數(shù)字化賦能高中信息技術(shù)教材的可行性研究

摘要：高中信息技術(shù)是一門(mén)快速更新迭代的課程。隨著信息科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，這門(mén)課程的教材逐步向數(shù)字化轉(zhuǎn)型。在此過(guò)程中，數(shù)字化賦能高中信息技術(shù)教材的可行性已經(jīng)得到了一定的實(shí)踐基礎(chǔ)，再加上現(xiàn)在的人工智能與大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)的加成，很多社會(huì)機(jī)構(gòu)已經(jīng)把研究方向集中在數(shù)字化教材上，也讓數(shù)字化賦能高中信息技術(shù)教材的可行性得到了保證。但技術(shù)的保證并不能使數(shù)字化賦能高中信息技術(shù)教材落地，社會(huì)的認(rèn)可和師生的實(shí)際使用體驗(yàn)才是實(shí)現(xiàn)教材數(shù)字化的有力保證。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；高中信息技術(shù)；教材

科技的不斷發(fā)展讓教學(xué)媒介從傳統(tǒng)的粉筆加黑板，到書(shū)寫(xiě)投影器，到之后的投影儀，再到更新?lián)Q代的交互式投影，直到現(xiàn)在普遍使用的交互式液晶顯示屏。在教學(xué)工具不斷更新的同時(shí)，有一樣?xùn)|西始終沒(méi)有變化，那就是教科書(shū)。目前，教科書(shū)還是以紙質(zhì)書(shū)為主。但隨著各種移動(dòng)式電子終端的普及，越來(lái)越多的教育工作者致力于改變這種教科書(shū)的載體形式，覺(jué)得厚重且形式單一的紙質(zhì)書(shū)已不能和現(xiàn)代教育相匹配。因此，數(shù)字化賦能教材已成為當(dāng)今社會(huì)教育領(lǐng)域的一個(gè)主要研究課題。

一、數(shù)字化賦能教材現(xiàn)狀研究

（一）國(guó)外數(shù)字化賦能教材研究現(xiàn)狀[1]

美國(guó)作為最先發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)的國(guó)家，其信息化的領(lǐng)先是不可否認(rèn)的，作為率先推進(jìn)數(shù)字化教材的國(guó)家之一，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬在2017年就提出要確保每個(gè)州的每個(gè)孩子都擁有全面的數(shù)字化課程。截至2015年，佛羅里達(dá)州已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全面的數(shù)字化課程，圣地亞哥州為學(xué)生分發(fā)了78000部數(shù)字化教科書(shū)[2]。日本作為最早開(kāi)創(chuàng)數(shù)字化教材的國(guó)家之一，其第一本數(shù)字化教材于1993年4月問(wèn)世；2009 年，日本正式?jīng)Q定將數(shù)字化教材全面應(yīng)用于課堂教學(xué)中，時(shí)任總務(wù)大臣提倡在全國(guó)試行數(shù)字化教材[3]。韓國(guó)把數(shù)字化教材作為“智慧教育”項(xiàng)目的重要組成部分，將其看作“未來(lái)教科書(shū)”，通過(guò)添加各種互動(dòng)功能，讓學(xué)生能夠隨時(shí)隨地地學(xué)習(xí)。同時(shí)，對(duì)數(shù)字化教材賦予了定義：即一本以學(xué)生為中心的教科書(shū)，旨在促進(jìn)各種類(lèi)型的互動(dòng)，并允許學(xué)生根據(jù)他們的需求和水平來(lái)學(xué)習(xí)[4]。

（二）國(guó)內(nèi)數(shù)字化賦能教材研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)最早提出數(shù)字化教材時(shí)，使用的名字是“電子書(shū)包”。而由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)限制，電子書(shū)包更多的是將教材電子化，并沒(méi)有特別強(qiáng)調(diào)其功能性。因此，電子書(shū)包的概念在流行了一小段時(shí)間后被提及得越來(lái)越少。近年來(lái)，隨著我國(guó)對(duì)科技發(fā)展的不斷重視和教育環(huán)境的改革，數(shù)字化教材不再僅僅是把教材電子化，而是借助最新的信息化手段來(lái)實(shí)現(xiàn)紙質(zhì)教材所不能實(shí)現(xiàn)的功能開(kāi)發(fā)。以“數(shù)字化教材”為關(guān)鍵字在知網(wǎng)進(jìn)行中文文獻(xiàn)的搜索，共搜索出543篇相關(guān)的論文，其中，學(xué)術(shù)期刊410篇，學(xué)位論文25篇，會(huì)議16篇，報(bào)紙4篇。25篇學(xué)位論文證明該方向也是大學(xué)畢業(yè)生的重點(diǎn)研究方向。根據(jù)發(fā)布年限對(duì)這些論文進(jìn)行分析，分布結(jié)果如圖1所示。從圖表中可以發(fā)現(xiàn)，中國(guó)從2011年起才逐步開(kāi)始重視對(duì)數(shù)字化教材的研究，并于2020年達(dá)到頂峰。而在2020年達(dá)到頂峰的原因是在學(xué)生居家學(xué)習(xí)的大環(huán)境使然。

二、數(shù)字化賦能高中信息技術(shù)教材的可行性研究

信息技術(shù)學(xué)科是隨著信息社會(huì)發(fā)展而產(chǎn)生的新興學(xué)科，具有時(shí)代性。歷史上，信息技術(shù)學(xué)科曾嘗試使用數(shù)字化教材進(jìn)行教學(xué)，教科書(shū)中常附帶光盤(pán)。然而，與音樂(lè)、英語(yǔ)等其他學(xué)科附帶的光盤(pán)不同，信息技術(shù)學(xué)科的光盤(pán)主要呈現(xiàn)電子教材和音頻、視頻內(nèi)容。盡管電子教材已初步實(shí)現(xiàn)了電子化和超鏈接展示，但由于現(xiàn)代電腦逐漸去除光驅(qū)、光盤(pán)內(nèi)容與教科書(shū)相似，以及早期電子設(shè)備不普及等原因，光盤(pán)的使用率較低。因此，信息技術(shù)電子教材的發(fā)展仍然面臨挑戰(zhàn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步和電子產(chǎn)品的價(jià)格下降，數(shù)字化教材能更好地服務(wù)于師生，提高教學(xué)效率。信息技術(shù)學(xué)科擁有專(zhuān)用機(jī)房，具有數(shù)字化賦能教材的硬件優(yōu)勢(shì)。研究數(shù)字化賦能高中信息技術(shù)教材的可行性對(duì)其他學(xué)科具有指導(dǎo)意義。另外，成功案例可為其他學(xué)科提供標(biāo)準(zhǔn)化的操作流程和實(shí)施方案，為更多學(xué)科實(shí)現(xiàn)教材數(shù)字化提供參考和啟示。

（一）數(shù)字化背景下校園軟硬件的支持

1.硬件條件的支持

首先，隨著教育局對(duì)各個(gè)學(xué)校的智慧校園改造計(jì)劃，使得學(xué)校的信息化設(shè)備得到不斷完善。很多學(xué)校在配備了信息化專(zhuān)用機(jī)房的基礎(chǔ)上，還配備了未來(lái)教室系統(tǒng)，即在教室中配備了平板電腦，這為數(shù)字化教材的使用提供了有利的硬件條件。其次，隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的不斷更迭，網(wǎng)絡(luò)從原來(lái)的2G逐步發(fā)展到現(xiàn)在的4G，部分甚至逐漸轉(zhuǎn)換成了5G。還有就是學(xué)校無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋計(jì)劃，使電子設(shè)備的上網(wǎng)問(wèn)題得到保證，從而滿(mǎn)足了數(shù)字化教材使用的第二個(gè)條件：上網(wǎng)。最后，各種輸入設(shè)備硬件的完善，使得學(xué)生能夠在不需要改變?cè)瓉?lái)學(xué)習(xí)習(xí)慣的基礎(chǔ)上，輕松地完成與智能硬件設(shè)備的互動(dòng)，比如，各種電子設(shè)備上的書(shū)寫(xiě)筆、智能掃描設(shè)備等。

2.軟件條件的支持

人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷普及，為高中信息技術(shù)教材數(shù)字化提供了強(qiáng)有力的支持。基于先進(jìn)技術(shù)的生成式人工智能軟件，能夠精準(zhǔn)回答學(xué)生的問(wèn)題。相較于在網(wǎng)絡(luò)上通過(guò)搜索引擎搜索答案，這種方式更有針對(duì)性，也能使教材更加智能化、更具互動(dòng)性。同時(shí)，大數(shù)據(jù)的運(yùn)用也為教材的數(shù)字化提供了豐富的個(gè)性化數(shù)據(jù)資源，使得教材內(nèi)容能滿(mǎn)足不同學(xué)生的需求、更加貼近實(shí)際、更有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)與掌握。

（二）數(shù)字化賦能高中信息技術(shù)教材優(yōu)勢(shì)

1.內(nèi)容形式多樣

高中信息技術(shù)數(shù)字化教材的優(yōu)勢(shì)在于其多媒體素材的多樣性和互動(dòng)性。除了傳統(tǒng)的文本、圖像、音頻、視頻等素材，還能利用專(zhuān)用App、網(wǎng)頁(yè)等，將互動(dòng)性與檢測(cè)性功能融入其中，整合信息技術(shù)課所需的各種軟件，讓學(xué)生在同一平臺(tái)上完成所有操作。同時(shí)，數(shù)字化教材還能嵌入人工智能，形成可互動(dòng)的教學(xué)形式，方便教師精準(zhǔn)施教。信息技術(shù)學(xué)科中的實(shí)驗(yàn)性?xún)?nèi)容是一大挑戰(zhàn)，而數(shù)字化教材可以解決教學(xué)條件不足的問(wèn)題，如組建小型的局域網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)場(chǎng)等，通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)等方式進(jìn)行教學(xué)[5]。

2.內(nèi)容更新便捷

在所有的高中課程中，信息技術(shù)課程是更新?lián)Q代最快的一門(mén)課程。信息技術(shù)的迅猛發(fā)展讓教材內(nèi)容更新的腳步難以跟上時(shí)代的變遷，教學(xué)內(nèi)容和國(guó)家信息化的發(fā)展緊密結(jié)合，故而教學(xué)內(nèi)容更新迭代速度很快，導(dǎo)致教材在很大程度上存在內(nèi)容上的滯后性，課本中很多例子在經(jīng)過(guò)教材的審核出版之后再進(jìn)行發(fā)表，中間隔了好幾年，很多例子可能在兩年前有用，但是現(xiàn)在已經(jīng)淘汰。而數(shù)字化賦能的教材能夠提高教材的更新速度和修訂效率[6]。

3.助力碳中和發(fā)展

數(shù)字化賦能高中信息技術(shù)教材，最典型的好處就是可以減少紙質(zhì)教材的印刷。將教材內(nèi)容轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式，可以大大減少對(duì)紙質(zhì)資源的需求，從而降低印刷成本。同時(shí)，這也是響應(yīng)國(guó)家碳中和發(fā)展號(hào)召的舉措。目前，在我國(guó)的教育領(lǐng)域，對(duì)教材的使用量十分巨大，每本教材普遍使用的周期為一個(gè)學(xué)期。教材數(shù)字化能夠減少對(duì)紙質(zhì)教材的使用，從而為我國(guó)的碳中和事業(yè)出一份力[7]。

（三）成功案例助力數(shù)字化賦能高中信息技術(shù)教材

近年來(lái)，信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。信息技術(shù)教材作為學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)的重要工具，也在不斷更新和改進(jìn)，以適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展和學(xué)生的需求。而數(shù)字化賦能信息技術(shù)教材，則是推動(dòng)教材更新和改進(jìn)的重要手段之一，這一點(diǎn)已得到很多專(zhuān)業(yè)人士的專(zhuān)注。在數(shù)字化賦能信息技術(shù)教材方面，初中信息科技課程和一些社會(huì)團(tuán)體已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一些成功案例，可為數(shù)字化賦能高中信息技術(shù)教材提供借鑒和參考。

1.信息科技數(shù)字化教材

根據(jù)信息科技學(xué)科新課程標(biāo)準(zhǔn)，義務(wù)教育階段的信息技術(shù)課正式更名為信息科技。在發(fā)布信息科技課程教材的同時(shí)，也發(fā)布了信息科技的數(shù)字教材平臺(tái)。目前，平臺(tái)上只有三年級(jí)上冊(cè)和七年級(jí)上冊(cè)這兩本教材。該數(shù)字化平臺(tái)中包含數(shù)字教材、教學(xué)資源、資料與拓展和實(shí)驗(yàn)室四大模塊。在數(shù)字教材部分，不僅有圖文視頻的展示，更有交互性按鈕，可以對(duì)教材中需要輸入的表格進(jìn)行線(xiàn)上填寫(xiě)。此功能支持教師在課后對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)，有助于教師準(zhǔn)確掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。教學(xué)資源部分有教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)課件和微課等，可以支持教師更高效地進(jìn)行課程設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施。資料與拓展部分是對(duì)課程內(nèi)容的拓展，里面是對(duì)相關(guān)教學(xué)軟件的具體介紹和使用指導(dǎo)，支持學(xué)生自主學(xué)習(xí)，從而大大節(jié)省課堂教學(xué)中的理論講授時(shí)間。實(shí)驗(yàn)室模塊包括網(wǎng)頁(yè)制作工具、音頻制作工具和思維導(dǎo)圖，同時(shí)，該模塊對(duì)軟件進(jìn)行了網(wǎng)頁(yè)化，方便學(xué)生在一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行操作。以上這些部分與高中信息技術(shù)課程有很多相似之處，可以給之后高中信息技術(shù)課程的數(shù)字化提供有效的制作導(dǎo)向[8]。

2.交互式液晶顯示屏內(nèi)置資源

交互式液晶屏也逐步在學(xué)校普及。這種交互式顯示屏除了承擔(dān)電腦顯示器的功能外，還內(nèi)置了實(shí)用的教學(xué)工具。交互式液晶屏可以提供各種學(xué)科的學(xué)習(xí)資料和模擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生更加深入地了解各個(gè)學(xué)科的知識(shí)。同時(shí)，它們還可以通過(guò)支持互動(dòng)的方式幫助學(xué)生更好地掌握課程內(nèi)容，并進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶力和理解能力。

圖2是希沃的數(shù)字化學(xué)科工具圖，其中，數(shù)學(xué)類(lèi)包含函數(shù)、幾何和尺規(guī)。對(duì)于部分學(xué)科，希沃還可提供仿真實(shí)驗(yàn)，例如，化學(xué)學(xué)科反應(yīng)物具有腐蝕性或反應(yīng)有爆炸風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)就可以利用仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。將這個(gè)思路運(yùn)用到高中信息技術(shù)教材中，如針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的安全實(shí)驗(yàn)，通過(guò)這種教學(xué)方式，學(xué)生能夠直觀觀察電腦中病毒的各種表現(xiàn)。該思路也能為高中信息技術(shù)課程的數(shù)字化提供有效的制作思路。

3.社會(huì)團(tuán)體開(kāi)發(fā)先例

高中信息技術(shù)新教材的使用已經(jīng)進(jìn)入第三年。部分地區(qū)和社會(huì)團(tuán)體已經(jīng)關(guān)注到了高中信息技術(shù)課程的數(shù)字化潛力，比如氦星人教學(xué)平臺(tái)。該平臺(tái)利用網(wǎng)頁(yè)呈現(xiàn)，教師建立課程之后，便可以布置選擇題、編程題、填空題等題目。還有部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如物聯(lián)網(wǎng)模擬器和網(wǎng)絡(luò)模擬器，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)頁(yè)展示，這為教師講解相關(guān)專(zhuān)題提供了有力保障。在教師講解的過(guò)程中，學(xué)生也能實(shí)際體驗(yàn)。但這種社會(huì)團(tuán)體開(kāi)發(fā)平臺(tái)的最大的問(wèn)題是，建設(shè)資源難以與其他平臺(tái)共享，同時(shí)，會(huì)涉及使用收費(fèi)的問(wèn)題。

三、數(shù)字化賦能高中信息技術(shù)教材面臨的困難

雖然教材數(shù)字化有信息技術(shù)的加成優(yōu)勢(shì)，但要想真正落地，還面臨著不少困難。

（一）版權(quán)問(wèn)題

數(shù)字化賦能高中信息技術(shù)教材的難點(diǎn)之一是版權(quán)問(wèn)題。隨著數(shù)字技術(shù)的廣泛普及，盜版和侵權(quán)行為也變得越來(lái)越猖獗，這給開(kāi)發(fā)者和版權(quán)所有者帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。數(shù)字版權(quán)的保護(hù)為開(kāi)發(fā)者提供了有力保障，能夠確保他們的勞動(dòng)成果得到應(yīng)有的回報(bào)。然而，對(duì)于普通教師來(lái)說(shuō)，版權(quán)費(fèi)用可能會(huì)顯得尤為高昂，這在一定程度上限制了他們?cè)诮虒W(xué)中使用數(shù)字化教材的可能性。要在版權(quán)和教學(xué)之間達(dá)到平衡，就需要社會(huì)的力量去實(shí)現(xiàn)。

（二）推廣問(wèn)題

數(shù)字化賦能高中信息技術(shù)教材的推廣和應(yīng)用，首先需要得到學(xué)校和教師的支持。學(xué)校和教師是推進(jìn)數(shù)字化教育的重要力量，只有得到他們的支持和認(rèn)可，數(shù)字化賦能高中信息技術(shù)教材才能真正落地生根。因此，在開(kāi)發(fā)之初，開(kāi)發(fā)者就要充分調(diào)查一線(xiàn)教師的實(shí)際需求。軟件的繁瑣使用方法和很多不實(shí)用的功能往往是勸退教師的主要原因。其次，需要得到學(xué)生和家長(zhǎng)的認(rèn)可和支持。學(xué)生和家長(zhǎng)是教育的主體，只有得到他們的認(rèn)可和支持，數(shù)字化賦能高中信息技術(shù)教材才能真正發(fā)揮其作用。目前，數(shù)字化教材推廣落地的最大阻力，是家長(zhǎng)擔(dān)心電子產(chǎn)品對(duì)學(xué)生視力的傷害和學(xué)生沉溺于電子產(chǎn)品的情況，因此，如何開(kāi)發(fā)既能有效保護(hù)視力，又能防止學(xué)生沉迷的教材及其配套設(shè)備是開(kāi)發(fā)者需要研究的問(wèn)題。最后，數(shù)字化賦能高中信息技術(shù)教材需要投入大量的人力、物力和財(cái)力，這是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，需要得到國(guó)家的支持。

四、結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字化賦能高中信息技術(shù)教材的研究不應(yīng)僅局限于信息技術(shù)這一門(mén)課程。這只是一個(gè)起點(diǎn)，如果它能夠很好地在高中信息技術(shù)階段實(shí)行，對(duì)于其他學(xué)科有很重要的借鑒意義。推進(jìn)教材數(shù)字化，有助于教師以更多元、更靈活的方式開(kāi)展教學(xué)。教師可以利用數(shù)字化技術(shù)，將各種教學(xué)資源、互動(dòng)工具和教學(xué)方法整合起來(lái)，更加輕松地實(shí)現(xiàn)各個(gè)學(xué)科間的融合教學(xué)，打破學(xué)科界限，為學(xué)生提供更加豐富、生動(dòng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，從而切實(shí)提升教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。

作者單位：宣茹 無(wú)錫市湖濱中學(xué)

參考文獻(xiàn)

[１] 白小云. 高一信息技術(shù)數(shù)字化教材的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2022.

[２] 陳淑清.美國(guó)數(shù)字化教材的質(zhì)量保障舉措：基于教科書(shū)審查的視角[J].吉林省教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，35（08）：111-114.

[３] 白小云. 高一信息技術(shù)數(shù)字化教材的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2022.

[４] 于婷，陳淑清，陳佳希.韓國(guó)數(shù)字化教材的解構(gòu)、功能與啟示[J].科教導(dǎo)刊，2021，（31）：13-15.

[5]張建兵.中小學(xué)數(shù)字教材的演變進(jìn)程及發(fā)展路徑[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2022，（10）：34-36.

[6]李宇昂，叢紅艷.數(shù)字化教材人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)研究[J].造紙裝備及材料，2022，51（01）：130-132.

[7]譚鈔月，陳淑清.我國(guó)中小學(xué)數(shù)字化教材運(yùn)用策略研究[J].吉林省教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2021，37（03）：157-160.

[8]黃詩(shī)敏.5G技術(shù)支持下的中小學(xué)數(shù)字化教材應(yīng)用[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2020，（23）：34-35+49.