国外高校电子教科书使用新趋势*

□文│陶圣屏

在全球正进行一场数字革命时，数字出版以及其他新科技虽然带来当前出版业的变革，但电子书的问世并未将纸本书籍带入坟场，因为出版业也正积极学习拥抱数字出版，电子书打开机会的世界，学者指出正因为仍处在不断沿革阶段，所以仍有许多机会空间，而电子教科书就是机会中的一扇大窗。[1]

信息科技及互联网在教育上的应用，为师生带来新的教授与学习模式，电子校园、数字教室、电子教学提供不同于以往的教学环境与方法策略，希望通过学生学会使用信息科技（如计算机操作），运用信息进行学习（如利用网络收集数据、网络合作学习），以达到最大的学习成效。电子教科书（亦称电子课本，e-textbook）是这股数字校园浪潮的排头兵，因为传统上教科书是知识的重要载具、教室讲台上仅次于教师的主角，是十年教育百年树人的肥料，是出版发行产业的产品与成果，更是一个国家历史文化的传承，一个民族精神灵魂的实践，是故教科书的数字化，也是最早被政界学界以及业界关注与首先落实的主题。[2]

在此方面，科技先进国家率先起跑，例如美国加州在2009年已推行免费电子课本计划，向全州学生提供免费电子课本，佛罗里达州及佐治亚州亦要求所有k～12（幼儿园到高三）学校教材同时提供电子版课本；洛杉矶在2013年斥资10亿美元购入64万部平板计算机连教材供所有k～12学生使用；同时计划在2018年年底完成全美k～12课程课本电子化。日本在2010年亦开展“未来学校计划”，为20所学校提供Wi-Fi 无线网络、所有教室设电子白板、向每位学生配置一部平板计算机，让学生在校内外都能通过电子课本学习，并确认在2020年完成教科书全面电子化。[3]

不想输在终点的国家也急起直追，弯道超车企图赶上，例如韩国教育部早于2012年推出“smart education”，每年训练25%的教师使用电子课本；又从2013年起加速发展网上课程，让因恶劣天气或健康问题不能到校的学生在家学习，同时从2019年开始全国国民小学及国民中学，使用智能教科书（smart textbooks）。[4]新加坡、泰国、马来西亚等东南亚国家也积极启动类似计划，让学生尽早受惠于信息科技时代带来的学习优势。[5]本文旨在整理归纳电子教科书当前特色，以及在国外大学校园的运用现况与发展趋势，一来作为取长补短，落实教育改革、优化教学模式、提升学习质量的启发与参考。二来当出版业面对永不停歇的数字革命进行时，了解新的活力与生机。

一、电子教科书的定义演化

电子教科书最初的定义是，一类借助现代信息技术的特殊电子书，大多以电子产品作为显示媒介，意在替代纸质课本产品的总称，一般皆通过与出版商合作的方式向学生提供数字化的课本，这也是一般所称的狭义的定义。[6]随着信息科技的进步，现今的定义已延伸出数字校园生态的概念，透过交互性、关联性、多媒体性、开放性、移动性等特性，连结与建构学校的教学和学习领域里的数字仿真的媒介，将教学需要的教材、教辅、工具书等按照科学的结构整合而成的综合教学资源包。[7]换言之，电子教科书广义的定义是，不仅能代替传统的教材并以更丰富的多媒体形式展现教学内容，能连接学习工具和学习服务，成为学习者个人学习或与他人合作完成各种学习任务的个性化环境，也能够作为有效实践教师教学意图的教具，以及优质学习资源互联互通的载体。当前西方先进国家的研究趋势以及发表的内容大都采用广义的定义，我国则以电子书包为隐喻，本文的电子教科书属于广义的统称。

二、电子教科书的优势

国外高校采用电子教科书越来越普遍，学者指出交互性、开放性、关联性、多媒体性、移动性与廉价性的六大特性，是传统纸本教科书无法相比的内在优势。[8]

Web2.0开启传播者与受众之间的交互性，电子教科书深化了这种互动，从角色而言，突出了学习者与内容，学习者之间、教师和学习者之间、教师与电子课本之间、学习者与电子课本之间的互动；从行为动作而言，插入、标注、复制、标签、更新、重列、超链接等，增强学生在学习中的参与性和主动性，利于激发学生的学习兴趣。

电子教科书的知识间的联接是非线性的，具有紧密的关联性，特别在知识点之间、教学目标与教学内容之间、内容和所需工具之间等关联。各个教学内容都可以通过设计相关的学习目标、过程、评价及资源等来连结，便于学生自主选择，灵活运用，有利于活跃学生的思维，非常符合目前倡导的探究性学习。

多媒体性是指电子教科书在编制时加入声音、图像、动画、视频等媒体素材，具有媒体性和交互性，呈现多样化的媒体内容，刺激右脑学习，加深记忆，优化学习。

开放性不仅是指内容的资源共享，例如在线精品课程以及远距慕课等，同时更强调进行学习社群合作，建构认知与情意兼顾的学习平台，采取小组式的网络合作学习与协同教学，协助学习者不单是透过网络平台取得多元的知识，引导学习者在有同侪动力的学习脉络下，形塑学科的学习社群。鼓励社群核心之参与者与边际参与者互动，激励在线学习者进行有效学习，学者也称为共享鹰架（Communal Scaffolding）。[9]学生在网络社会连结和促进的学科学习脉络下，重新增强认知发展。

移动性强调终端使用者可利用手机、平板计算机或电子书阅读器，在地铁、高铁、公交车上或等车时候，进行实时的学习与互动，充分利用碎片化时间抓紧学习。

廉价性是指跟平均一本200美元的纸本教课书相比，电子教科书经常是其不到1/5的价钱，并且及时同步地更新再版。此外美国许多高校或是州政府与出版商签约，以统包的形式价购，让学生以更优惠甚而免费的方式获得。[10]

此外，跟纸本教科书相比电子教科书还有其外在优势。首先，目前的高校学生都是数字原生者（Digital Natives）。一般所谓的数字原生是指2000年以后出生的人，他们是一出生就活在计算机、互联网世界的一代，生活中伴随着电玩、网络、智能手机中长大的人，其思考方式及工具使用模式与上一代不同。因此数字原生的同学在使用电子教科书时跟呼吸空气一样的自然，就创新传布理论中的主要因素而言，产品接受度与环境脉络适切度皆无任何的隔阂。

另一个主要外在优势，就是中外皆同的教育改革，创新教学。政府由上而下的政策指导，将信息科技（IT）及互联网（Internet）应用在教育上，提供不同于以往的教学方法与策略，有效提升学生学习质量，业已成为世界主要先进国家教育改革与创新发展的重点，例如翻转课堂（flipped classroom）就是最典型的例子。传统的教学顺序是课前预习、课堂讲解、课后作业，但多数实施成效不彰。而翻转课堂，亦称为翻转学习（flipped learning），是由学生先自学在线教材，再于课堂上由教师解惑、引导讨论与实作的模式，颠覆了传统教学。其实施关键有二：①上课前，学生先到学习平台，预习教师自录的讲授内容或到现成的在线影音内容自主学习，记录学习上碰到的问题。②课堂中，教师回应学生自学时碰到的问题，并进行以讨论为主的合作学习或个别指导。在整个翻转课堂的过程中，电子教科书扮演着灵魂角色，尤其透过交互性、开放性、关联性、多媒体性、移动性，让翻转课堂的成效发挥到最大。

三、电子教科书在欧美高校运用的新趋势

1.在STEM （科学、科技、工程、数学）课程上备受欢迎

2013年美国政府发布STEM战略计划，让美国学生在科学、科技、工程和数学四大板块的国际排名，努力从中段游向前段，借着强有力的持续性投资来培育未来的工程师、科学家和创新人才，希望在未来10年中增加100万名以上STEM高校毕业生。[11]由于以往这些学科的抽象思考层次高，推理逻辑力度强，冰凉的数字与方程式让许多学生兴趣缺乏，萌生恐惧与退意，学习成效低落。但近期的调查发现，电子教科书的上述特性，提供许多内建的视频影音与动画，经整合的多媒体数据以及相关网站的连结，学生可以一目了然，减低抽象思考的困难，而教师在教学的过程中容易引起学生兴趣与专注，甚至可安排计算机游戏来分组过关，作为课堂作业。学者在校选科普的课堂上，以录像观察法比较了一班使用电子教科书、一班使用原本教材的相关情况，一学期下来发现电子教科书除了可将抽象的概念，透过数位影像而更加具体化，提高对学习的记忆、理解、应用、分析、综合和评鉴的学习层次，更能够以直观的方式内化学习。[12]此外，师生互动的次数也显著高于使用原本教材的班级。

其他研究也发现，探究型学科电子教科书的提示、说明、参考答案、实验视频点播、小结、问题提示、课外知识和知识归纳等功能对学生单元知识的系统性领悟与归纳非常有帮助。研究者在脑神经科学的课程上将2015年由威尔·史密斯主演的电影《震荡效应》，重新剪辑分段编排在电子教科书中链接置入，说明脑部神经结构以及运动伤害，并且以3D 呈现受伤的脑部区块与时间推移数日后的恶化情形，因直观而让学生立即领悟。[13]此外许多需要科学实验的课程，电子教科书也较容易提高学生动手做的能力，以及激发学生主动思考、拓展思维。

2.在语文以及设计创意课程上渐露头角

电子教科书除了用于理工医学的科目施教上，在语文教学以及设计创意课程上，使用的案例也日渐增多。因为语文电子教科书具有课文点读、情景动画播放、角色扮演、在线测验和重点词汇检测等功能。学生可以利用这些功能有效地提高英语口语、听力和阅读能力，巩固和扩大词汇量，真正体验实境学习。研究指出，对母语非英语系国家的学生，电子教科书可以透过连接TED（technology，entertainment，design）的15～18分钟演讲，学习到设计、文学、音乐、科学等一般词汇，教师每次听完即要求学生在线以选择题与填充题作答，训练听力的理解，此外也训练同步口译。[14]另外在专业的英文训练上还剪辑运用了许多影集片段，例如《洛城法网》（L.A.Law）对于法律系的学生，《急诊室的春天》（E.R.）对于医学系的学生，在阅读英文专业文献以及参加专业的美国研究生入学考试（GRE）时都有显著的帮助。[15]尤其电子教科书移动性的特色，让学生在搭乘交通的片刻，也能利用时间反复学习语文。

3.搭配虚拟现实 （VR）与扩增现实（AR）以及3D辅教工具

有学者2018年以实验法比较两组大二学生在生物课上的兴趣度、参与度以及动机度，他们发现电子教课书辅以VR为教具施教的同学的平均分数显著高于一般以投影片（PPT）施教的同学。[16]在专业知识传授的有效性上，两组并无太大差异；但当要求学生必须于下课前撰写并缴交内容摘要时，VR组在专业的知识点评分上显著高于PPT组。另外，2018年其他商品设计学者同样以实验法检视学生的创造力、专注力与认知力，研究者在学生设计穿戴科技如iphone watch 的课后，比较VR组与一般纸质教材组，以脑波测试分数（electroencephalography，EEG）以及问卷调查为指标，都发现以VR 为辅教工具能显著地帮助个人创意的激发、注意力的集中、认知力的理解与记忆。[17]

在搭配扩增现实（AR）的运用上，是把虚拟化技术加到使用者感官知觉上，在电影工业以及数字艺术媒体后期制作的课程上最为普遍，许多的科幻电影，例如从《阿凡达》《变形金刚》《钢铁侠》到最近的《流浪地球》都是最典型的例子。扩增实境能为我们提供现实中无法直接获知的讯息，更深层次来讲，这种讯息实际上又让每个人眼中的世界更加多样性。日后国内5G的普及，让电子教课书搭配AR 与VR的运用前景更是不可限量。

四、国外电子教科书的当前问题与挑战

初期的电子教科书存在许多缺点，例如： 无法用荧光笔标出重点，不能在书上标注要点，电子书页码与纸质书页码不一致，长时间阅读后眼睛疲劳，学习成效跟传统纸本教科书相比并无显著差异，以及盗版的顾虑，让学生与出版商裹足不前，接受度不高。随着科技的进步有些缺点相继克服了，例如：加密科技的使用，数字资产管理（DAM），数字版权管理（DRM），数字对象标示号（DOI），让出版业担心的盗版问题也减到最低。[18]当然还有些主要问题与挑战仍须努力解决与完成：

1.认知效果的不确定性

到目前为止的研究结果已显示，电子教科书在激发学习动机、诱发学习兴趣与启发创意的效果上比纸质教课书要高，但在认知效果上的评估却结论不一。学者最普遍的以传统纸笔考试分数来当作认知效果的应变量，也就是评估的效标，发现两组在考试分数上并无显著差异。也有学者发现就算在总成绩上无差别，但进一步检视指出虽然在选择题上的得分，纸质教课书组学生要略高于电子教科书组学生，但在问答题上的结果却又相反。此外在不同的科目课程上，电子教科书在认知效果上的不一致也经常发现。显然这种不一致的结果，不仅需要累积大量多元科目的相关研究，还需要在研究方法上以长期纵贯性的研究来厘清。

2.理论上的缺乏关注

电子教科书在国外高校已慢慢普及，然而解释这种现象的理论以及进一步的理论模型建构却仍不足。理论是观察总结真实现象背后因果逻辑关系的归纳结果，它不仅可解释目前现象，而且可进行趋势预测，同时洞察解决当前问题的方法。大学生为何会采用电子教科书？如何使用电子教科书？在采用实践的过程中会遇到什么问题？这些问题又如何阻碍了电子教科书的推广？虽有学者提出“科技接受与使用理论”模型来检视电子教科书的采用过程，但科技日新月异，对行为影响甚大，理论模型的解释度与预测度需要不断积累与融合其他理论，因此社会科学的理论模型是动态的，借由理论的延展更适切地与当前现象结合，找出问题答案，例如上面提到认知效果评估上的不一致性，“认知学习理论” 似乎可加入“科技接受与使用理论”模型中，固定效标变量的衡量标的，进行多个模型的比较评估，找出关键外衍变量与中介变量，进而增加学生使用电子教科书的认知学习效果。

3.认知超载与学习迷失

电子教科书赋予学生充分的控制权，如果教师未能明确地提示教学目标，容易导致漫无目标的学习，以致无法深入学习。此外人类处理信息的能力是有一定限度的，即无法同时处理大量的刺激来源，过多信息容易造成认知超载。如果学生无法实时有效地处理探寻到的信息，将会因信息过多而造成短期记忆的负荷过重，导致学习者无法适当地组织与整合知识，造成学习者的负担。再加上电子教科书所提供的种种有趣声光效果，虽可使学生了解教材内容，但在有限的教学时间里，限制了学生进行高层次思考，也剥夺了师生讨论互动的时间，反而造成老师有教学进度的压力。

4.教师专业价值的淡化

当数字化教学媒体将庞大的资源整合成高结构性的虚拟学习生态环境，透过交互性、开放性、关联性、多媒体性、移动性等特性，包裹化的电子教科书所创造的教学流程与内容，使得不是教师也可以教这个单元。学者表示教师可能会过度依赖电子教科书，反而降低了教师的教学能力，因此教师的专业性可能被电子教科书取代。如果教师不能灵活运用各种教学法，其可能就会缺少存在的价值。

五、对国内高校电子教科书发展的启发

相较于欧美先进国家，国内电子教科书的发展比较缓慢，但近几年政府加大推动出版单位数字化转型升级和融合发展，以及加大信息基础设施建设投入力度等，高校电子教科书发展已逐渐迎头赶上，后发优势可借鉴国外，启发对策，有利于政府教育部门、学校以及出版商未来决策参考。

1.抓紧AR/VR，5G政策机遇

VR/AR新技术的兴起对于电子教科书出版行业来说，是一个难得的机遇，5G的高速度、泛在网、低功耗、低时延、万物互联、重构安全等特性，为AR/VR技术的广泛应用铺平了道路。例如人民卫生出版集团、四川大学和华域天府数字科技有限公司，共同打造一款高精度的人体结构三维模型： 数字化医学VR《3D系统解剖学》电子教材，VR技术下可360度全方位、立体式展示人体结构，画面清晰逼真，实时还原课堂内容。

2.大数据理论建模分析效果

电子教科书一经登录即留下个人数字痕迹，出版商收集整理后进行个人以及整体（班）大数据分析，可提供授课当日或当周的分析结果，还可追踪调查一整学期，进行长期纵贯性的研究来发展理论，建立模型，同时厘清认知效果，找出电子教科书运用在什么样的课程对学生收获最多，最能达到学习效果；同样也可找出电子教科书在什么样的课程中最不能发挥其效能，洞察原因谋求改进。

3.教师电子教科书培训

无论是传统纸质教材还是电子教科书，其存在的意义都是为了辅助教师教学、促进学生学习、提高学习效率。尤其是电子教科书的优势是否能充分实践，绝大部分掌握在授课教师手中，因此事前参加学校以及出版商举办的教师培训，深入了解电子教科书的优点与限制，熟稔教学流程与各章教学目标，配合内容灵活运用各种教学法，减少认知超载，有力保障教师专业价值以及学生有效学习。

六、结语

信息科技的日新月异为学校教学形态带来改变，为出版事业带来冲击，为组织创建平台实践终身学习，例如近期最火红的学习强国APP。电子教科书瑕不掩瑜的优势与发展，能为学生与出版业界带来双赢的局面。出版业在大势所趋情况下，以前瞻眼光和态度握机创利，例如培生出版集团、施普林格出版集团、爱思唯尔出版集团纷纷进行电子教科书4.0计划，让出版商、作者、学者、图书馆员、研究者、老师与学生相关人等能获得各自最佳效益，因此才有学者预估电子教科书往后5年将有超过25%成长，7年后在欧美高等教育上将成为主流，[19]这个趋势也将为新的数字产品模式开创收入，让新内容出版商进入教科书市场。