“懸掛物管理系統”數字化智慧教材建設探索與實踐

［摘 要］ 教材改革是教師、教材、教法“三教”改革的重要組成部分，現代信息技術的發展為軍隊院校教材改革工作注入了新鮮活力。以“懸掛物管理系統”數字化智慧教材建設過程為例，分析當前軍隊院校智慧教材建設現狀與矛盾，從教材建設背景、總體建設思路、教材內容體系重構、教學輔助資源優化、核心智慧功能設計以及存在問題與建議等六個方面進行闡述，探索以數字形態建設符合軍隊院校特色的智慧化教材的思路與方法，為軍隊院校專業課程的智慧化教材建設工作提供有價值的參考與借鑒。

［關鍵詞］ 懸掛物管理系統；數字化；智慧教材

［基金項目］ 2022年度海軍航空大學“懸掛物管理系統”智慧教材建設項目（2022BZJC08）

［作者簡介］ 王殿宇（1991—），男，江蘇鹽城人，碩士，海軍航空大學青島校區講師，主要從事航空軍械維修、信息化研究；韓 強（1975—），男，山東青島人，碩士，海軍航空大學青島校區副教授，主要從事航空軍械維修、教學管理研究；漢 田（1991—），女，山東煙臺人，碩士，海軍航空大學青島校區講師，主要從事航空軍械維修方面研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）11-0121-04 ［收稿日期］ 2022-01-30

引言

教材改革是教師、教材、教法“三教”改革的重要組成部分。近年來，隨著云計算、大數據、人工智能等新技術的快速發展和普及，教育領域的網絡化、平臺化、智能化趨勢愈加明顯，教材也依托這些技術迭代發展［1］。在此期間，《職業院校教材管理辦法》和《國家教材委員會關于開展首屆全國教材建設獎評選工作的通知》（國教材〔2020〕4號）等一系列文件陸續出臺，其中均提到了數字教材這一概念［2］。進入“十四五”規劃以來，國務院發文推動數字“新基建”的發展，教育部提出要建設“教育新基建”［3］；高教司啟動了“新興領域教材研究與實踐項目”，在四個前沿學科領域探索新型教材模式和新的人才培養［4］。

基于以上背景，結合軍隊院校智慧教材建設現狀，本文以“懸掛物管理系統”數字化智慧教材建設過程為例，從教材建設背景、總體建設思路、教學內容體系重構、教學輔助資源優化、核心智慧功能設計以及存在問題與建議等六個方面進行探索與分析。

一、軍隊院校智慧教材建設現狀分析

軍隊院校教育是軍事人才培養的主渠道，軍隊院校教育在軍隊建設中具有基礎性、先導性、全局性作用。軍隊院校教育的優勢，在于理論積淀厚實、知識技術密集、人才資源集中、思想交流活躍［5］。但是由于軍隊保密要求較高，軍隊院校涉密課程的信息化教學改革也受到了一定的限制。

目前，部分軍隊院校已經開展了基于移動終端平臺的智慧教材建設探索。該類型智慧教材通常以紙質教材為基礎，以移動終端平臺為中介，通過移動終端上的App掃描紙質教材上的數字資源二維碼，訪問部署在網絡平臺中的圖片、視頻、動畫、三維模型等多媒體教學輔助資源，并且依托網絡平臺可以實現習題測試及部分交互功能。但是在實際的教學實踐過程中，該類型的智慧教材主要面臨以下幾個現實問題：一是由于軍隊院校的專業課程教材內容大多涉密，不能使用互聯網平臺部署其信息化教學輔助資源，只能將資源部署在教材自建的網絡平臺上，導致智慧教材的應用場景受到一定限制。其移動終端通常是拆除藍牙和無線網絡功能模塊的平板電腦，若想切換到涉密計算機終端，將無法保存學員的已有學習進度與學習記錄。二是平板電腦的采購、檢測與使用受到軍隊保密條例的諸多限制，在教學應用與管理過程中不可避免地造成了一定的障礙。學員通常不能自行保管平板電腦，不便于開展課前的自主預習與課后的拓展提升，師生交互功能也受到較大影響。三是該類智慧教材的更新與拓展較為不便。由于配套了紙質教材，若要更新教材內容、信息化資源或測試習題等，一方面需要重新印刷紙質教材，另一方面需要外協人員提供技術支持，以更新網絡平臺資源與平板App軟件。這就導致該類型教材后期運營和維護的工作量較大，成本也較高。

基于以上現狀與問題，本文以“懸掛物管理系統”智慧教材建設過程為例，提出一種以軍隊院校涉密計算機為應用終端的新型數字化智慧教材。

二、“懸掛物管理系統”智慧教材建設背景

外掛物管理系統是現代戰機的武器控制核心，對于飛機的作戰效能有著至關重要的影響。為此，教研室于2013年開設了“外掛物管理系統”課程。2019年人才培養方案重新修訂時，結合最新的機載武器系統發展趨勢，將課程名稱變更為“懸掛物管理系統”。該課程是本校生長軍官高等教育層次航空機務技術與指揮（武器系統與工程）專業的主干必修課程之一。

近三年來，課程組以海軍航空兵艦載轉型的戰略需求為牽引，以典型艦載戰斗機為對象，全方位開展了新一輪的課程改革與建設工作。一是在教學內容更新方面：編寫了“懸掛物管理系統”新教材，撰寫新教案，制作新課件，編制新試題卷8套；二是在教學資源條件建設方面：建設了“某型外掛物管理系統”在線開放課程1門、相關微課1門，開發典型艦載戰斗機外掛物管理系統虛擬訓練軟件2套，建設艦載戰斗機外掛物管理系統實裝1套、模擬器1套，搜集相關參考文獻、資料60余篇；三是在教學模式改革方面：課程組結合在線開放課程建設，以“學為中心”的教育理念為指導，開展了基于MOOC+SPOC的新型教學模式改革探索。2020年立項了相關教育理論研究課題，通過結題鑒定并獲青島校區教育理論研究優秀成果二等獎；2021年編制了“基于MOOC+SPOC的混合式教學基本法”，通過校區驗收評審。

總的來說，該課程經過三年多的建設與發展，已經具備了較為豐富立體的教學內容與資源條件，具有建設數字化智慧教材的良好基礎；同時，開展智慧教材建設工作也是課程深化教學模式改革、提升教學質效的有力舉措。

三、教材總體建設思路

（一）總體建設目標

以現有“懸掛物管理系統”紙質教材為基礎，以課程歷年建設成果為補充，以知識點為基本單元重構教材內容與資源體系，建設一部符合軍隊院校保密專業課程適用情境，集智慧導學、輔學、學案、報表、管理功能于一體的新型數字化智慧教材。重點是突出信息化、個性化的學習功能，強調學習者與教材的交互性和拓展性。

（二）教學應用目標

以依托部署在學校專業教室、圖書館機房、學員宿舍等地點的涉密計算機，以校園網為媒介，實現智慧化、個性化的學習交互與教學應用。應用時機包括課前的自主預習、課中的智慧學案、課后的拓展提升。

（三）建設步驟

一是重構教材內容體系：按照知識模塊、知識單元、知識點等三個層級重構教材內容體系，并根據知識點需要對教材內容進行調整。二是優化、補充教學輔助資源：主要是挑選、制作與知識點相關的圖片、視頻、動畫、參考文獻等信息化資源，并將其插入教材的適當位置。三是與外協技術人員共同設計教材的核心智慧功能及交互界面：主要包括基于知識圖譜的智慧導學功能、基于融媒體的智慧輔學功能、基于以學為中心的智慧學案功能、基于學習數據分析的智慧報表功能、基于教師維護的智慧管理功能。四是完成數字形態教材的編制：課程組通過教材的智慧管理功能，登錄教師賬號，進行教材內容與資源的填充與編制，優化教材排版，完成初步的數字形態智慧教材。五是測試終端應用情況：完成教材制作后，課程組在校園網內部不同位置部署的涉密計算機終端上進行適用與調試，根據測試結果繼續完善教材，為教學設計與應用做好準備。

四、教材內容體系重構

以知識點為基本單位，將教材內容重新劃分為知識模塊、知識單元、知識點等三個層級。除了知識點內容以外，每個知識模塊設置模塊簡介、總體學習目標、導學建議、模塊小結、綜合作業；每個知識單元設置單元簡介、學習目標、導學建議、單元測試、拓展任務。其中，知識模塊、知識單元的學習目標是根據具體的知識點內容，按照布魯姆分類名詞描述學習之后所能達成的知識或技能目標；導學建議是從學習者角度撰寫的學習路徑與方法的建議，即用精煉的語言描述知識模塊、知識單元的主要內容、重點和難點、學習路徑與方法，并說明信息化輔助資源的種類、數量；單元測試是在課程原有習題庫的基礎上，重新編寫的客觀習題，主要包括單選、多選、判斷三種類型，學員答題后可自動判題并記錄答題情況；拓展任務是根據知識單元內容，結合教材提供的輔助資料及自行查閱的課外資料完成的拓展思考題或綜述撰寫；綜合作業為知識模塊學習結束后，對模塊中所有知識點進行綜合運用的綜合性作業。通過以上內容設計，幫助學習者更好地理解教材內容，更快地找到有效的學習路徑與方法，更便捷地進行學習成果的自測。重構后的教學內容體系包含系統概述、管理與控制技術、管理與控制設備、管理與控制過程、系統維護與排故等5個大的知識模塊，22個知識單元，153個知識點。

五、教學輔助資源優化

教學內容重構完成后，應當進一步完善教材的信息化教學資源。一是更新原有教材圖片。紙質教材中部分圖片分辨率較低，而數字化教材智慧教材支持圖片資源的縮放功能，因此要將原有低質量圖片進行替換或重新繪制；二是補充信息化教學輔助資源。智慧教材可以進行融媒體資源的展示。結合課程已有建設成果，課程組根據知識點內容，搜集、制作了若干視頻、動畫、參考文獻等相關信息化資源，并將其合理地分布在知識點相應位置上，為學習者提供更加直觀的學習體驗。

六、核心智慧功能設計

（一）基于知識圖譜的智慧導學功能

按照知識模塊、知識單元、知識點三個層次重新構建教學內容體系，繪制課程教學內容知識圖譜。在教材中加入知識圖譜智慧導學索引功能，在任意閱讀頁面，可進入課程知識圖譜地圖索引功能模塊。該模塊可完整展示課程教學內容知識圖譜體系，從而快速進入對應知識模塊、知識單元、知識點，也可通過關鍵詞直接搜索知識點。基于知識圖譜的智慧導學功能可以使學習者快速精準定位到知識點層級，提升學習與交互的效率。

（二）基于融媒體的智慧輔學功能

數字化智慧教材的突出優勢是可以將圖片、視頻、文獻資料、三維模型、虛擬訓練軟件等各類型的學習資源進行有機融合，根據學習需求，便捷、立體地呈現在學習者面前，從而實現智慧化學習輔助的功能。具體來講，就是以數字化智慧教材為媒介平臺，以教學內容知識圖譜為體系框架，按照教材需求對各類教學資源進行加工制作后填充至知識點中，并設計智能的交互與呈現方式，提升學習的認知效果。

（三）基于以學為中心的智慧學案功能

人與教材的交互性，是數字化智慧教材區別于普通電子書的重要特征。而該教材的交互性則重點體現在以學習為中心的智慧學案功能。學案是指教師依據學生的認知水平、知識經驗，為指導學生進行主動知識建構而編制的學習方案。學案通常具有“導讀，導聽，導思，導做”的作用。通過教師的精心設計，數字化形態的智慧教材完全可以實現智慧學案功能。教材在每個知識單元中，明確學習目標與學習任務，在頁面中加入重點標記、便簽筆記、習題測試、疑問反饋、心得體會、意見建議等功能模塊，幫助學員按照教師設計的學習目標與導學路徑，借助各種資源自主開展個性化的深度學習。學員在學習過程中所有的記錄都將被統一即時存檔，作為復習鞏固與學習效果評估的依據。

（四）基于數據分析的智慧報表功能

基于智慧學案功能，教材將學員的學習行為、時間、進度、筆記、測試結果、疑問反饋、心得體會、意見建議等自動記錄，學員可根據教師指令手動生成當前學習報表。報表內容包括教材學習進度、筆記情況、測試情況、學習疑問、拓展任務完成情況、意見反饋及心得體會等。報表采用圖片簡報+表格詳報的形式，圖片顯示主要學習統計數據，Excle表格記錄詳細的學習記錄數據。生成報表后，學員可將其存入校園網網盤中，教師通過網盤下載學習報表，掌握每名學員的學習情況。教師對學員提出的疑難問題進行解答，針對報表數據向學員提出學習建議或要求，批注后再統一上傳回網盤供學員查閱接收。學員通過智慧報表掌握自身學習水平，通過教師批注改進學習策略與學習方法。

（五）基于教師維護的智慧管理功能

為了便于智慧教材后續的拓展更新與維護管理，在教材開發時便預留教師維護管理端口。教師通過口令可登錄后臺管理端，通過簡潔的交互界面，實現教材知識圖譜框架調整、文字內容增減、學習資源插入、測試題庫更新、拓展任務變更等功能。通過基于教師維護的開放式智慧管理設計，使智慧教材可以靈活地根據教學內容更新而升級，降低了教材維護的復雜性與維護成本，同時大幅度提升了教材的使用壽命。

七、存在問題與建議

數字化智慧教材是一個新的研究方向，在建設與探索過程中，不可避免地會出現一些新的問題。一是由于原有教材知識點內容較為零散，且知識點之間的內容體量有一定差距，在以知識點為基本單位進行教學內容重構時，常常難以把握知識點的設置，需要對教材內容進行改造與增減。二是在信息化教學資源的選取和制作方面，由于數字形態的教材最終打包成程序包，為了控制程序的大小，信息資源的數量與清晰度之間存在一定的矛盾，需要課程組進行精細選擇與制作，把控資源的質量。三是在交互功能設計方面，由于教材是免安裝的單機版本，學生與教師的交互不能即時發生。在使用中需要學生按教師要求，及時進行報表的生成與提交。若學生人數較多，教師的工作量則會成比例增加，因此在教學實踐中可以要求課代表進行報表的統一收集與初步的整理，從而減輕教師的工作負擔。

結語

本文以“懸掛物管理系統”智慧教材改造過程為例，探究以數字形態建設符合軍隊院校特色與要求的智慧教材的路徑與方法，并重點從教學內容體系重構、信息化資源優化、核心智慧功能設計等三個方面論述了建設過程。下一步，課程組將持續開展教學設計與應用實踐工作，通過學習數據分析進一步完善教材功能，優化教材內容，為軍隊院校其他類似課程的教材改革提供有價值的參考與借鑒。

參考文獻

［1］郭利強，謝山莉，范慧圓.傳統教材向數字教材轉型：動因、障礙及實現路徑［J］.課程·教材·教法，2022（7）：36-41.

［2］江波，杜影，顧美俊.智能教材研究綜述［J］.開放教育研究，2022，28（3）：39-50.

［3］閆君子，張家軍.智慧教材的功能模型建構及實現路徑［J］.開放教育研究，2021，27（6）：80-89.

［4］楊子江，郁大照，劉湘一，等.《飛機結構與系統原理》智慧教材建設思考與探析［J］.中國教育信息化，2020（15）：37-40.

［5］孫薇.新形態一體化教材助力智慧課堂：以職業教育專業教學資源庫配套教材研發和設計為例［J］.中國編輯，2018（4）：61-63+69.

Exploration and Practice on the Construction of Digital Intelligent Teaching Materials of Stores Management System

WANG Dian-yu， HAN Qiang， HAN Tian， SHENG Zi-hao

（Qingdao Campus of Naval Aviation University， Qingdao， Shandong 266000， China）

Abstract：The reform of teaching materials is an important part of the reform of “three education” . The development of modern information technology has injected fresh vitality into the reform of teaching materials in military colleges and universities. Taking the construction process of digital smart textbooks of Stores Management System as an example， this paper analyzes the current situation and contradictions of smart textbooks construction in military colleges and universities， and elaborates from six aspects： the background of textbook construction， the overall construction idea， the reconstruction of textbook content system， the optimization of teaching auxiliary resources， the design of core smart functions， and the existing problems and suggestions， to explore the ideas and methods of building smart textbooks in digital form that conform to the characteristics of military colleges and universities， and provide valuable reference for the construction of smart textbooks for specialized courses in military colleges and universities.

Key words： stores management system; digitization; smart teaching materials