。

一、教學數字化轉型趨勢

（一）教學材料的數字化：數字教材

隨著大數據、數字技術等在教育領域的進一步應用，教學材料作為教育教學的關鍵要素和載體，逐步從傳統向數字化轉變，教材與數字技術的結合已經成為教材開發和創新的努力方向。

美國是最早從國家戰略規劃方面推進數字教材的國家之一，除了聯邦政府對數字教材的推進行動外，美國的各大教育出版社也在積極探索數字教材。哈考特出版的Science Dimensions是美國最新的科學與工程數字教科書。該教材內容采用交互式的集成型富媒體，包含有聲動畫、視頻、音頻、練習等。左側目錄能夠實現內容定位和板塊間的跳轉，并對各個環節進行了數字化重構，全面突出探究式學習。印度尼西亞近期研究出了互動式數字教材，將翻書媒體、YouTube和liveworksheet應用程序結合在一個基于在線應用的統計數據演示材料中。該數字教材的制作包含了從材料交付到練習題展示的情境問題，教材的開頭提供了關于按鈕的指南，所呈現的人物和問題貼近學生的日常生活，每章的練習部分都使用實時工作表應用程序進行展示，liveworksheet應用程序與教師的電子郵件相連，以便查看學生的理解進度，為了了解如何展示數據，翻頁書集成了一個YouTube應用程序，口頭講解如何將問題轉換成圖形形式。在書的最后，還利用翻頁書中的功能給出了選擇題練習。

（二）教學模式的數字化：混合學習

當代的學生是數字原住民，他們正經歷著舊網絡技術向新網絡技術的過渡，新網絡技術較之于舊網絡技術更具參與性、協作性和語義性，混合式學習便成為一種戰略環境。混合學習可分為輪換模式、彈性模式、自我混合模式、豐富的虛擬模式。以受教育者為主體，以教育者為主導，基于一定的教學目標，將面對面的課堂教學方法與通過虛擬平臺或教室開展自主學習和遠程學習結合起來，形成一種綜合教學模式。這種模式是采用以主動學習為基礎的數字化教育范式。

馬來西亞泰米爾小學在其教育實踐中應用了混合式學習。詩歌和形象語言都是泰米爾文學的概念之一，詩句中的道德詩歌形式配有說明，在采用同步教學的在線課堂上，使用移動應用程序如Kahoot、Quizizz、Quizlet和Wordwall對詩句和形象語言學習進行評估。而異步教學則是通過離線練習的方式，包括填空、框架句子、寫詩句、使用所提供的說明寫作以及復習。寫完答案后，指導學生拍下照片，并通過電報或WhatsApp等任何社交媒體上傳，然后發送給各自的老師，利用從異步課堂收集的數據對學生的表現進行分析。泰米爾小學實施混合式學習后，發生了諸多變化：教師可以隨時掌握所有教學內容或教學方法，學生可以根據自己的情況，選擇自己的學習時間、地點和環境。師生之間的互動更加輕松，學生不再羞于提出問題，對學生的學習評估也更加容易等等。

（三）教學方法的數字化：數字游戲

教育數字游戲也被稱為“嚴肅游戲”，是建立在基于游戲的學習原則上的具有明確學習結果的游戲。其目的是設計愉快的學習體驗，以一種具有挑戰性和愉快性的方式促進主動學習，從而達成特定的學習目的。在基于游戲的學習中，學習者將數字游戲作為工具研究一個主題或相關主題。他們可以自由選擇以個人或團隊的形式展開學習。在這一過程中，數字游戲的使用將通過挑戰、探索、互動、反思和決策來增強學習體驗，同時保持內容、游戲及其在現實世界的應用之間的平衡。這種體驗式學習不僅考慮到學生對游戲的熱情，還有利于發展學生的邏輯思維和團隊合作或競爭精神。

縱觀各國，數字游戲與正式教育的結合相對較少。不過，少數國家已經開始將數字游戲納入課程教學。英國進行了一項游戲模板的設計研究，利用四個游戲模板來構建數字游戲，從而實施課程教學。在適當情況下，教師隨時進行指導，學生在游戲模板的基礎上創建或完善一個游戲來展示他們對學習內容的理解水平。在問答游戲模板上，學生可以添加問題內容并修改邏輯來創建多項選擇測驗游戲；在冒險游戲模板上，學生可以專注于敘事元素，包括額外的聲音文件和編程邏輯；在拼圖模板上，學生可以添加額外的謎題、游戲元素（評分、計時器等）以及相關的學習主題內容；在動作游戲模板上，學生可以添加其他對象并修改游戲目標。

二、教學數字化轉型困境

（一）數字教材缺乏內容優化和服務完善

一方面，數字教材存在內容問題。在在線課堂期間，數字教材已顯現出一定的優勢，但同時大規模的使用也暴露出其存在的內容問題。目前市面上大部分的數字教材僅僅是紙質教材的電子版，只是信息技術與知識內容簡單地結合起來，并未對紙質教材中的知識進行精煉、優化和創新。這導致出現教學資源重復開發的現象，真正優質的數字教材仍然很少。

另一方面，數字教材存在服務問題。首先是主體層面的服務缺失，數字教材能夠實時記錄和評價學生的學習情況，但目前在測評功能的開發上還有所欠缺，無法更好實現其優勢，課后的測評是對學生知識學習的鞏固和考察，然而數字教材固化于課堂教學中，不利于學生知識體系的建構；其次是技術層面的服務缺失，數字教材的普及需要穩定的網絡平臺以及完備的數字化教學設施。穩定的網絡環境是數字教材平穩運行的前提，而完備的數字化教學設施則是數字教材應用的保障。然而，由于各地中小學和各大高校未完全準備好相應的數字化環境，數字教材還無法廣泛普及。

（二）混合學習缺乏技術革新和教學規劃

在基礎設施相對完善的數字環境下，混合學習面臨技術困境和教學規劃問題。技術困境主要表現為教育軟件的局限性。目前市面上的學習平臺繁多，各學科根據其側重點選擇不同的學習平臺開展混合學習，導致無法共享學習數據，也無法對學生進行綜合評價。同時，這類學習平臺的功能單一，無法深入分析學生的具體情況。例如，翻轉課堂的學習平臺提供了智能導學系統，學生可以在課前進行自主學習，系統提供學習診斷、知識導航、個性化資源推薦等功能，以及小組討論、教師答疑等輔助功能。然而，在數字技術領域中，所有的功能都是由一種單一智能實現，無法了解學習者的狀態和最近的發展區等復雜推理。

在應用混合學習過程中，網絡平臺上的海量學習資源為學生提供了更多選擇機會，但這也對學生的自主學習能力和獨立分析能力提出了更高的要求。如果教師沒有對學習資源、學生學情和教學內容有宏觀把握，就無法充分發揮混合學習的優勢。教師缺乏監督也是混合學習面臨的問題之一。在將混合學習應用于教學的實踐中，學生不可避免接觸網絡。由于學生的自主意識無法持續很長時間，而且網絡平臺充斥的各種信息資訊，容易干擾學生的注意力，導致混合學習的實際效果無法達到預期。在一些長時間開展混合學習的國家中，通過相互協作來促使學生的注意力始終保持在知識的學習上，從而管理和提高學生的自我約束能力。當前學校應用混合學習也可借鑒這一方法。

（三）數字游戲缺乏應用的開發和設計

與國外相比，我國在將數字游戲應用于課堂教學的研究和實踐相對滯后。從數字游戲應用實踐來看，我國在將數字游戲應用于教學起步較晚。《大唐詩錄》《佳兒成龍記》等具有很強的趣味性和教育性的游戲并未在教學中應用。最早應用于教學的游戲是2000年推出的《學生智慧世界》。雖然當前已經研究出了一些數字游戲，但真正能夠進入學校課堂的寥寥無幾。這說明出版公司所開發的數字游戲種類單一，且與課堂教學不完全適切，缺乏對教師教學情況和學生學習情況的調查，導致數字游戲不能大規模地應用于教學實踐；從現有的一些文獻資料來看，使用數字游戲的對象主要是幼兒和小學生，以“教育游戲”為關鍵詞進行檢索，發現它與“體驗式學習”“探究式學習”的相關度較高。這表明大多數研究者將數字游戲作為一種教學輔助形式，通過游戲創設有意義的學習環境，讓學生在參與游戲過程中進行觀察、探究、反思等體驗式學習，但對于數字游戲是否成熟、是否真正適合教育實踐等方面并未進行實踐研究。基于上述實踐和文獻研究現狀，我國對于數字游戲的教學應用仍處于探索階段。

三、教學數字化轉型困境的突破策略

（一）推進數字教材建設

1.研發內容

首先，數字教材不能脫離課程目標。數字教材雖然是紙質教材的創新產品，但其內容呈現也要注意與課程目標相契合，采用豐富的動態表現形式，將學生難以理解的抽象知識與目標深度融合，以為學生高效傳遞學科知識為旨歸，避免因過于豐富的動畫圖像吸引學生的注意力而忽視教學的重點。其次，數字教材要實現“內容+技術”的有機結合。數字材料相較于紙質材料而言，其整合優勢能夠準確、清晰地呈現出跨學科知識，智能化工具也能為教師和學生的跨學科活動提供支持。由于基礎教育階段的學生很難自發將書本上學到的零散知識進行整合和靈活運用，數字教材應以學科素養為價值導向，將教科書中的各個知識點關聯起來，打破學科壁壘。例如，在教學過程中，數字教材可以在知識傳授環節提供跳轉鍵，實現學科間共同知識點的整合；在技能應用環節設置提示鍵，為學生理論與實踐相結合搭建學習支架。

2.搭建平臺

首先，構建“教—學—測—評”的一體化功能。紙質教材相較于數字教材無法實現實時的“測—評”功能，教師無法立即對學生的學習情況作出判斷，因而評價功能具有明顯的滯后性。數字教材帶有大數據追蹤的優勢，能夠讓教師在學生“測”后立即進行“評”，甚至還能獲得分數以外的如學習進度、學習習慣等數據。基于數字教材的評價具有即時性，應構建“教—學—測—評”的一體化功能，形成有效的學習閉環，實現高效的教學環節。其次，創設智能學習環境。推進數字教材的建設是以完備的智能學習環境為前提條件的，智能學習環境包含物聯網、大數據、云服務器等技術。這些數字技術所打造的具身環境能夠讓學生獲得沉浸式參與的學習體驗。因此，政府和學校應為學生的多元化學習創設有利環境，不僅可以讓學生在正式學習時實現與教材的交互，還可以在非正式學習期間提升他們學習的主動性和積極性。

（二）推進混合學習應用

1.加速技術突破

人工智能在教育數字化轉型中的應用非常廣泛，因此，迫切需要科技工作者加快突破表層感知技術的限制，實現對學習者的學習情況、狀態等方面的深度了解，推動人工智能從僅僅分析行為發展到對學習的各個層面（包括認知、情感等）進行多方面、多層次的分析。在諸如人機交互、團隊合作等活動中，人工智能能提供及時且具有策略性的教學輔助。在加快關鍵技術突破的同時，開發者也應關注數字教育中出現的數據安全、隱私保護等問題，建立并完善數據采集規范，保護學習者的個人信息，在處理數據時遵循相關標準。人工智能為教育改革帶來了新動能，但數字教育并非人工智能在教育領域的簡單應用，而要創造性、深層次地開展混合教育，著力提升數字教育的技術泛化能力，加快多場景下的人機融合。

2.落實“計劃—監控—評價”一體化

首先，教師應做好教學活動的計劃。在教學目標上，教師在開展混合學習前需要明確目標，通過學習任務單向學生說明課堂學習和網絡學習各自的總目標，以及學生在學習過程中需逐步完成的任務，將目標具體化可以讓課堂教學和網絡學習發揮協同作用，以便學生能夠進行自我管理。在教學形式上，研究表明組內的互動更能促進學生的深層學習和深度認知。雖然網絡學習強調學生的自律性，但學生的學習行為和學習情感難以觀測，因此要讓學生具有參與感，以小組活動促進學生與學生、小組內和小組間的交流互動，通過激發學生的認知沖突，促進他們的認知發展。其次，教師應全程進行監督。小學階段是依賴學習向自主學習的過渡期。因此，在網絡學習過程中，教師應在后臺加強對學生的學習監督，重點留意學生視頻的觀看情況、課后討論的參與度、作業任務單的準確率等等，引導他們自我管理，從而提升自主學習能力。最后，教師應及時進行評價。在網絡學習結束后，教師應及時對學生的學習情況和學習成績進行反饋和評價，可以讓學生先進行自我評價和同學互評，再由教師發布評價，讓評價起到激勵的作用。

（三）推動數字游戲開發

1.開發數字游戲

開發數字游戲可分為五階段：第一階段是分析，教學設計者必須分析學生的現狀，如他們的需求和問題、教學目標、達到目標所需的步驟以及可衡量的學習目標。例如，開發“飛蛾”游戲用于光學教學，教師應幫助設計者設定多個學習目標，如學會利用透鏡公式。第二階段是設計，分析的結果應成為設計數字游戲的基礎。在這一階段，設計者應思考數字游戲如何促進學習，從而實現學習目標。游戲的設計要促進學生的合作，讓他們學會如何尋求共識，因此，在游戲中應配備聊天框，以便學生之間的交流。第三階段是開發，主要用于游戲內容、游戲程序的編寫以及游戲結果的調試。第四階段是實施，這一階段將使用設計和開發好的游戲。在真實課堂上實施游戲之前，應在實驗課堂上對游戲進行測試，還可以將游戲發布在一些數字發行服務網站上。第五階段是評估，評估階段對于提高數字游戲的質量和學習性是非常重要的，設計者可以對游戲圖形和對象等游戲美學進行評估，或采用調查問卷、大數據等各種技術輔助評估。

2.研發數字游戲成熟度模型

數字游戲的開發并非一蹴而就，可根據其開發程度劃分等級，使成熟度模型能夠診斷、評估數字游戲的使用。通過錨定數字游戲的開發流程和使用過程，精準捕捉其中的關鍵問題，并提供清晰的發展方向和改善路徑。具體而言，首先，成熟度等級應從簡單地導入電子游戲到能夠創造數字游戲的學習環境這一過程中劃分各個階段的等級以及評價標準；其次，調查各方面是否具備實施數字游戲的能力，為實施教育數字游戲做準備。學校方面包括教師的態度、教師的計算機和技術知識、教師的游戲素養、設備的可用性、信息存儲和訪問、教室大小、學生數量、課程時間、管理和支持等問題；利益相關者方面包括家長的態度、數字游戲應用程序的開發、游戲的目標導向等問題。同時，對數字游戲實施進行實時監測，以此評估其應用狀況。最后，教育相關部門在調查后發布具體化的階段性政策，為實施教育數字游戲指明方向。

（呂欣蕓 胡天助，揚州大學教育科學學院，江蘇 揚州 225002）

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責任編輯：劉源

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