大数据教学时代的来临：电子教科书的源起、发展与展望*

谢 群，苏咏梅，徐丹旭，何小菲

（1.浙江师范大学 教师教育学院，浙江 金华 321000；2.香港教育大学 科学与环境学系，香港 999077；3.浙江师范大学 美术学院，浙江 金华 321000；4.义乌群星外国语学校，浙江 金华 322000）

教科书在教育活动中有着举足轻重的地位，是学生学习的媒介和依据，并深刻地影响着教师的教和学生的学。大数据时代信息技术快速融入教育，不同国家和地区的教育行政部门都将电子教科书的推广作为学校教育信息化和深化教育改革的重要手段。电子教科书的快速发展成为学校教育信息化改革的重要内容。

一、电子教科书的源起

所谓电子教科书，又称数字化教科书、电子教材、电子课本等，是指用数字化的手段来创作、存储、展示学习资源，以实现并取代教科书的功能[1]。相较于纸质书籍，电子教科书的优势体现在灵活性、吸引力、交互性、延展性、易获取、低成本等方面[2][3]。随着信息技术的进步以及经济的发展，社会对多元化教育的需求更加迫切，电子教科书因此横空出世。回顾电子教科书的源起历程，其发展主要基于以下因素：

（1）随着个人智能电子终端的普及、云技术的推广以及大数据的使用，学生可以随时随地接收大量的信息，学习不再是局限于教室范围内的教学活动。教学活动由课内延展到课外，由一次性教育延伸到终身教育。

（2）成长于信息时代的学生，他们的学习能力和学习需求不断发展，能够熟练地掌握信息技术操作技能，习惯于运用网络技术的手段来交流和分享信息，他们具备更多自主学习的意愿，也渴望能接触到更多学习信息与途径。电子教科书有效地适应了学生的这一学习特点，满足并实现了他们多样化的学习需求。

（3）在知识和社会发展都快速变革的时代，无论是学习的内容还是学习的方式都发生了巨大的变化，学生学习的目的由知识记忆转向知识运用。电子教科书更有利于实现这一转折性的个性化学习，有利于学生体验并掌握更为深刻的知识。

（4）终身学习型社会的构建，改变了社会对教育的需求。社会的迅猛发展需要当下的学校课程能与社会发展的需求相结合，以满足培养社会所需的综合型人才的需要，并兼顾个人职业发展和提升人们生活水平的需求。这种需求扩大了教育的功能，也拓展了教育的内涵，使电子教科书成为与其他行业关系愈加紧密连接的教育平台。

二、电子教科书的发展历程

电子教科书的出现是三个不同领域共同发展和协同进步的结果。首先是技术的发展和进步，包括与技术相关的基础设施、个人电脑以及其他电子终端的普及。其次是软件和相关法律政策的完善，包括越来越多智能高效、友好便捷的软件出现、发展和更新，以及相关保护知识产权的法律法规的完善。最后是可持续的商业发展模式与教育发展需求的融合。这三者必须统一，才能使电子教科书的涌现和推广成为可能[4]。在此过程中，电子教科的发展经历了三个主要阶段：

1.数字化教科书的诞生：初始时期

第一部电子教材诞生在美国佛罗里达大学，它主要是通过将书本内容以扫描的方式转换成电子形式，存储于CD 中并放于书本的背面[4]。此举旨在为纸质的教材提供一些额外的“东西”，提升教材的竞争力。最初的电子教科书主要是用多媒体软件或HTML 开发的，页面保留了纸质版的精确排版，内容则与纸质教材完全一样。与其起源于大学相一致，大学也成为了数字化教科书最早推广和使用的地方。

其后电子教科书的内容和形式出现了略微的改变，如纸质书在扫描转换成电子形式的基础上，补充了部分多媒体的学习资源。但这一时期的电子教科书与纸质的教科书并无本质的差别。只是更换了另一种方式来呈现静态的知识，电子教材只有很小一部分能支持动态教学的内容，如一些CD 中的游戏、动画等来实现辅助性教学。此阶段数字化的教材并不具备基本的多媒体和交流功能，尤其是当教材使用PDF 格式的文档编辑时，一些热点链接不能嵌入页面中，使用者基本不能对内容进行修改和调整。此外，初期的电子教材没有目录和标题集，学生不能快速找到自己想要学习的部分。因此在教学实践中，学生往往更倾向于使用纸质教材，纸质教材也更符合他们原有的阅读习惯，更便于进行做笔记、注释等学习行为。

这一时期，数字化的教科书和传统教科书在内容和功能上差别不大，教师和学生在不同类型的教科书之间转换时障碍最小。在教学中，教师可将电子教材的内容通过投影展示在大屏幕，按照原来的教学方式进行教学，电子教材更多的是一种对纸质教科书的复制和补充。也正因如此，电子化的教科书对教师创新课堂帮助不大，也并未得到更多教师的欢迎[4]。而在基础教育阶段，电子教材也只有零星的尝试。

2.超链电子教材的出现：互动性时期

电子教材的倡导者们呼吁教师应该更多地使用电子教科书，电子教科书被定义为“专业生产、高质量、媒体丰富及具有互动性的”可通过CD、网络获得的产品，而非那些简单的对最新版的教材进行匆忙扫描而完成的电子化的教科书[5]。这意味着电子教科书的发展步入了功能更强大、更具特色的新阶段——超链电子教材开始出现。与早期的电子教材相比，超链电子教材具备了以下一些新特点：①超链电子教材中设计有大量交互功能的图表和超链接，丰富并拓展了传统纸质教材的内容，打破了纸质教材的内容局限性。读者可以由教材中的链接转到该书的出版社或者专业的数据库中，能够随时随地访问，获得进一步的信息和资源。②这一时期的电子教材设计了丰富的多媒体展示，使得阅读变得更加生动有趣。且这个时期的电子教材开始设置标题导航，通过标题导航和超链接，读者可以对教材的内容进行快速浏览，并能便捷地超链接到教材中的相关内容。虽然此阶段的电子教材在内容上与纸质教材基本一致，但是电子教材能清晰地呈现教学内容和各个章节的教学目标，方便师生阅读和使用。③除了展示教材的内容外，电子教材还提供了学习包、评估工具、在线讨论组、课外阅读、作业指引等栏目便于教师进行教学。不论是针对学生个体还是追踪整个班级的学习进程，教师都可以通过这些评估工具对学生的学习进行及时、有效的跟踪，便利地反馈和归类。学生也可以通过这些工具中的自测功能对自己的学习进行自我评估和监控。

超链电子教材往往是基于一定的软件技术支持或网站平台来实现，所以这个阶段的电子教材已经逐渐摆脱了CD 的束缚。学生和教师通过软件或指定的网站下载各个学科的电子教材。这些教材的电子页面与纸质的课本并没有差别，教师和学生无需转换就可以很快地熟悉起来。

随着电子教科书提供的信息越来越多，在传统教学中，教师的工作主要是制定教学目标、设计教学活动，考虑如何引导学生进入学习内容，评估学习成效和引导师生互动、生生沟通，其有效性受到时间和空间的限制。而当教师处于信息丰富而又便利的电子教材资源之中时，借助“超链接”功能，教师由知识的权威或信息的提供者，变成了学生学习环境的设计者和促进学生批判分析和使用信息的引导者。教师在课堂中的角色也逐渐发生变化，打破了教学时效的时空限制。

3.多样化互动式电子教材：电子教科书“热带丛林”时代

从类型来看，这一时期的电子教科书主要有三种类型：基于App 或其他应用程序的多媒体电子教科书、有特定载体要求的电子教科书以及开放式在线电子教科书。从操作系统来看，不仅有适合Windows 操作系统的，也有Mac 系统的电子教科书，如Google 公司和Apple 公司开发的特定教育工具，如文本编辑器（Text Editor）、数据管理（Data Management）、课程制作者（Course Builder）、讲座下载（Lectures Download）等。从格式上来看，有数十种不同的电子格式，其中TEXT、HTML、CHM、PDF 和EPUB 是最常用的几种格式[3]，且各种格式不断地更新、完善并走向标准化。以EPUB 为例，现在已经发展到了EPUB3.0，相比前几代产品，EPUB3.0 不论是在互动性还是其他辅助功能上都比前几代产品更强大。美国、韩国等都将EPUB3.0 作为电子教科书的出版标准进行推广。

在继承和保留了前一阶段电子教材一些特点的基础上，这一阶段的电子教材内涵更丰富、形式更多元、功能更强大，其主要特征如下：

（1）更加注重知识的互动性

很多电子教科书允许更多地使用互动性和嵌入式媒体。教材成为教师和学生之间通信、留言、评论和反馈的平台。师生之间、生生之间互相分享各种资料。教师可以借助电子教材的平台，来指定学生分享信息。教师之间也可以在电子教科书的平台上讨论和探究问题。为了使教材能够更好地更新，更多的电子教材编排者甚至鼓励教师与学生对教材内容和其他资料进行评估，并与教材编写者和开发者进行沟通[6]。这些特性为师生、生生、教材开发者之间共同创造、共同分享提供了机会，使学习更具社交性，参与感更强[7]。

（2）操作功能更加强大

新一代的电子教科书开发了文本编辑的功能，并整合视频、动画、模拟以及插图和设计等先进技术，如内置词典、音频、视频、交互式模拟软件等以提升教材内容的可读性。同时，将测试问题、练习、期刊、调查、协作软件插入到电子教科书中，更加有助于教师的教和学生的学。此外，互动式电子教科书还具有一些新的特点，诸如自动优化排版、允许插入任何图标、方程式等非文字内容等。电子教科书也具备了突出显示、添加便条的功能，方便学生对学习内容进行标注，并在数字文本中嵌入了广泛的技术增强项目（TEI）和在线输入项目，帮助教师了解学生已知的内容。

（3）开放的多样性

越来越多免费阅读和多样化的下载电子教科书平台出现。开放、多样化的电子教科书平台促使教科书的内容不断更新，让教师和学生可以依据各自不同的目标对其进行进一步的加工，而这些都是传统的纸质教科书不能实现的。此外，当这些具有富媒体和互动功能的电子教科书搭配流畅触屏的个人移动智能终端或阅读器时，电子教科书大范围的使用就变成了可能。师生可以在移动智能终端上随时随地使用教材，拓展了传统意义上的教室内学习。各个学科的教学形式更加多样，教学内容更加丰富、可视性更强。

在各学科电子教科书中，视频、照片、故事以及各种各样的活动和在线模拟实验，可以帮助学生学习并体验不同学科的精彩，同时也拓展了学生的视野，使他们了解并体验到各学科在日常生活中的应用和价值。例如在Flexbook①由美国的非营利性组织“CK-12”资助并设计的，专为美国乃至全世界基础教育阶段的师生提供电子教科书和其他学习资料的一个平台。的教学平台上，每个学科都列出了学科内容的大纲和互动式概念图，将单元内的所有主题组织成概念架构图，帮助学生了解学科内概念的相关性。学生利用数位文本解释主题概念，以选择题自我检测，在批判思考区进行有关主题的议题讨论，通过动画理解相关概念，在影片区观看教师讲解概念的影片。教学平台的资源还能促进教师的专业养成，提供最新的科技知识，拟定教学计划供教学使用。由于教学平台强大的编辑功能，教师和学生都可以对教材进行重构。通过对教材的重构，个性化的学习环境得以建立。师生们不再仅仅是教材的使用者，而是教材的创新者，并逐渐成为参与教材重构的重要力量。

三、展望：知识无疆界

电子教科书丰富的内容打破了学校教育中学科和年级的限制，多种知识模块和不同体系的知识可以在电子教科书中得以整合。电子教科书的使用也打破了学习的时空界限，无论何时何地，世界各地的学习者都可以在使用电子教科书的过程中，通过网络平台进行交流和学习。电子教科书的出现甚至模糊了教科书的界限，笔记本、书本、资料库、教师的课堂等都可以囊括进方寸之间。

电子教科书从出现到使用，改变了传统教科书的内涵和功能。由于能够获得及时更新，知识体系不再固化，电子教科书不再是知识最权威的代表，而是代表有限度的权威。但在有限度的知识权威中，电子教科书呈现出优质的内容、丰富的媒介性，加上越来越完备的技术支持，使得未来的电子教科书会让师生拥有更好的使用体验。

不仅如此，大数据的兴起使得基于电子教科书对学生学习进行分析和预判成为可能，而这种分析和预判又使得电子教科书变得更为智能化。电子教科书可以依据学生的水平及其在使用教材中的表现，来为学生定制个性化的学习内容和学习方式。在使用电子教材时，学生对自己的学习行为有了更多的选择权和自主权。这使得在教育领域真正意义上的个性化教学和私人定制成为可能；这甚至可能会改变已经存在了几百年的班级授课制。基于电子教科书的平台，个性化教学和私人定制将会在未来的教育活动中得以实现。

不可否认，任何事物的出现、发展及其影响都会产生利弊，在使用电子教材的过程中，必须认识到电子教材本身存在的一些局限性。教材中丰富的互动功能可能会导致学生分心，成为影响学习的障碍；教材并不适用于基础教育阶段的所有学科和所有学生；有些学科还会面临难以适用电子教科书教学的问题。更甚者由于电子教科书多媒体的音频播放，点击互动的便利操作，教师几乎无需备课，甚至也不必思考如何教，原本要强化教师专业的电子教科书反而在弱化教师专业等等，这一系列问题值得我们在未来的教学活动中去探讨和关注。

电脑、平板、手机等电子产品的发展，促进了电子教材从多媒体进化到富媒体。从最初的屏幕投影到电脑的存储、展示和现在普遍使用的移动便携阅读，从静态形式升级为交互式，从CD 形式到文本添加超链接，再到各种交互功能的完善，电子教材的发展正走向优质、开放、互动、便捷和普适的多元时代。在未来随着技术的进步，电子教科书的功能会越来越强大，使用也会更加广泛。因材施教和个性化教学是人类几千年来梦寐以求的教育梦想，在大数据时代电子教科书的发展和使用为这一梦想的实现提供了一种新的可能。