教育數字化轉型視域下新形態數字教材的應用場景及建設路徑

[摘 要] 從滿足學生“自適應學習”“沉浸式學習”“智能輔導”及教師“學生學情分析”“資源智能推薦”“智能教學助手”等角度出發，闡述教育數字化轉型視域下數字教材的“數據層”“服務層”“應用層”三層架構模型。依托“知識圖譜”“環境感知”“人工智能”“云計算”等核心服務，通過“效能類”“信息類”“情景類”“評價類”“認知類”五類功能工具構建數字教材的高內聚松耦合的功能應用體系。使教材數字化從資源富媒體化、信息組織數字化，進一步向以知識工程為基礎的智能化轉變。數字教材應該適應教育信息化轉型發展的需要，在以提供教學內容為主的基礎上，發展成為提供更具教育教學價值的功能和工具系統。

[關鍵詞] 數字教材 新形態教材 教育數字化 數字化轉型 智能教材

[中圖分類號] G237 [文獻標識碼] A [文章編號] 1009-5853 （2025） 01-0055-11

The Application Scenarios and Construction Paths of the New Form of Digital Teaching Materials from the Perspective of Educational Digital Transformation

Zhao Bingxun Yuan Huali

（PEP Digital Publishing Corporation Limited， Beijing， 100081）（Educational Research Institute of the People’ s Education Press，Beijing， 100081）

[Abstract] From the perspective of meeting the needs of students’ adaptive learning， immersive learning， intelligent tutoring， and teachers’ analysis of students’ learning situation， intelligent recommendation of resources， and intelligent teaching assistant， this paper expounds the three-tier architecture model of digital textbooks from the perspective of digital transformation of education， namely， the “data layer” “service layer” “application layer” . Relying on core services such as “knowledge mapping”" “environmental perception” “artificial intelligence” “cloud computing”， a highly cohesive and loosely coupled functional application system for digital textbooks is built through five functional tools， namely “effectiveness” “information” “scenario” “evaluation”“Cognition” . Make the digitalization of teaching materials change from rich media of resources and digitalization of information organization to intelligence based on knowledge engineering. Digital teaching materials should meet the needs of the transformation and development of education informatization， and develop from providing teaching content as the main basis to providing functions and tool systems with more educational and teaching value.

[Key words] Digital textbooks New form textbooks Digitalization of education Digital transformation Intelligent textbooks

2020年9月，聯合國教科文組織發布了《教育數字化轉型：學校聯通，學生賦能》決議。同一時間，歐盟委員會發布了《數字教育行動計劃（2021—2027年）》，提出“發展高績效數字教育生態系統”和“提高數字化轉型的數字技能和能力”兩大戰略及十三項行動計劃。2021年8月，經教育部批復同意上海成為國家教育數字化轉型試點基地。世界各國教育部門紛紛出臺一系列教育數字化發展戰略和實施計劃，全方位大力推動教育數字化轉型。以大數據、云計算、人工智能等為代表的技術創新和迭代進入快車道，教育數字化轉型已成為教育發展的重要方向。教育數字化轉型的核心目標之一，是形成個性化、智能化的教育新生態[1]，實現學生的自適應學習。數字教材作為數字化環境下開展教學活動的基礎資源和載體，既是教育數字化轉型的必然產物，又是教育數字化轉型的關鍵環節和有力抓手[2]?！读x務教育課程方案（2022年版）》在“教材編寫”部分明確提出“要充分利用新技術優勢，探索數字教材建設”[3]。當前，我國基礎教育數字教材建設基本上都是以紙質教材為藍本，配套多媒體資源和學科工具[4]，內容呈現和交互方式單一，不具備教材內容的解構和建構功能，很難滿足教育數字化轉型指向的個性化、智能化教學需要[5]。故此，探索、設計和開發新形態數字教材，以響應未來教育對個性化學習及教學的發展要求，是數字化時代高質量教材建設的關鍵。本文在教育數字化轉型視域下，從響應教學數字化轉型升級需求的視角闡釋新形態數字教材的核心應用場景，并基于此探討新型數字教材的架構模型和建設路徑。

1 基于教育數字化轉型升級需求的數字教材演進歷程

數字教材自產生以來，其形態和功能特征演進受到技術的發展和數字化教學范式及教學觀念更迭的雙重驅動。其中，技術的更新為數字教材的發展演進提供了想象力，是催生不同形態數字教材的外在動力，數字化教學范式更迭下的應用邏輯轉變及教學觀的轉變是推動數字教材形態演進的內在動力，也是數字教材的價值指向。

20世紀90年代開始，隨著個人終端的興起及互聯網技術的發展，遠程學習共享成為可能，信息技術在教學中的應用以促進數字資源的便捷傳播和共享等為主。為順應教育信息化資源建設需要，以圖片或PDF格式呈現紙質教材圖文內容的靜態數字教材得以研發。如人民教育出版社于2002年推出了我國最早的手持式“人教電子教材”，實現了教材的載體數字化。隨著教育信息化的推進，信息技術在教學中的應用場景不斷拓展和深化，以數字化資源和工具應用為特征的課堂多媒體教學成為信息技術與學科教學整合的主要模式，教師成為多媒體環境下數字資源和工具應用的核心主體。作為數字化教學的基礎性資源，數字教材的核心應用場景隨之從師生資源共享和自主閱讀擴展到課堂教學。以富媒體資源和教學互動工具為核心成為這一代數字教材的主要特征。目前，國內中小學數字教材的研發基本上采用這一形態，即以紙質教材為藍本，配套富媒體資源和學科工具。隨著國家教育數字化戰略的深入推進，信息技術尤其是人工智能等新興技術推動著教育教學進入生態重塑新階段，泛在化學習、個性化學習、場景化學習、人機協同學習等新型學習方式成為趨勢，教學內容和服務供給更加強調個性化、精準化和智能化。作為教學的關鍵要素，數字教材逐漸向貫穿教與學全過程的新形態數字教材發展[6]。

新形態數字教材是適應教育數字化轉型升級需求而產生的，服務于智能時代數字化教學新范式，是構建未來個性化、智能化教育新生態的基礎。相較于傳統數字教材的基礎性資源和輔助教學定位，新形態數字教材是教學情景、教學內容和教學方式的復合體，應具備更強大的教學策略實現、學習路徑規劃和學習服務支持功能，在內容組織與呈現、人機交互、個性化推送等方面呈現出更加明顯的智能化優勢。本文認為，新形態數字教材是以國家課程標準和教學大綱為依據，以促進學生個性化發展為目標，以新一代人工智能與知識工程技術[7]為支撐，集數字化內容、教與學工具、教學策略、學習路徑等于一體，能滿足智能時代個性化教與學需要的新型教材。

2 教育數字化視域下新形態數字教材應用的核心場景

教育數字化轉型，作為教育信息化深化演進的高級階段，是一場由技術驅動的教育變革創新，其核心在于通過教育領域全要素、全流程、全業務的數字化重構和升級[8]，形成開放、個性、智能的教育生態，從而促進教師和學生的全面發展。豐富交互模式，重組教學內容，重構教學流程，革新教學模式，重塑學習生態，實現教育內容和服務的智能化、個性化供給，是教育數字化轉型的必然要求。因此，教育數字化轉型的實質遠超于既有教育場景下數字技術的淺層次應用，它要求探索并開辟教育應用的新場景[9]，實現技術與教育深度融合的新境界。在教育數字化轉型過程中，數字教材作為教育教學活動的核心載體和數字化轉型的關鍵要素，需要在不斷深化和拓展其應用場景的過程中彰顯育人價值，繼而賦能教育高質量發展。

數字教材應用的核心場景緊密關聯于教與學的互動實踐。當前，大數據、人工智能等技術突破性發展，為教材服務教學場景增加了新的想象力。為充分發揮數字教材的育人效能，必須圍繞學習、備課、授課等核心教育活動，通過技術賦能，不斷深化和拓寬其應用場景，使之從沉默的“教師”升級為動態的“智能導師”[10]和“智慧伙伴”，進而為學生的個性化學習和教師的智慧教學提供有力支撐。具體而言，新形態教材作為教育數字化轉型的關鍵要素和核心載體，需要緊緊圍繞教師和學生的數字化教學活動場景，在學生個性化學習和教師智慧教學的具體應用場景中，推進教學流程重構和生態重塑。

2.1 新形態數字教材滿足學生學習場景的要求

學習是學生主體在教學實踐中通過與周圍教師、同學及教學信息資源等的相互作用獲得知識、技能和價值觀的活動。教材是學習活動的主要依據，從學生角度看，教材包括學習興趣培養激發功能、學習活動指導功能、學科內容展示和教材內外知識銜接功能、總結拓展和綜合學業評價功能等[11]。學習路徑是學習活動的主線，通過學習路徑規劃來制訂學習目標，創建個性化學習場景，構建新型學習形態[12]。

2.1.1 自適應學習

數字教材多模態的表征方式可以使知識以多種表現方式呈現，滿足不同階段個性學習者的多層次學習需求。近年來信息技術不斷發展，為個性化學習創造了必要條件。2018年4月，教育部印發的《教育信息化2.0行動計劃》提出，要探索在教育信息化背景下實現差異教學、個性學習、精細管理、智能服務的典型途徑。人工智能、大數據等智能技術已經為學生個性化學習服務的快速實現提供了有效基礎支撐，能夠根據每個學生的個性特征，為學生提供個性化學習服務。

學習資源智能推薦。隨著智能技術的快速發展，數字教材通過記錄學生的課堂行為、學習習慣、師生或生生互動的過程等，獲得大量即時性的行為數據、個性表現與評價信息數據，通過對這些數據的智能分析，能夠描繪出學生個體的學習特征。根據學生的個性特征，利用教材推薦算法將之與教材資源使用特征進行匹配，為學生自動推薦適恰的學習資源。個性化學習推薦有利于貫徹因材施教理念，充分挖掘學生個體的潛能，促進學生的個性化發展。

學習路徑智能規劃。學習路徑指為達成某一學習目標而設計的學習任務、學習資源或學習活動的組織序列。學習路徑規劃指設計學習路徑的具體方案。在傳統教材中的學習路徑規劃通常依據教材對知識點的組織順序而定，所有學生遵循同樣的學習路徑，存在個性化和動態性不足的弊端。智能教材實現了基于知識圖譜技術對內容的碎片化拆分，支持對拆分的離散內容的識別及重組。一方面，根據學生的學習進度動態展現后續的學習內容，例如，學生根據函數方程填寫表格數據，教材能夠在坐標系上自動描點，自動生成函數圖像；教材根據人機對話的進度，同步顯示對話文本等，數字教材可以根據學生的思維過程，動態分步驟展示內容（包括試題的解析過程等）。另一方面，智能化教材可以依據學生知識點掌握情況以及知識點之間的關系，自動選擇最優的個性化學習路徑并實現持續的動態調整，此處的調整并非調整具體內容，而是調整內容的邏輯順序以適應學習者認知水平。進行學習路徑規劃，要基于知識圖譜厘清學科知識點之間的關系，例如順承關系、遞進關系、包含關系、依賴關系、因果關系等[13]。新形態教材可以將學生的知識點掌握情況與知識圖譜進行關聯，并以一定的方式可視化呈現，比如用不同顏色或不同形狀表示學生的知識點掌握情況。

2.1.2 沉浸式學習

隨著信息技術的發展，對于沉浸式學習的理解與應用融入了更多技術因素。沉浸式學習是建立在虛擬現實等技術基礎上的一種身臨其境的學習新形態。它通過虛擬現實、增強現實和混合現實等技術，為學習者提供接近現實情況或真實情境的虛擬化學習環境。學習者借助眼睛和手之外的其他身體感官系統參與學習過程，并且全過程安全、真實。沉浸式學習為學生營造接近真實世界的學習情境，使學生沉浸于其中而不受其他因素的干擾，以獲得更深刻的學習體驗。

學科教學過程中往往會遇到一些抽象的、微觀的知識點或存在操作風險的實驗等各類難以直觀展示的內容，例如，高速碰撞、彈性形變等變化很快的物理現象，植物發芽、生長等變化很慢的現象，微觀分子結構模型及化學反應現象，宏觀宇宙地球模型，不宜直接觀察的生物結構模型等。利用高速拍攝、延時拍攝技術展示物體的碰撞過程及種子發芽過程，利用3D技術展示生物體內部結構、宇宙地球及分子結構，使學生可以多維度了解事物的宏觀及微觀結構；利用虛擬仿真技術，模擬一些危險有害的實驗，讓學生更加精準地掌握實驗操作技巧和體驗實驗操作流程，使不具備實踐環境學校的學生能夠獲得實踐機會。利用H5語言強交互、多模態實現歷史動態地圖、地理動態地圖、數學模型等動態展示?；谛畔⒓夹g創建的多種虛擬教學模型和教學場景，突破了傳統課堂或學校實驗室空間、資源和能力的限制，為學生帶來了完全沉浸或半沉浸的學習體驗。數字教材利用虛擬現實技術結合其他科學技術，生成與真實環境在視覺、聽覺、觸覺等方面高度近似的數字化教學環境，能使學生產生身臨其境的感受和體驗，提升學習的效率和效果。

2.1.3 智能輔導

為學生輔導、答疑一直是教學過程中的重要任務之一。但教師在面對眾多學生進行輔導與答疑時，任務量繁重，費時耗力。隨著自然語言理解、圖文識別等智能技術的發展與應用，一些新興的技術手段可以輔助教師進行輔導與答疑，從而減輕其工作負擔。可汗學院基于大語言模型開發的人工智能教學系統可以輔導學生學習數學、科學和人文學科。例如，它可以解釋二次方程式，并創建數學問題進行練習等。但這個系統只是第一階段—人工智能將開啟更多的學習機會。人工智能能夠捕捉到教師教學的有效之處，能為每一個有需要的人提供補充教學。

2.2 新形態數字教材滿足教師教學場景的要求

課堂教學是教育教學的主陣地。數字教材不同于普通電子書，核心任務是滿足信息化環境下課堂教學的需要。完成課程標準要求的教學實施是數字教材設計的根本出發點，能夠支撐基礎的教學實施是數字教材設計的主要依據之一 [14]?！吨行W教師信息技術應用能力標準（試行）》指出，在應用信息技術優化課堂教學、轉變學習方式時，要“設計有效實現學習目標的信息化教學過程”。智能技術可以為教學提供全場景的支持服務。數字教材輔助教師教學涵蓋了備課、授課、輔導等多個典型的教學活動場景，實現了基于學情大數據的授課資源的智能推薦、教學設計方案的自動生成、智能教學助手的輔助教學、智能輔導與答疑、課堂教學過程視頻的常態化錄制回放與知識結構化分析等功能。數字教材要在一定程度上減輕教師教學的負擔，提高教師教學的有效性和針對性。

2.2.1 學生學情分析

學情分析，即學習者特征分析，是教師為了獲取有效開展教學所需的各類信息和依據，對影響學生學習的各種因素進行診斷、評估與分析的準備活動，包括學生基礎信息、學業信息、行為信息、心理信息、生理信息等內容[15]。教材是教師和學生在教學中使用最頻繁的教學材料，是學情數據采集最理想的載體之一，借助大數據分析及智能感知分析技術，通過深度挖掘學生使用數字教材的學習行為數據，全面準確解析學生學情，自動生成對應到教材知識單元的精準的學情分析報告，可供教師在用數字教材備課時參考。精準的學生學情分析，為因材施教提供基礎條件，不但可以提高教學質量、減輕學生學業負擔，而且尊重學生的個體發展差異。大數據學情分析能夠彌補傳統學情分析經驗化、模糊、粗略的不足，為教師的教學設計提供科學精準的全方位數據支撐。

2.2.2 教學資源智能推薦

教學資源準備是教師備課中最需要、最耗時的核心工作之一。互聯網時代教師常用的資源獲取途徑之一是網絡搜索。這種方式難以搜索到合適、優質的教學資源，符合學生學習水平、具有學科教學特色的資源更是鳳毛麟角。利用智能技術可以實現跨學科教學資源的智能化推薦，即通過收集、分析教師在教學中的資源應用行為，發現其個性化需求與興趣特點，結合教師地域性差異、資源的受歡迎度，將教師可能感興趣的資源自動推薦給他們。教學資源的智能推薦功能與一般的搜索引擎不同，是通過分析教師資源使用特征，主動提供滿足教師個性化需求的資源，有效解決教師不能準確描述自己需求的不足。

構建教學資源智能推薦策略如下：系統利用計算機深度學習技術，根據教材內容資源數據特征分析建立資源特征模型；通過教師使用資源習慣、教師的個性特點建立教師相似度特征模型；系統利用歸并排序算法，分析特征教師對特征資源高頻使用關系，建立教師應用資源特征模型庫；依據教師應用資源特征模型庫，為目標教師推薦相關教學資源。例如語文老師講《詠梅》這一課，系統根據資源特征推薦音樂學科關于梅花的歌曲、生物學科關于梅花的生活習性資源等，并根據教師特征推薦其他同特征教師在講授《詠梅》時使用的高頻資源，對這些推薦資源進行歸納并排序推薦給教師。教學資源推薦策略有多種實現方法，如北京師范大學學習元平臺主要采取排行、關鍵詞、新資源、關聯規則、好友推薦等推薦策略，對各種策略進行加權計算后實現教學資源的個性化推薦。

2.2.3 教學方案自動生成

教學設計是根據課標要求，結合教學對象的特點，將教學諸多要素合理有效安排，確定合適的教學方案的設想和計劃。教學方案是教學設計活動的結果呈現，一個完整的教學設計活動通常包括明確教學目標、選擇教學內容、設計教學活動、準備教學資源、選擇教學媒體、設計評價標準等。在傳統的教學設計過程中，教師需要花費大量不必要的時間和精力去撰寫文案，收集和準備教學資源。智能教材能夠對教材內容進行拆分和離散識別，實現教材內容模塊化，利用知識圖譜技術、大數據技術挖掘并分析教師的授課情境、學習者特征、授課內容等背景信息，基于深度學習和自然語言理解等智能技術，實現學科知識點與教學目標、教學重難點、教學資源、教學活動等信息的智能匹配，并在此基礎上對教材內容進行解構重組，自動生成教學方案。教師在初步生成的教學設計方案基礎上，可以根據個性化教學需求對方案各模塊的內容信息進行修改。修改后的教學設計方案能夠有效支持教學過程的實施及活動的開展，有效減輕教師的工作負擔。需要說明的是，教材的內容重組是針對不同教師形成的個性化教學方案，教材本身預設的教學策略和邏輯并沒有改變。

2.2.4 智能教學助手

智能教學助手在數字教材領域的進一步應用和發展為教師教學提供了有效的幫助與支持。智能教學助手能夠通過自然語言模擬人類對話，深層次理解教師需求并能夠幫助教師更好地組織和開展教學活動。智能教學助手的核心特征是對話式交互與智能性服務。從根本上說，智能性服務是基于智能技術而開展的課堂教學服務，旨在幫助教師完成一些重復性的或通過常規教學手段難以完成的工作。如語言類學科的范讀和帶讀。語文和英語等語言類學科在教學過程中常涉及字詞的發音和文章段落的朗讀等環節。傳統教學過程中，一般由教師為學生進行示范朗讀，但有時會出現個別教師發音不標準的問題。智能教學助手可以代替教師進行朗讀，為學生提供標準化的示范。又如抽象知識點的講解。物理、化學、生物等自然學科常涉及抽象、微觀、難以理解的知識點，通常需要借助圖片、視頻、實物或虛擬現實場景等方式輔助教學。智能教學助手可以為教師課堂教學提供智能化服務。當教師為學生講解某一抽象知識點時，智能教學助手可自動調取相關教學資源，并以虛擬教師的方式對知識點進行原理與過程的直觀展示，降低學生的理解難度。

3 新形態數字教材的架構模型及研發路徑

數字教材作用的核心場景是其功能架構和研發的起點與依據。教育數字化轉型視域下，新形態數字教材以學生個性化學習和教師智慧教學為核心作用場景，并作為教育新生態構建的基礎性要素無縫對接各級各類教學系統。此外，作為面向全國大范圍供給的數字化公共服務產品，數字教材還應滿足學校類型多樣、教學模式多元、教育主客體關系復雜、教育數據多元異構[16]等不同的場景需要。故此，開放性、沉浸性、個性化、智能化，是新形態數字教材建設的核心特征與價值指向。開放性，即新形態數字教材應建立功能和數據標準，支持與各級系統間的互操作，以及各類數據的無障礙流通。沉浸性，即新形態數字教材需提供多模態的內容表征方式，支持人機的多元化互動等。個性化，即新形態數字教材應具備靈活的知識組織結構，可根據用戶畫像實現內容和服務的個性化重組、多元化表達和針對性推送。智能化，即新形態數字教材應內嵌人工智能引擎，智能感知并理解師生個性化需求，以符合用戶特點的方式提供自動化、智能化服務。基于以上對教育數字化轉型視域下新形態數字教材應用訴求和建設特征的分析，本文構建了新形態數字教材松耦合的三層結構模型，如圖1所示。

3.1 數據層

數據層提供數據的結構化存儲、管理和檢索。其中，用戶數據指用戶的基本信息及用戶行為數據；內容數據指課程內容數據及對內容標簽化的知識點數據；教學數據指教學進度數據及教學評價數據；信息數據是描述教材的基本信息數據及章節目錄數據。數據結構標準化是新形態數字教材提供個性化服務與實現跨系統數據流轉的基礎。

3.2 服務層

服務層（邏輯算法層）是新形態數字教材核心業務邏輯和算法的實現層，接收來自數據層的數據，根據業務規則進行計算、分析和決策，并將處理結果返回給應用層。本層提供知識圖譜、環境智能感知、云計算、AI發音、AI識別等基礎性服務與功能支撐。其中，知識圖譜、環境智能感知和生成式人工智能是新形態數字教材區別于以往數字教材最顯著的特征，確保了數字教材服務的智能化、個性化升級。

知識圖譜服務，旨在構建知識內容的語義網絡，實現學科間知識融合?，F代的學科分類造成知識間聯系割裂和內在邏輯缺失，跨學科知識融合是重要的補救措施，也是新課標的關鍵理念和教育發展的必然要求。作為課程標準的具體化體現，新形態教材利用識別引擎完成語音、文字、圖片等識別，結合資源的關鍵詞匹配對應的知識點，將知識結構化并利用語義網絡自動形成教材知識圖譜，打破了學科間的壁壘，將知識融通與聯系起來，實現理論與實踐、歷史與現實的聯通。如地理學科的“跟著航海家發現地球”學習活動，需要把歷史上的航海探險事件與地理知識關聯起來，讓學生了解航海探險發現地球上陸地和海洋整體結構面貌的過程，這就涉及歷史、科技、文化、地理、環境、政治等不同學科的知識。新形態數字教材通過知識圖譜服務，可以實現地理、歷史、科學、文化等相關知識的跨學科整合，幫助學生更全面深刻地理解和感受知識間因果關系并建構知識體系。

環境智能感知服務以光傳感器、GPS定位、磁力計、陀螺儀等硬件傳感設備的智能感知數據為基礎，實現對教學環境、教學場景、教學情境等的智能感知，旨在提升數字教材服務的針對性、沉浸性和智能性。結合智能感知與智能知識計算，使新形態教材具有知識針對性、環境適應性、情景匹配性的特點。教學環境主要指學習的時空、設備參數等硬件條件，如溫度、方位、光照強度、空間大小等。教學場景指教師教學采用的方式和手段，包括講授型、討論型、實驗型等。教學情境是教學過程中為實現特定教學目標而創造或設定的一系列任務情境或物理條件，如在某特定濕度、溫度和受力作用下的物體運動分析。通過智能感知，將知識內容疊合感知情景，新形態數字教材可以自動采集外部數據，自動適配教學資源及工具，實現內嵌虛擬實驗，將知識情景信息清晰地呈現還原[17]，使教材從單一知識載體向更為多元化和互動性的教育工具轉變，實現生動教學和有效學習的目標。

生成式人工智能服務，提供內嵌教育專用大模型和外接通用大模型，為師生提供教學智能體服務，如語音識別、跨模態內容生成、智能問答、機器翻譯等，通過人機協同更好地支持學生的個性化學習和教師的智慧教學。新形態數字教材建設以培養學生核心素養為旨歸，利用智能技術為人的核心素養發展服務。新形態數字教材開發根據學生核心素養發展的差異，在不同學段學科中選擇不同的技術手段和智能體形式促進各類學生核心素養發展，通過多模態的呈現形式為不同個體提供差異化服務，推動學生核心素養的發展[18]。

3.3 應用層

應用層處理用戶的請求和響應，協調不同模塊之間的交互，是實現數字教材整體功能的關鍵。新形態數字教材的核心要滿足不同區域教師教學和學生學習的需要，給教師和學生帶來優質的、個性化的教和學體驗，具備知識搜索、標引、推薦、組織、加工、演示等多項功能。內容組織靈活化、功能工具開放化、學習體驗沉浸化、資源推送個性化、學習服務智能化是新形態教材的核心特點。

新形態數字教材要滿足教育數字化轉型的需要，需具備五類基本功能工具。第一，效能類功能工具。如備課功能，新形態數字教材建設強調利用技術手段強化內容的價值與表達，教材內容通過模塊式組織，每個模塊具有相對完整的功能或主題，能夠單獨抽取和重新組合，幫助教師高效備課，節省時間和精力。又如作業評判功能，習題的自動化評判工具可以快速給出客觀題的答案和部分主觀題的分析，減輕教師的批改負擔。同時，可以及時給學生提供學習評估和反饋，讓學生了解自己的學習情況，及時調整學習策略。第二，信息類功能工具。教師可以通過教育信息類工具快速搜索并獲取豐富的教學素材，豐富教學內容，提高教學質量。能夠方便地整合各種資源，根據教學需求進行個性化的教學設計。另外，教育信息類工具可以提供個性化的適應性學習服務，包括學習路徑規劃、學習資源推薦等。學生可以利用信息類工具獲取各種學習資源，滿足個性化學習需求。第三，情景類功能工具。教師可以利用教育情景類工具創設各種逼真的教學場景，如歷史事件重現、科學實驗模擬、文學作品場景還原等，使抽象的知識變得更加直觀、生動，提高學生的學習興趣和參與度。為教師提供多樣化的教學方法選擇，滿足不同教學內容和教學目標的需求。生動有趣的教育情景可以吸引學生的注意力，激發他們的學習興趣。例如，在虛擬實驗室中進行科學實驗，學生可以更加直觀地觀察實驗現象，提高學習的積極性。學生在情景中扮演不同的角色，參與各種活動，增強了學習的參與度和主動性。可以培養學生的多種綜合素質，如團隊合作能力、溝通能力、創新能力、批判性思維等。例如，在小組合作的情景中，學生需要與他人協作、交流，共同完成任務，培養了團隊合作和溝通能力。第四，評價類功能工具。利用人工智能技術提供教材內容的朗讀、作答試題的評判、口語發音（英語和語文）的評價等，為學生提供實時的過程性評價，幫助教師了解自己的教學效果，通過學生的測試成績、作業表現、課堂參與度等多方面的數據反饋，教師可以明確教學中的優勢和不足，以便及時調整教學策略和方法，提高教學質量。根據學生在特定知識點上的薄弱環節，教師可以有針對性地進行復習強化或調整教學內容的深度和廣度。教師可以通過教育評價類工具收集的反饋信息，反思自己的教學過程和方法，促進自身的專業成長。例如，對比不同教學方法下學生的評價結果，教師可以嘗試新的教學方法和手段，提升教學技能。學生可以通過評價結果了解自己的學習狀況，包括知識掌握程度、學習能力、學習方法的有效性等。這有助于學生認識自己的優勢和不足，明確自己的學習目標和努力方向，幫助學生調整學習策略。第五，認知類功能工具。該類工具能提升教師的教學理解，加深對教學內容的認知。教育認知類工具可以提供多種視角和分析方法，幫助教師深入理解學科知識的結構和內在邏輯，以便更好地傳授給學生。優化教學策略，根據學生的認知特點設計教學活動。例如，利用認知負荷理論，教師可以合理安排教學任務的難度和復雜度，避免學生因認知負擔過重而產生學習困難。可以促進學生的自我認知和反思。教育認知類工具可以引導學生分析自己的學習過程和思維方式，發現問題并及時調整學習策略，培養學生的自主學習能力和批判性思維。對于在某些學科或知識點上存在認知障礙的學生，教育認知類工具可以提供針對性的輔導和支持，幫助學生突破學習瓶頸。

新形態數字教材需要充分適應終端多元化和場景復雜化的特點，既可以以獨立形態，如獨立的App、微信小程序等為各終端提供應用，又可以以上層應用為接入方式，提供SDK程序包，將數字教材嵌入國家智慧教育云平臺等第三方教育平臺供用戶使用，并根據第三方平臺的需要個性化配置功能和工具，還可以以中層服務為進入方式，提供API數據接口對接第三方平臺，給第三方平臺提供更加個性化的數據服務。

新形態數字教材建設以服務教育生態為核心目標，提供資源、數據、應用和服務的核心支持。新形態教材應具備專業化、系統化的知識服務能力，可以根據需要為教育生態的其他應用系統提供積木式組件服務。高內聚松耦合架構，各個層次的職責明確，降低了層與層之間的依賴關系，便于維護和擴展?？删S護性好，當業務需求發生變化時，可以只修改相應的層次，而不會影響其他層次；可擴展性強，新形態數字教材能夠方便地添加新的功能、組件或服務，以適應不斷變化的業務需求和技術發展，而不影響整個系統的架構。

4 新形態數字教材建設的未來之路

新形態數字教材不僅是技術驅動的教材多模態轉變，更是應用邏輯更迭驅動的教材理念、思維、價值取向的轉型，面臨著理論、技術、人才等多方面的挑戰。在數字化轉型新時期，要實現其可持續發展，需強化基礎理論研究、健全技術標準、培養專業隊伍，使之有效服務于教學數字化轉型。

4.1 加強基礎理論研究，引領方向與深化認知

信息技術的不斷進步和人工智能的快速發展，改變了知識存在的樣態和教學活動模式，大量的重復性知識記憶和數理計算的必要性已經不大，教師和學生完全可以在各種AI工具和云計算的輔助下，開展更具想象力和創造性的教學活動，所以，教材的功能和定位也在不斷發展。如何實現新技術和教育教學深層次融合，迫切需要進一步加強對教材理論的研究。新形態數字教材應著重加強技術理論應用研究與工程實踐探索與創新，借助實證研究方法推動技術理論實踐與新技術發展的緊密契合，通過應用實踐來促進傳統經驗與先進理論研究成果的快速對接，尋求關鍵理論研究突破，以構建完善數字化轉型背景下教與學的理論建構[19]。教學價值是教材的核心價值，如何讓技術賦予新形態教材更大的教學價值是需要謹慎研究的課題，不是簡單的技術問題。因此，數字教材開發團隊不但要保持對新技術的敏感性，更要加強教材理論的學習和研究，實現技術嵌于知識的流暢、知識附于技術的融合[20]。

4.2 建設完善技術標準，促進規范與融合發展

數字教材具有天然的技術屬性，如不加以約束，容易成為技術的附庸。信息技術可以使人們更高效地進行資源的協調、優化、配置和利用，提高社會勞動生產率。從這個角度來說，信息技術應用于數字教材是沒有障礙的，但是可用不等于適用。數字教材在內容上要充分體現課程標準的要求，《義務教育課程方案（2022版）》對教材編寫有一些明確要求，如內容選取要“基于核心素養精選素材，確保內容的思想性、科學性、適宜性與時代性”，教材編制要“創新體例，吸收學習科學的最新成果，強化內容間的內在聯系”，要“加強情境的創設和問題的設計，引導學習方式和教學方式的變革”等。信息技術的應用要符合不同階段學生的認知水平，同樣的試題作答，低年級用涂寫、連線、選擇的形式比較合適，中、高年級用拖拽、解答、畫圖、填空的形式更適恰。所以，技術標準不但需要通用的格式標準，如國家新聞出版署頒布的GB/T 41469-2022《數字教材 中小學數字教材元數據》國家標準，還需要和課程標準對應的技術應用標準來明確約束和規范新形態教材的技術應用形式，規定信息技術在不同階段的教學活動中的準入類型、呈現形式、功能邊界等，明確規定哪些技術可以為數字教材建設服務以及其服務的功能邊界，從而適時適度地應用技術[21]。

4.3 多方聯動，培養專業隊伍

新形態教材的開發難度和復雜性遠遠高于紙質教材的開發。比如，將紙質教材的編寫看作一個作家完成的一部著作，那么新形態數字教材開發相當于將這部著作拍攝成一部電影。數字教材的開發是紙質教材的再升級過程，需要一系列專業人員分工協作才能完成，需要學科編輯（相當于編?。?、產品設計（相當于電影導演）、UI設計（相當于藝術設計）、多媒體制作（相當于演員）、技術開發（相當于拍攝剪輯）等眾多專業開發人員共同參與。新形態教材的多模態化是表象，更深層次是根據教育信息化轉型的需要對教材內容進行的二次創作，是紙質教材的“藝術”再呈現，任何一個環節的缺失或不完善都不可能造就這一部“大片”。所以，傳統出版企業要加強科技素養人才的建設，一方面，出版企業要加強和科技企業、高校、研究機構的合作，利用他山之石完成基礎的技術積累；另一方面，出版企業要參與科研院所高級技術人才的培養計劃等，加強數字技能型人才隊伍的建設，包括專業人員的引入，尤其是需要熟悉信息技術及教育教學業務的復合型人才，為新形態教材建設提供人才保障。

5 結 語

基于人工智能等技術的新形態數字教材，是教育數字化轉型的核心要素之一，是教育新生態的基礎，為促進教育公平、課堂教學大規模因材施教提供可能。新形態數字教材建設必須緊緊圍繞教學數字化轉型升級過程中師生應用的核心場景彰顯育人價值。教材建設為國家事權，作為教材體系的重要組成部分，數字教材建設必須以服務教育強國、助力教育現代化為使命，不斷加強基礎研究，加快相關標準研制，組建教材建設共同體，共同推動數字教材建設事業的發展。

注 釋

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（收稿日期：2024-05-06；修回日期：2024-09-01）