电子教材的研究与设计

一、教材与电子教材的发展

1.教材

教材是教育者和学习者在教学和学习过程中使用的资料，在内容上可以是教科书、讲义、实验说明、学习指导等；在形式上，根据其使用的媒体和传播途径的不同，可以分为印刷教材、视听教材和电子教材等。这些教材都围绕一定的学习目标，设计一系列学习活动，应用丰富的学习资源，为学习者提供导学助学服务。从媒体使用、学习活动支持、呈现方式和具象思维等角度进行分析，这些教材的不同点主要有以下几个方面：

表1 几种教材的比较

如表1所示，印刷教材是以文字、图片为主要媒体表现形式的印刷品，一般包括主教材、实验材料、辅导材料等。视听教材是指学习者能够应用视觉和听觉感官来开展学习的教材，可以分为视频教材和音频教材，媒体表现形式包括文字、图片、视频、动画、音频等。

与印刷教材和视听教材相比，电子教材的主要优势是能够支持双向互动的学习活动，即时与学习者进行信息共享和学习反馈。但电子教材也有一定的局限性，电子教材描述问题的媒体丰富而全面，在一定程度上限制和固化了学习者的想象力。印刷教材以文字描述为主，可以为学习者提供一定的想象空间。因此，电子教材重在强调交互性的学科领域，为学习者提供更多的选择性。

2.电子教材

目前对电子教材的分类和定义，主要有以下三个方面：一是指通过网络进行传播，应用专用阅读器或软件浏览的数字化图书。这种定义认为电子教材就是传统纸质图书的数字化版本；第二类是将电子教材定义为手持阅读器，它将文字、声音、图片、影像等信息内容数字化，并且将其内容在阅读器上进行存储、展示；第三类定义认为电子教材不仅仅是内容的数字化显示和阅读器，而是两者的综合体，即电子教材是包括终端设备、接口以及内容信息的数字化信息系统，并且支持网络阅读。

本文讨论的电子教材，是以上定义的第三类，即电子教材作为一种学习资源，是数字化的教学系统。它把印刷教材、教学课件、学习支持服务服务、虚拟现实、学习终端等多种形态的资源有机地融合在一起，形成立体化的学习支持平台，同时又是一个知识资源库，来满足无所不在的学习需要，支持反复使用，可以及时通信、共享资源，并且支持动态交互。

二、电子教材的设计原则

1.课程一体化设计原则

从学科特点和实际教学要求出发，统筹分析和设计多种媒体的学习资源，合理选择教学媒体。设计方案从知识点和学习活动的设计，到形成印刷教材、视听教材和电子教材，进行统筹考虑，一体化设计。整合并优化各类学习资源形式，为学生的自主学习提供多形态、多终端、多通道的选择方式，为学习者提供随时随地、个性化的学习路径。

2.实用性原则

教育要考虑如何促进学习有效进行。对于实践性较强的课程，在电子教材的设计过程中，学习活动的设计要定位于实际应用和综合能力，对行业应用的核心技术进行归纳，设计灵活、实效的活动任务，构建由简单到复杂的系列学习活动，使学习者熟悉操作技巧、制作流程、工作标准和行业规范。

3.服务性原则

任何学习资源都是紧密围绕学习者，服务于学习者。电子教材的设计遵循服务性原则，知识点和学习活动都要围绕学习者的实际情况进行归纳、设计，注重用户体验，让学习者进入服务性强、支持度高的学习之旅。

4.开放性原则

开放性原则是指首先要实现教育公平的开放性，课程要设计成允许任何人进行学习。其次，电子教材的设计具备一定的开放性，考虑到个性化学习特点，为学习者提供充分的选择性和自主性，例如电子教材里提供问题解答、练习测试、信息共享、学习效果反馈和交流等功能。基于教学目标，提供的测试练习和讨论交流，促使学习者能够主动参与其中，做自己课程的主人，提高分析问题和解决问题的能力。最后，学习活动的设计具有一定的开放性，增加实训案例，加强学习者实际工作能力的提升。

三、电子教材的技术架构

电子教材应支持以无线通信技术为手段、综合采用多种媒体技术开展学习活动，支持多种设备、设施、软件系统的应用和维护。目前研究和设计的电子教材，在技术上支持epub和eCell两种版本。epub适合应用的操作系统包括Android、苹果iOS等移动终端；eCell适合Windows操作系统。两种格式的电子教材的显示界面如图5、图6所示。

·epub版电子教材

·电子教材格式：epub、HTML5

·开发工具：Dreamweaver CS5

·适用阅读器：ibooks3.0.2

图5 epub版电子教材示意图

·eCell版电子教材

·电子教材格式：zip、XAML

·开发工具：文本编辑器

·适用阅读器：eCell win7阅读器

图6 eCell版电子教材示意图

四、“网页三剑客”电子教材的设计

随着信息技术的发展，教学设计的概念已经不仅局限于传统的印刷教材，而是涉及课程教学系统、各种学习资源和教学过程的总体性设计。电子教材遵循教学设计的思想和方法，考虑到电子教材的互动性，设计过程中要从学习体验的角度提高其可用性。

“网页三剑客”是指三种软件技术，在网页设计与制作、平面设计等领域中应用广泛。具体而言，“Flash动画制作”、“Photoshop图像处理”和“Dreamweaver网页设计”俗称“网页三剑客”。

“网页三剑客”电子教材以学习指南、使用说明、目录和学习路径引领学习者进入课程学习，章节划分依据印刷教材的设计框架，每章以案例导入、知识展现、学习活动和测试展开。电子教材使用的媒体资源以文字和图片为主，配合了音频、视频和交互动画。文字和图片具有一定的独立性，介绍软件的主要功能、技术技巧、案例分析、制作过程描述等；视频是将艺术效果较好的学习内容，录制其案例任务制作过程，分解制作步骤，分享设计经验；交互动画是针对某一学习知识点进行演示型的交互式课件，提示和操作工作流程。

在“网页三剑客”三门课程电子教材在设计过程中，着重突出学习者、学习目标和学习活动三个方面的要素，将设计流程划分为学习需求分析、教学媒体设计和学习活动设计三个主要的环节（如图1所示）。

图1 教学设计流程图

1.学习需求分析

学习需求分析的主要任务包括基于培养计划，分析学习目标和学习内容，同时还要重视学习者特征分析。通过学习需求分析，设计课程或学习模块的能力结构图、知识图和学习路径图。学习需求分析包含的具体内容和阶段性成果如图2所示。

图2 学习需求分析

（1）学习目标分析

学习目标分析是基于培养计划，结合岗位技能要求，对课程或模块的各级学习任务、能力构成进行具体规定，形成课程或模块化的能力结构图。“网页三剑客”的能力结构与职业岗位能力定位紧密结合，从而使人才培养更加符合社会的需求。

（2）学习内容分析

学习内容分析是对课程的教学大纲、教学知识点进行分析、梳理和归纳，形成课程知识图。考虑到学习者原有知识结构的差异，对学习内容进行深入分析，将知识能力结构与学生的认知水平相协调，在促使学习新知识的同时，认知能力也得以提升。知识图的粒度进一步细化，具体到学习单元或知识点，对知识点进行结构化图示。

（3）学习者分析

分析学习者的特点，以学习者的先验知识和认知结构作为教学路线起点，设计整个课程或学习模块，形成个性化的学习路径图。学习路径图考虑到学习者初始认知结构的差异，设计出一系列学习路径的图示，供基础不同的学习者自由选择。在学习者分析的过程中，还要关注学习者的工作环境、学习习惯、学习风格和潜在的困难等。同时，学习活动的设计要与岗位技能要求紧密联系，从而激发学生的学习兴趣。

“网页三剑客”学习者分析从个人特征、知识背景和学习目的等角度展开。学习者以在职成人为主，有部分社会青年和应届毕业生，他们有的在大中城市，有的在基层和农村。学习者现有的学历水平是以高中、中专、职高为主，学习目的可以分为两种类型，一类以提升网页设计能力为目标，他们从事计算机相关工作，期望获得更多行业经验和操作技巧；另一类学习者技术基础较低，对计算机网络技术感兴趣，期望获得计算机相关的知识，或者获得网页设计相关工作。学习者人数众多，分布在全国各地，文化程度、学习时间、经济水平和学习环境存在一定差异。为满足各类学习者的自主学习需求，在教学媒体、教学方法和教学策略运用方面，要充分考虑学习者的特征，设计多种个性化学习路径。

以《Flash动画制作》为例，对学习者分析时了解其需求的多样性和知识背景的差异，结合能力结构图和知识图，形成学习路径图。其学习路径从以下四个方面展开，学习者依据对知识的掌握情况，进行选择和任意组合。

案例导入：如果学习者希望从做中学，建议从此路径开始。案例导入结合具有真实情景、难易适中、从综合性较强的案例讲解开始学习。

知识讲解：如果学习者希望系统地学习，建议从此路径开始。系统讲解Flash软件使用的基础知识，满足边看边模仿或只浏览观看两种学习方式。

学习活动：完成具体实践任务，如果学习者已经掌握Flash软件的基本使用方法，建议从此路径开始。学习活动有助于强化和提高技能应用能力，重点培养学习者案例分析、设计和制作方面的实操能力。

测试题目：如果学习者熟练掌握了Flash技能，建议学习者测试一下，测试题目中有关于知识和实际应用的测试，用以检验学习效果，全面考察知识点。

电子教材默认的学习路径是从案例导入、知识讲解、学习活动和测试题目递进展开的。在学习过程中，不同路径也可以关联交叉，方便自如地组合。

2.教学媒体设计

在“网页三剑客”电子教材的设计过程中，引入“知识媒体”概念。“知识媒体”是英国开放大学学者提出的一种媒体技术，这种媒体技术为学习者服务，加深学习者对知识的理解，例如通过互联网建设网络课程，促进协作学习的媒体；为学习者设计的多媒体学习课件、学习材料、软件、虚拟现实和科学仿真工具等。教学媒体设计是基于学习需求分析阶段形成的知识图和学习路径图，对知识单元的表现形式进行设计，形成不同媒体表现形式的知识单元素材库。

教学媒体设计将多种媒体进行组合，形成知识单元素材库（如图3所示）。

图3 教学媒体设计

（1）文字

文字是计算机的一种存储形式，即文本，主要用于储存和记录文字相关信息。常见文本文档的扩展名有.txt、.doc.、.docx、.wps等。文字是传统教育和开放教育中最普遍使用的媒体表现形式，适合描述基本概念或事实性教学内容。

（2）图片

图片一般是指应用几何符号、文字、颜色和数字等来描绘事物属性的一种形式。常见的图片文件格式有BMP、GIF、JPEG、TIFF、PSD和PNG等。图片适用于将相对抽象、难以理解的学习内容具体化、简单化，形成概念图、流程图、关系图等，将学习内容直观清晰地描述，有助于对抽象知识、技能或操作的理解。

（3）音频

一般的声音有一定的频率，声音文件记录在计算机里称为音频。音频文件的格式有CD、WAV和MP3等。MP3格式的文件小，音质好，广泛应用在电子教材中。音频学习资源在英国莱斯特大学应用非常广泛，对知识点讲解、论坛讨论、答疑等学习支持服务，都大量使用音频。

（4）视频和动画

看和听是人类接收外界信息的主要途径，视频和动画以其视听兼备的优势，在学习资源建设领域发挥了一定的作用。

视频和动画可以围绕某一主题或案例，做成专题，具有一定的系统性，容易吸引学习者的注意力。视频和动画的播放具有一定的可控性，为学习资源提供了灵活性。但视频和动画需要一个制作过程，成本相对较高。

（5）虚拟现实

虚拟现实应用计算机仿真技术生成学习环境，使用者通过感知虚拟的学习环境，开展学习。虚拟现实最初在网络游戏中广泛应用，将其应用于教育领域，模拟实际学习环境，用游戏的方式，让学习者在学习空间自由漫游，体会知识带来的乐趣，促进学习的有效发生。虚拟现实为学习者提供了互动的条件，在互动过程中促使学习发生，具有一定的趣味性，但设计和制作成本相对较高，因此没有得到广泛应用。

“网页三剑客”学习资源媒体技术选择如表2所示，不同的学习内容，根据所要达到的功能和效果，选择相应的媒体技术来实现。印刷教材、视听教材和电子教材所支持的媒体类型存在一定差异，需综合考虑其具体内容和容量限制进行设计。

3.学习活动设计

学习活动设计过程是根据能力结构图和学习路径图，应用知识单元素材库，将学习步骤和学习资源进行有机组合，通常包括活动目标、时间约束、完成活动的步骤和活动评价等内容（如图4所示）。

活动目标是描述完成活动后达到的具体效果，将学习结果转化成具体的、实际的、可操作的目标。

表2 学习内容与媒体技术选择

图4 学习活动的构成

活动时间是为学习者预留的、完成此活动的有效时间范围。

活动步骤是实现活动目标的过程，将过程划分为不同的环节、不同的操作，综合在一起构成活动步骤。活动步骤包括概要性步骤和详细步骤。

活动评价是活动完成后呈现给学习者的评价，可以是答案正确或者错误的依据，也可以是完成此活动的建议、思路、要点和附加资源等。

以《Flash动画制作》课程为例，下面是关于“舞台灯光效果”动画制作的一次学习活动。

活动目标：“舞台灯光效果”卡通动画的制作。在舞台上设计卡通人物形象，舞台中会有一个圆形的灯光来回移动，当移动到人物上时可以改变人物整体的颜色和亮度，模拟舞台灯光效果。

活动时间：5天；

活动步骤：

1）素材准备；

2）卡通人物的绘制或修改；

3）制作遮罩体；

4）调整舞台的布局；

5）创建遮罩；

6）对卡通人物进入舞台的效果进行修饰；

7）动画的优化；

8）动画的导出。

详细制作步骤（供参考）：

1）新建一个Flash文件。

2）在“图层1”中绘制出一个矩形。操作要点:在Flash操作界面的“工具箱”里，选择“矩形工具”按钮，拖动鼠标进行绘制。

3）打开Flash中的“对齐面板”，把矩形匹配舞台的尺寸，并且将矩形对齐舞台中心位置。操作要点：选择“窗口”下的“对齐”命令。

4）将矩形“渐变”属性进行设置，填充线性渐变色，颜色设置成灰色，由浅到深。

5）把矩形的渐变色从“左右方向”调整为“上下方向”。操作要点：在Flash操作界面的“工具箱”里，点击“渐变变形”工具按钮，对渐变方向进行设置。

6）在舞台中绘制卡通人物形象，保存为元件并且命名。操作要点：在Flash操作界面的“工具箱”里，选择“绘图工具”，拖动鼠标进行卡通人物形象的绘制。

7）元件属性的设置。操作要点：在Flash操作界面的“属性”面板中对元件的属性进行设置和调整。

8）创建一个新的图层（图层2），用于显示舞台灯光照耀后的效果。操作要点：选择Flash操作面板里的新建一个图层。

9）复制帧。操作要点：将鼠标放置在“图层1”时间轴的“第1帧”的位置上，点击鼠标右键，在弹出的菜单栏里面选择“复制帧”选项。

10）粘贴帧。操作要点：将鼠标放置在“图层2”时间轴的“第1帧”的位置上，点击鼠标右键，在弹出的菜单栏里面选择“粘贴帧”选项。这样依次操作，使“图层2”中的所有内容与“图层1”一致，将两个图层复制。

11）亮度差异的设置。操作要点：应用“混色器”面板，将“图层2”中的矩形亮度调整，变更为浅一些的渐变，两个图层在颜色上存在明显的视觉差异。

12）颜色加亮。操作要点：将“图层2”中卡通人物的颜色调亮，有灯光照耀得效果。

13）延长动画效果。操作要点：在“图层1”和“图层2”的第32帧的位置，点击“F5”键，插入静态延长帧。

14）新建图层。操作要点：点击“时间轴”面板里面的“新建图层”按钮，在“图层2”上创建一个新的图层，用于舞台灯光的显示。

15）绘制灯光效果。操作要点：应用“工具箱”中的形状绘制工具，在舞台中央绘制出一个正圆形，并且“对齐到舞台的最左侧”。

16）将灯光转化为元件。操作要点：选择舞台中的正圆形，单击“F8”键，将舞台灯光的属性转换为“图形元件”。

17）为舞台灯光创建动画效果。操作要点：在舞台灯光图层的第16和第31帧的位置，插入关键帧。并且“创建运动补间动画”

18）为舞台灯光创建动画效果。操作要点：将第16帧的正圆形，拖住移动到舞台的靠右位置。

19）制作遮罩层。操作要点：鼠标放置在舞台灯光图层位置，通过鼠标的右键，对遮罩动画进行设置。

20）动画测试。操作要点：选择“控制”下面的“测试影片”命令，在Flash播放器中预览测试舞台灯光的动画效果。

活动评价：

查看学习者作品，从动画演示和源文件两个方面进行综合评价。从动画演示看动画的连贯性、图层的划分等；从作品源文件看制作动画过程，对元件的使用、命名习惯等进行评价。

五、结束语

建设电子教材，并不是要替代传统文字教材，而是对其进行补充，为学习者提供学习资源的多样选择。电子教材真正应用于教育教学中，还需要对研发、出版、评价、管理等一系列问题进行研究和试点。其中，出版方面的研究工作包括电子教材设计、编写、发布、运营和维护等；评价方面的研究工作主要指电子教材使用前期须要进行的测试、审定、试点的试用和使用效果评价反馈等。

[1]顾小清．微型学习策略：设计移动学习[J]．中国电化教育，2008，（3）：17—21．

[2]李林．论电子教材取代纸质教材发展趋势的必然性[J]．中国信息界，2011，（5）：42-44．

[3]徐行．电子教材成果的评价[J]．西安航空技术高等专科学校学报，2003，（9）：24-25．

[4]陈丽．在线学习活动的设计[R]．2012．

[5]黄荣怀．面向移动学习的学习活动设计框架[J]．远程教育杂志，2009，（1）：3-6．

[6]方海光．基于EML构建移动学习资源对象单元的研究[J]．现代教育技术，2009，（12）：75—79．

[7]余亮．协作学习活动结构设计研究[J]．远程教育杂志，2012，（5）：74-80．

[8]陈丽．远程教育学基础[M]．2004，（7）．

[9]Cortera,J．E．,Escheb,S．K．,Chassapisb,C．,Mac,J．,&Nickersonb,J．V．(2011)．Process and learning outcomes from remotely-operat⁃ed,simulated,and hands-on student laboratories[J]．Computers&Education,57(3):2054-2067．

[10]Fitzsimmons,J．A．(2010)．Service management:Operations,strate⁃gy,information technology[M]．McGraw-Hill Education-Europe:87-89．

[11]网页三剑客项目组．网页三剑客电子教材一体化设计方案，2013，（8）．

[12]Flash动画制作课程组．Flash动画制作[M]．2012，（12）．

[13]方海光等．面向电子书的移动学习系统环境应用及趋势研究[J]．现代教育技术，2011，（12）：18—23．

[14]张苏玲．面向学习者自主建构的游戏化学习情境设计[D]．2010．