浅谈“互联网+”教育时代中小学数字教材的建设

摘要：在信息技术飞速发展的全媒体时代，教师与学生的“教与学”模式已然发生转变，传统纸质教材已无法满足当前的教学需要。数字教材的出版是适应时代潮流的举措，也是进一步推动课程和教学改革的工具。大力推进中小学数字教材的建设，对国家教育方针政策的落实、信息化环境下的教育均衡发展，以及教学模式的变革等方面都具有重要的意义。

关键词：“互联网+”教育；数字教材；数字出版；立体化

人工智能、大数据、虚拟现实、区块链等信息化技术的飞速发展，对传统的教育理念和教学模式都产生了巨大的影响，开启了“互联网+”教育时代。2018年10月，教育部印发的《教育课程教材改革与质量标准工作专项资金管理办法》中提出要开展数字教材等新形态教材的研发、试点和推广。2019年2月，国务院印发的《中国教育现代化2035》中强调了要加快信息化时代教育变革，建设智能化校园，统筹建设一体化智能化教学、管理与服务平台。同期，国务院印发的《加强推进教育现代化实施方案（2018-2022年）》中提出要促进信息技术与教育教学深度融合，逐步实现信息化教与学应用师生全覆盖，推动以互联网等信息化手段服务教育教学全过程。

中小学教材一直都是国家意志的体现，也是党和国家教育方针政策落实和优秀文化传承的重要载体，还是促进教育均衡发展和实现教育公平的有力抓手。为加快促进教育现代化和教育强国建设，推进新时代教育信息化发展，中小学数字教材的建设迫在眉睫。

一、建设中小学数字教材的意义

“互联网+”教育时代，传统纸质教材已经无法满足师生多样化、个性化的教学需求。因此，中小学数字教材的建设是符合时代潮流和发展趋势的。中小学数字教材不仅是信息化教学的一种核心课程资源，而且已被普遍认为是中小学教材的创新形态，建设好中小学数字教材已成为教材发展的重要方向。

（一）弥补传统纸质教材的不足

首先，传统纸质教材都是通过文字、图表等来表现其教学内容、教学要求和教材特色，表现形式静态且单一。学生对于某些生活中不熟悉或难以见到的情境，难以通过文字或图片进行较好的理解，这给教学带来了不少困难，使教学效果大打折扣。传统纸质教材内容大多为理论知识，缺少操作与演练，互动性比较差，容易导致“教师教—学生学”的单向授学情况，学生缺乏参与感，容易觉得枯燥，从而丧失学习的兴趣。其次，由于印张、定价以及课标的限制，传统纸质教材中提供的相关拓展阅读资料非常有限，使得学生学到的知识比较单一，缺乏延伸，无法满足学生进一步学习和自主探究的需求，不利于学生的差异化、个性化的发展。此外，传统纸质教材中所列举的案例都具有一定的时效性，而教材的修订周期一般比较长，从而不能及时对案例进行更新，内容变得陈旧，甚至已经是被时代所淘汰的，这使得学生不能接触到最新最前沿的学科发展动态。例如，2003版高中物理教材，到2017年才根据新课标进行修订，当神舟十一号都顺利发射时，有些教材的相关案例还是神舟八号发射成功。

数字教材具有富媒体性、交互性、及时性等诸多特点，在内容呈现上不受介质束缚，无需考虑内容的篇幅，可以无限外延。对于一些抽象的内容，数字教材可以更具象化地展现，使教学效果大大提高。因此，建设数字教材可以有效地弥补传统纸质教材的不足。

（二）適应“教与学”模式转变的需求

在传统教学中，纸质教材一直拥有很高的权威性，许多教师都将纸质教材奉为“圣经”，在进行教学设计和组织教学活动时都将教材作为基本的依据。“互联网+”教育时代，信息化技术的飞速发展和学生学习方式的改变都对教师的教学方式提出了新的要求。纸质教材已经满足不了教师教学方式改变的需求，教师需要教材能提供更加丰富、更高质量的教学资源，方便其高效地进行教学设计和组织教学活动。

当前的中小学学生都是在互联网中成长，拥有使用互联网的天然基因，互联网在他们的学习与生活中扮演着重要的角色。这一代学生学习的渠道已经不仅仅是课本和黑板，还有手机和平板电脑。他们的阅读习惯发生了翻天覆地的变化，并且具有较强的自学能力和独立思考能力，懂得从互联网中攫取学习资源，传统的“教师讲—学生听”的教学方式和形式单一、内容陈旧的纸质教材已经无法满足他们的学习需求。面对教师和学生“教与学”模式的转变，建设数字教材将是适应时代潮流的举措。

（三）推进教育均衡发展的实现

中小学教材是推进教育均衡发展的有机载体。虽然不同地区的教材都是根据同一课程标准编写，知识内容基本雷同，但是教学的效果很大程度上受制于教师对教材的解读。因此，不同地区、不同学校的教师资源的差异，是影响教育均衡发展的主要矛盾。此外，由于经济发展水平和师资水平的差异，不同地区教师的信息化教学水平和数字教学资源的应用存在着“数字鸿沟”，这也是影响教育均衡发展的因素。中小学数字教材作为基础教育的资源和应用，一旦广泛推广，将有效消除各地区和各校之间的“数字鸿沟”，从而促进教育均衡发展。不同地区的教师和学生都可以无差别地从数字教材中获取各类优质资源，从而缓解不同地区之间教育资源的不平衡性。由于互联网提供了便捷的资源共享渠道，发达地区的先进教学理念和优秀名师的教学技能、教学资源都可以与其他地区的教师与学生分享，从而有效缩小各地区教师资源不均衡的程度，促进教育公平。

二、“互联网+”立体化数字教材

“互联网+”时代，网络技术向宽带化和多媒体化方向迅猛发展，大数据、云计算、人工智能等新一代信息化技术加速投入使用，这将为建设高质量数字教材带来有力的技术支撑。综合纸质教材的使用属性和文化属性，笔者认为基于“互联网+”的立体化数字教材将是“互联网+”教育时代下中小学数字教材出版的趋势。

（一）“互联网+”立体化数字教材概述

如图所示，“互联网+”立体化数字教材是以纸质教材为基础，以素材库、试题库、全媒体库等数据库为数据支撑，以大数据、云计算、AR、VR、5G等信息技术为技术支撑，将纸质教材的知识体系和教学设计进行重构，最后通过图像识别技术将纸质教材与多形态的富媒体资源相关联，形成能满足信息化、智能化环境下教学、学习、练习、测评、管理等全部教学活动的立体化数字教材。

“互联网+”立体化数字教材将富媒体资源储存在云端，教师和学生可以随时随地利用手机或平板等移动终端来识别预置在纸质教材中的识别码（文字或图片），快捷地从云端获取海量的教学资源，实现书网互动、立体化阅读、助学助教的效果，从而满足学生追求个性化学习和教师提升自身教学水平的需求。

（二）“互联网+”立体化数字教材的优势

“互联网+”立体化数字教材保持着纸质教材的规范性和权威性，同时又具有智能移动终端的优势。在内容呈现上不受介质束缚，丰富了内容呈现的形态，同时又突破了以往教与学活动限制，在学校课堂的有限时空，实现人人、时时、处处可学，从而达到泛在学习。

1.内容具有丰富性和强交互性

“互联网+”立体化数字教材利用信息技术可将教材内容以图、文、声、影等富媒体的形式呈现。对于纸质教材中一些用纯文字难以很好阐述的内容，可利用新技术进行更为直观的呈现。例如，高中物理中的“双子星”现象，很多学生无法通过文字领悟双子星之间是如何运转的。那么，可以借助增强现实（AR）技术或虚拟现实（VR）技术对此现象进行重现，学生即可直观地观察到双子星的运转情况。此外，借助移动互联网和媒体还可以实现教材与读者的动态交互，弥补了纸质教材只能静态阅读的缺陷。随着信息技术的发展，还能实现教材界面展示的多样化和立体化，同时实现更具深度的交互设计，从而满足学生个性化、自主性和实践性的学习要求，最大限度地满足教学需求。

2.内容开放可实时更新

借助互联网海量性、开源性的特征，“互联网+”立体化数字教材可以突破传统纸质教材封闭的模式，实现人机、人人的动态交互，打通资源共享的渠道，使资源由量变逐渐产生质变。传统纸质教材由于受到各种因素的制约，修订周期一般比较长，部分资料和数据会出现陈旧过时，并且不能及时反映学科的最新进展。“互联网+”立体化数字教材可通过对存放在云端的关联资源进行实时更新来解决这些问题，并且大大降低修订成本。例如，当教材的某些内容需要更换或者淘汰时，在纸质教材修改受限的情况下，可通过云端进行注释说明或更改。

3.为精准教学提供有效依据

教师通常需要靠分析学生测评结果的数据来获知课堂的教学效果，目前比较常用的测评数据是静态评价数据。静态评价是通过分析单次测评数据来获知结果，数据使用范围小，偶然性较高，分析结果精准度有限。“互联网+”立体化数字教材可实现实时记录学生的学习轨迹和各种测评数据，使教学效果能得到即时反馈，并且运用大数据技术还能对学生的测评和反馈进行连续跟踪、管理和分析，从而给出比较准确的教学效果分析，甚至提供有针对性的教学方案，为教师精准教学提供有力的支持。

4.为出版社积累大量用户数据

出版社虽然作为传统纸质教材的提供商，但是与教材使用者基本是没有建立联接的，除了使用数量，对教材使用者的具体情况知之甚少。“互联网+”立体化数字教材可以通过使用平台或App的实名注册来与用户建立联接，并且實时记录学生的学习过程，从而积累大量的用户数据，可为未来更加丰富的增值服务模式和传统出版单位向信息服务提供商转型奠定基础。例如，出版社可通过对不同学生的学习轨迹进行数据挖掘分析，因材施教，提供相应的个性化学习服务，从而创造额外的经济效益。

三、以高中物理教材为例

中小学“互联网+”立体化数字教材的建设必须以国家课程标准为研发依据，以已审定通过的纸质教材为蓝本，以发展学生核心素养、提高教学质量为目标。以《普通高中课程标准（2017年版）》为依据进行修订编写的普通高中教科书于2019年审定完毕并开始使用。在今后一段时间内，高中课程标准和课程结构会相对保持稳定，这为数字教材的建设创造了十分有利的基础。此外，考虑到学科对信息化、智能化环境下教与学需求的迫切性，笔者选择以高中物理数字教材为例，对中小学“互联网+”立体化数字教材的形态做一个初步的探索，以期对出版同行有所启发，达到抛砖引玉的效果。

（一）搭建数据库与构建平台

由前文所知，“互联网+”立体化数字教材是以纸质教材为基础，以数据库为数据支撑，以信息技术为技术手段，融教材、数字资源、学科工具和应用数据于一体的立体化教材。因此，高中物理数字教材的建设需要构建一个智能化的多功能平台来支撑。

1.搭建数据库

构建支撑数字教材的平台，首先要搭建好富媒体库、素材库、试题库、资料库等数据库。富媒体库是将动画、音频、视频、AR、VR、3D等各种多媒体资源进行统一管理，并根据教学活动需求进行加工制作，然后与纸质教材相应内容进行关联。素材库提供纸质教材中出现以及相关的高清图片，还有优秀教案和PPT课件等资源并允许用户下载和上传共享，为教师教学提供更加便捷的服务。试题库是将原创试题、全国历年的高考真题、模拟试卷以及各大名校的期末、期中、月考等试卷的试题知识结构、数据延展进行全方位跟踪管理，并提供试题搜索和组卷的功能。资料库是对纸质教材内容的进一步补充和拓展，主要提供理论知识、学科史料、事实数据以及学科最新发展动态。

2.构建平台

支撑数字教材的平台应当遵循当前通用浏览器、操作系统以及终端设备的技术标准，并能跨终端兼容使用，确保数字教材的规范性、适用性、易用性和灵活性。平台主要包括终端入口、管理后台、功能管理和资源数据库。终端入口主要为App，也可以是小程序，教师和学生可以通过终端入口进行阅读、操作、测试和互动。管理后台具有安全验证、用户管理、资源管理、权限管理等功能，为平台安全稳定地运行和用户正常使用产品提供有力的保障。功能管理主要为数字教材提供能满足教、学、练、测等教学活动的一系列功能。资源数据库主要提供数字教材制作中所用的数字资源，基本由富媒体库、素材库、试题库、资源库等数据库提供，也可由后续用户上传共享提供。

（二）功能模块设计

中小学数字教材最终呈现的功能与学科的知识结构、表现形态、核心素养的培养以及考核要求息息相关，因此，不同学科的数字教材的功能不完全相同，以下以高中物理学科为例进行功能设计。

1.物理情境可视化

高中物理是高中阶段很多学生学不好的科目之一。学好物理学科，物理思维的培养很重要，而物理思维的培养离不开对物理情境的正确理解。很多学生学不好物理，很大原因是对纸质教材中涉及的很多物理情境的过程无法理解。高中物理教材中出现的多物体碰撞运动、星体相互作用、带电粒子在复合场中的偏转等物理情境，其过程复杂，若仅以文字说明，会对学生的理解和教师的教学带来很大的考验。因此，可根据物理情境的复杂程度，通过技术赋能，采用动画、视频、AR、VR、3D等技术手段将其过程可视化，这将更好地辅助学生的理解，从而提高教学的效果。

2.实验操作虚拟仿真

物理实验是物理学形成和发展的基础，也是检验物理学理论的唯一手段，实验操作在高中物理学习中占据着重要的位置。加强物理实验是培养学生学科核心素养的途径，也是提高物理教学质量的先决条件。物理实验的考核也将不仅限于纸质试卷的考核，实际操作的考核也将列入统一考试之中。但是，目前大多数学校实验操作课时较少，实验器材有限，有些偏远地方甚至缺少实验室，导致很多学生缺少亲自动手进行实验操作的机会。因此，高中物理数字教材可以利用AR、VR等信息技术提供虚拟仿真实验室，让用户可以随时随地进行模拟操作，并为操作结果提供智能评分和指出操作中存在的错误点，让用户可以通过模拟操作逐渐掌握实验操作的全部内容。

3.智能组卷和模拟考试

高中阶段面临高考的激烈竞争，教师与学生对各样的试题、试卷有着大量的需求，日常命制试卷占据了教师大量的时间与精力。因此，高中物理数字教材可以设计智能组卷功能，教师可以通过输入知识点、难度、教学要求、分数等参数从试题库中生成所需要的试卷，从而减轻教师的工作负担，提升教学效果。新高考政策实行以后，考生必须在物理、历史科目中选考一科，并以原始分计入高考总成绩。选择物理学科的考生，需要多次参加合格性考试和选择性考试等各种测试。因此，高中物理数字教材还可以提供模拟考试服务，学生可以在平台上进行在线测评，平台可以进行自动评阅和成绩分析，并给出分析报告、复习建议、推送巩固练习卷。

4.学习轨迹分析

高中物理数字教材还可以对学生全方位的学习轨迹进行详细的采集，并运用大数据手段分析学生的学习习惯和学习情况，并进行个性化分析，提供独一无二的分析报告。教师可以通过分析报告实现因材施教，对症下药，使教学更加生动，提升教学效果。学生可以通过分析报告了解自身知识的薄弱点，并进行针对性的复习，提高学习的效果。

四、结束语

本文所指的中小学数字教材是以经国家教育行政部门审定通过的国家课程教科书为内容基础的。因此，中小学数字教材的编写还是以编写纸质教材的原出版单位为主体，可再吸纳具有数字教材和信息化研究经验的专业人员或技术单位加入。

在“互联网+”教育背景下，中小学纸质教材出版社必须要尽快完成数字出版转型，要建构高效的数字出版产业链，建立有效的运营模式。出版社在中小学数字教材建设中，需要从构建满足教、学、练、测、评、管等全部教学活动的平台出发，加快优秀复合型编辑的培养，吸纳掌握信息技术的人才。只有充分储备中小学数字教材建设所需的各类人才，才能顺利推进中小学数字教材建设的进程。另外，出版社并不是在中小学数字教材建设的每一个环节、每一个领域都有能力涉足，应积极争取国家的政策和各方资金的扶持，依托自身出版的专业领域和资源状况，寻求适合自己并能夠优势互补的合作者，实现资源融合，打造共赢局面，合力打造“内容+平台+终端”三位一体化的运营模式，最终达到互利共赢。

对于教材编辑，不仅要懂得传统出版，还要对数字出版和信息技术有所研究，尽快成长为优秀的复合型编辑。在中小学数字教材建设中，编辑既要熟悉国家课程标准和纸质教材的内容，也要熟悉教学活动中的需求，还要了解各种信息技术。编辑需要协助作者对纸质教材的知识体系进行规划和重构，还需要对数字教材内容的交互、呈现方式进行设计，并同步制作各类数据库所需的资源。

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（作者单位：广东教育出版社）