数字教材形态特征的演进与未来展望

赵丙勋 窦维霞

摘  要  数字教材作为信息化产物，其形态变化也不同于纸质教材的本质变化，数字教材的形态反映出教育信息化的深入程度，从数字教材形态特征的演进入手，阐述分析数字教材的不同阶段形态特征对于教育信息化的意义，展望未来数字教材形态特征及在信息化教学中的地位与作用。

关键词  数字教材；信息技术；教育信息化

中图分类号：G423.3    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2023）11-0001-04

0  引言

基础教育受限于自身的特殊性，其信息化水平一直较电信、金融等行业要滞后。前期，大多数信息化设备处于闲置状态或用于基础文档处理，信息技术在中小学教学中的应用基本处于研究和演示阶段，将信息技术用于常态教学的学校凤毛麟角。随着信息技术的不断发展及国家相关教育政策的不断出台，教育信息化建设深入推进，数字教材作为信息化教学的基础，其发展也受到人们的广泛关注。

本文分析梳理我国中小学数字教材形态发展，分析目前数字教材存在的一些问题，展望未来数字教材形态，以期为今后中小学数字教材的发展提供参考。目前，数字教材与纸质教材相比，没有形成权威统一的概念界定。广义的数字教材泛指各种数字教学辅导材料，包括数字教科书、数字教辅、数字图册、题库等[1]，本研究聚焦于狭义数字教材，即数字教科书或电子课本的范畴，探索我国中小学数字教材形态发展。

1  数字教材形态的演进历程

中小学数字教材的发展与教育信息化的应用逻辑密切相关。在中小学课堂教学中，信息技术与课程教学的结合方式经历了计算机辅助教学、信息技术与课程整合、信息技术与教育教学深度融合三个阶段[2]。不同阶段对数字教材需求截然不同。对应数字教材从载体形态的变化、内容形态的变化到信息组织变化的转变。

1.1  教材载体数字化阶段

从20世纪五六十年代开始一直到2000年，称作电子音像教材的电子出版物服务于教学，主要有几类，如幻灯片、投影胶片、录音磁带、电影片等，这类电子音像教材一般是纸质教材的配套资料，把纸质教材中的内容以形象化的形式表现出来，一定程度上弥补了纸质教材的不足。但是其本身并不具有教材的属性，不属于严格意义上的教材，是纸质教材的从属与配套材料[3]。2002年，以人教电书为代表的第一代数字教材出现，这一代数字教材采用图片或者PDF格式呈现纸质教材的图文内容，没有对图文内容做任何的编辑处理，完全保持纸质教材的版式，只是从纸质载体变成电子载体，包括SD卡、U盘、光盘等。

第一代数字教材形态特征与纸质教材基本一样，载体变化解决了存储和传播方面的一些问题，对于满足个性化学习、增强学生理解能力、提高学生思维能力来说有巨大的进步空间，数字教材的应用场景较传统的纸质教材并无实质性的扩展，尤其在信息化课堂教学中数字教材应有的优势并没有在应用中体现出来，在课堂教学中的应用并没有获得较高的满意度，也没有收到较为理想的效果。纸质教材依旧在课堂教学中占据主体地位。再加上电子屏对学生视力的影响，设备成本较高以及用户的阅读习惯等，这一代数字教材的应用推广不理想，很快被新一代数字教材取代。

1.2  教材资源数字化阶段

随着信息技术和课程整合的不断深入，在学科课堂教学中对数字教材的内容展现及内容信息组织提出新的要求，情景化的富媒体数字资源成为学科教学的强需求。伴随这一需求出现大量的资源库，提供大量的富媒体数字资源，然而，资源库的严重同质化、资源的情景性不强及缺乏再组织及生成性功能与课堂教学需求构成一对突出的矛盾。一方面大量资源堆砌在各学校的资源库中，另一方面教师课堂教学严重缺乏资源。在这种情况下，面向信息化教学，以课堂教学为主要场景，以纸质教材内容为蓝本，融合情景创设、活动指导、互动探究、模型演示、知识拓展等情景性富媒体资源及工具为一体的新一代数字教材开始涌现，如图1所示，比较有代表性的有第三代人教數字教材和外研社数字教材（网络版）。这一代数字教材应用了大量的数字媒体技术。

这一代教材的形态特征是在载体数字化的基础上完成了资源富媒体化，是在纸质教材版式的基础上融合文本、图片、音频、视频及交互动画等经过情景化设计的资源，结合各类学科工具构建成支持信息化环境下教与学的基础，富媒体资源的情景性、交互性、实时响应比较好，比较符合教与学的实际需求，基本上能够多终端适配。较为有效整合内容资源、学科工具、终端设备。这一代数字教材的使用场景完成从传统教学向信息化教学转变，在某一些层面上，完成了纸质教材无法完成的教学活动。一定程度上促进了教育信息化的发展，尤其在教育信息化和教学深度融合的大环境下，更显得难能可贵。但是，资源及工具设计都是在纸质教材的设计完成以后进行的，虽然后期做了很大的融合努力，实际上纸质教材本体内容与后续开发的资源工具并不是有机整体，实际教学应用的时候存在两张皮的现象。另外，这一代数字教材由于以纸质教材的PDF（或图片）为蓝本设计开发，普遍不具备对内容重新解构和建构的功能，无法满足用户组织个性化的教学服务需要，这一代数字教材有比较大的用户群体，但用户使用的频率不高，未达到常态化使用的要求，处于能用或可用阶段。究其原因主要有几点：

1）没有构建教学业务闭环，无法与当前大多数教育平台兼容互通，尤其在课堂教学主场景中需要不断切换平台，不能顺畅使用教材内容，富媒体资源及学科工具，影响教学效果和用户体验；

2）缺乏场景及教学手段的设计，内容无法解构和建构，不能组织个性化的教学，无法满足差异化的教学需要；

3）数字教材便利性不足，缺乏统一设计，没有实现教材内容与资源工具的有效融合，没有给教师教学减轻负担，导致教师使用数字教材的意愿不强。

这个阶段的数字教材的文本形式、文本结构、信息负载、学习思维、认知过程等都在依循纸质教材标准的基础上进行更新与延伸，能够在教学过程中有效弥补纸质教材灵活性不强、扩展不充分、学科界限分明、互动性不够、学生感官调动不足的弊端[3]，为后续数字教材的发展奠定了坚实的基础。

1.3  教材信息组织数字化阶段

随着教育信息化的不断深入，信息技术和教育教学深度融合，要求数字教材能够完全融入信息化教学闭环中，并与各大教育信息化平台很好兼容，具备连接性、共享性、场景化、智能化的特点，目前，数字教材的发展步入这个阶段。数字教材不同于一般的电子读物，要体现三个要素，体现国家课标关于知识内容的要求、与知识点匹配教学实施的逻辑以及提供解决知识点相对应的教学方式和手段[2]。纸质教材无法形象提供教学情景及手段，数字教材利用信息技术可以很好地弥补这个不足。2022年版义务教育课程标准明确要求：教材编写要加强情景创设和问题设计，引导学习方式和教学方式变革。充分利用新技術优势，探索数字教材建设[9]。新一代数字教材需要将内容、形式及工具功能统一设计，使内容、工具和功能有机结合起来，创设教学情景，并提供可以自由构建情景教学的功能，用户可以直接使用教材提供预设的情景手段去教学，引导新型教学方式变革。教师也可以利用教材提供的功能进行个性化教学情景组织。为了能够支持课程标准的要求，数字教材必须满足两个要求。

一是内容的解构和建构功能，使教材内容可以按照任意单位在教学中编辑重组。一个最小单位就构成一个知识元[4]，如图2所示，教师根据教学需要调整知识元的顺序，按照自己的方式组织教学，也可以对知识元进行进一步编辑加工。

二是“强化学科之间内容的内在联系”，数字教材可以利用语义标注建立知识元之间的知识图谱使各学科知识之间建立联系，促进学科内容之间的融合，使学科知识间互相促进、资源共享。使知识内容形成多维网络化的体系结构，从而拓展学生的视野，提高学生的科学素养。

这一个阶段的数字教材形态上完全脱离纸质教材，从根本上改变了纸质教材文本形式和文本结构，教材从内容表现形式的数字化向教学应用的数字化转变，教学应用的灵活性、学科知识的融合性有了质的提高。实现教材和信息技术的深度融合，起到了引导学习方式和教学方式变革的作用，数字教材从“核心资源”转变为“教材”。

2  数字教材的未来形态展望

随着技术的进步，教育教学和信息技术的深度融合，数字教材作为数字出版中一类特殊的存在，不仅要传播知识，同时要引导学习方式和教学方式的变革。未来的数字教材将一书一世界，每一本数字教材构建一个虚拟化的学习世界，教师可以利用这个虚拟化世界组织教学，学生可以利用这个虚拟化世界自由学习。数字教材将是可软、可硬的软硬件结合体，数字教材通过硬件感知周围的环境，提供开发的接入方式，可实现自我的进化。未来的数字教材具有的特征为：开放性、智能性[5]、进化性。

2.1  开放性表现

1）使用场景的开放。强大的技术赋能使数字教材可用于各类场景，如教师备课、课堂教学、自主学习、校内与校外联动、线上+线下融合。正是这种超越时间、跨越距离的开放性建构了“数字教材虚拟世界与现实世界”的多维学习环境。

2）开放性还表现在它具备多种媒介和终端呈现传播及与各类教育信息化平台无缝对接的强大功能。此外，未来的数字教材具备精准获取国内外权威网络资源、教育资源等拓展性学习、生活资料的功能，极大延展了知识与信息的边界。

可以预见，未来数字教材开放性的深度和广度具有无限空间[5]。

2.2  智能性是指数字教材能够适时为学习者提供学习反馈

支持人机智能交互，同时还可以根据学习者的情境变化提供适应性服务，包含设备情境、时空情境、物理状态情境、教学情境和学习情境。其中，设备情境支持特定资源呈现的设备参数，提供和参数匹配的最佳效果，如设备类型、尺寸、分辨率等；时空情境支持资源使用的最佳时间和空间；物理状态情境指资源使用的外部物理条件，如温度、光照强度等；教学情境指学习资源所具有和支持的教学属性；学习情境指学习者当前的知识状态和学习偏好，如认知风格、知识结构和知识水平等。也就是说未来的数字教材会根据学习者使用的设备、学习的时间和地域、学习时外界物理环境、学习者习惯、学习者认知水平等不同提供不同的适应性服务[6]。

2.3  进化性是指数字教材随用户的贡献、时间的演化不断进化

持续保存用户使用过程中的生成性信息，包括用户的基本信息、使用的时空信息、物理环境信息、学习过程中产生的互动及形成性信息等等，叠加出版社新知识的引入及原知识的更新，实现内容自我更新、进化及迭代。同时数字教材还能根据学习者及学习进程提供个性化地动态发展。当然这个进化是受到控制的受控进化。

3  结束语

总之，教材数字化是教育领域的重大变革之一，是信息技术作用于教育的重要体现，是数字出版的一个重要课题。数字教材是教材在发展变革中的技术力量或技术化努力的结果，强调的是教材变革中的技术因素，信息技术只是手段，避免陷入技术化取向[7]。教师应用数字教材在教学设计上较传统的教学设计产生本质的变化，教学的方式有更多的选择，显示出由过去的静态预设走向未来的动态生成的特征，一定程度上引导教育教学理念的转变。

数字教材是一种综合了现代教学理论、互联网技术的高度集成系统，同时也突破了传统教材的知识体系线性、结构单一的问题，向知识体系三维、结构多元方向发展[8]。把一本教材真正“数字化”还有很长的路要走，需要解决一系列的技术、理念、管理、版权等问题，教材的开发者和研究者需要不断地进行教学研究学习，理清教材在培养学生能力上及教师教学上应起的作用，以教育的初衷作为出发点，进行中小学数字教材的更新迭代，时刻保持教材内容及形式的前瞻性和与时俱进性。

4  参考文献

[1] GB/T 36453—2018.信息技术学习、教育和培训电子课本信息模型[S].北京：中国标准出版社，2018.

[2] 沙沙，代毅，赵子莹.融合应用理念下的中小学数字教设计策略[J].中小学数字化教学，2021（2）：25-29.

[3] 王润.数字教材与纸质教材关系演进：历程、逻辑与展望[J].教育学报，2021，17（5）：111-122.

[4] 余胜泉，王琦，汪凡淙，等.泛在学习资源组织和描述框架国际标准研究：暨学习元的国际标准化研究[J].中国远程教育，2021（7）：1-9，76.

[5] 罗生全，陈子丽.数字教科书的演进历程与未来路向[J].课程·教材·教法，2021，41（4）：34-41.

[6] 崔磊.数字教材的创新路径分析[J].出版广角，2017（20）：83-85.

[7] 张增田，陈国秀.论数字教材开发的未来走向[J].课 程·教材·教法，2021（2）：37-42.

[8] 牛林杰，史富强.“互联网+”支持下的“立体化教材”开发分析[J].研究与交流，2019，3（30）：250.

[9] 中华人民共和国教育部.义务教育课程标准（2022版） [S].北京：北京师范大学出版社，2022.