中小学数字教材建设边界研究

赵丙勋 龙正武

（人教数字出版有限公司，北京，100081）

随着计算机、互联网等技术的发展，借助数字化手段进行教学在我国中小学中已成常态。截至2021 年底，我国中小学语文、数学和英语三个学科，课堂教学实现信息技术常态化应用的学校比例均超过90%[1]。中小学数字教材在我国已经有20 多年的实践和研究历程，主流中小学教材出版单位都基于已经出版的纸质教材开发了相应的数字教材，版本基本覆盖全学科、全学段，并且在部分地区实现了大规模应用[2]。中小学数字教材也得到了广大专家、学者的关注，并且产生了一系列研究成果。数字化教材建设是撬动课堂教学数字化转型、实现优质教育资源共享的基础[3]。在“数字中国”建设如火如荼开展、国家大力倡导数字教育的大背景下，将数字教材作为当前发展重点和未来发展趋势，符合党的二十大报告中“加强教材建设和管理”的要求。

1 中小学数字教材边界产生的原因

1.1 数字教材界定

与纸质教材相比，不管是在出版实践还是在理论研究中，数字教材的概念尚未得到清晰界定，也没有形成相关共识。例如，王钰将数字教材定义为基于数字技术且具有明确教育指导功能的数字出版物[4]。据此定义，市面上有关教育的学习软件以及百科知识类网站等都可属于数字教材。再例如，王志刚、沙沙认为中小学数字教材同时具有教育、技术、出版方面的基本属性，第三代人教数字教材是以人教版教科书为蓝本，依据课程标准要求系统设计，基于严格的出版流程，采用多媒体、人机交互、数据采集等技术开发，能支持信息化环境中教学活动的数字化图书[5]。毛芳认为，数字教材相对于纸质教材，其内涵和外延都有了很大改变，但数字教材的出版属性、意识形态属性决定了它与教学课件、软件、资源的不同[6]。沙沙认为可以通过教科书的概念界定和教材管理要求来确定数字教材的边界；初步回答了数字形态的仪器、工具是否属于数字教材范畴的问题；并指出信息化教学实践中，满足共性要求与个性要求的思路应是以数字教材为基础，再配套以其他教学材料和学习工具[7]。

大家之所以会对中小学数字教材的边界产生困惑，是由教材形态的变化、新技术的介入以及信息化教学的效率需求等多方面原因引起的。本文在参考中小学教材作用、特点等的基础上，结合数字技术的特征，辨析中小学数字教材建设边界问题产生的原因，试图提出相应的边界确定策略，从而为中小学数字教材开发与实践提供借鉴。需要说明的是，本文提到的“中小学教材”采用《中小学教材管理办法》的定义：“中小学教材是指根据国家课程方案编写的、供义务教育学校和普通高中学校使用的教学用书，以及作为教材内容组成部分的教学材料（主要包括教材配套的音视频、图册和活动手册等）。”[8]但在确定中小学数字教材边界产生原因和进行辨析的过程中，要特别注意不拘泥于纸质教材的限制。

1.2 教材形态变化引发内容边界问题

不管数字教材应该如何界定，其“数字”属性决定了它的呈现形式是软件。这与传统纸质教材有着清晰、可辨别、可固化的有形载体完全不同。

正是因为纸质教材最终呈现形式是固化的，因此承载的内容会受到版面、页面的限制，容量需控制在一定范围内。事实上，纸质教材的编者在内容甄选与编写时，不得不经过反复考量，有时还不得不放弃一部分内容，只将最核心或最普遍有效的内容呈现给教师和学生。假设某个内容有两种呈现形式，一种逻辑性、系统性强，而另一种直观性、可接受性强；那么，纸质教材的编者通常只能选择其中一种形式，或者想尽办法在控制篇幅的前提下将两种形式融合为第三种形式。由此可知，传统教材编写强调的“少而精”实际上跟纸质教材载体的限制是有密切联系的。一般来说，教材包括课题系统、图像系统、作业系统[9]。无疑，作为指导学生巩固所学知识和思考的作业系统，在纸质教材中所占篇幅不可能很大，且只能满足通用需求。同时，由于容量的有限性、使用场景及角色的不可分割性，纸质教材被迫根据需要设计成不同类别，如学生用书、教师用书、教学图册、磁带等。

数字教材基本不需要考虑版面、页面的限制，其容量在实践中和理论上都可以大大突破纸质教材的限制，因此也就可以将更多优质的、符合课程标准要求的、不同形式的内容纳入其中。例如，前述具有不同特征的多种内容呈现形式都可以放在数字教材中。读者可以依据自己的习惯和偏好去选择更有利于自己提高学习效率的呈现方式，并且有充分参考其他呈现方式的机会，从而能够部分地实现个性化学习的目的。而且，数字教材可以将一切有利于教学的内容进行有机融合，从而提高教学效率。例如，数字教材可以将语文、英语等的语音和文本密切结合在一起，做成富媒体资源或工具，教师教学和学生学习时，就可以在同一播放器上学习，不用再频繁地在多种播放器之间来回切换。有关研究表明，在数字化学习中，坚持邻近呈现原则（把文字、图示、语音等整合在一起）可以避免浪费学习者的加工能力，提高学习效率[10]。另外，数字教材可以感知使用者的身份以及使用场景并据此提供个性化内容。比如学生看到的是学生用书，预习时主要看需要预习的内容，复习时主要看需要复习要点；教师看到的是教师用书，备课时看到的是备课的功能及内容，授课时用到的是授课工具及内容等。如此，数字教材就能囊括各类纸质教学材料的内容与功能，实现融合统一，也能避免内容在不同形式下的重复且有利于内容更新（纸质教材与教师用书、练习册不配套的情况并不鲜见）。“数字属性”也意味着增加容量的成本可能极低，甚至理论上可以无限制地增加内容。但是教材作为教育教学的基础，海量内容与教材的定位不符，而且也不便于管理。因此，数字教材在内容数量上要符合课程标准等的要求，而且要可审可管，不能因为容量不受限制而过量增加内容，超越作为教材应该遵循的标准。这就产生了数字教材的内容边界问题。

1.3 新技术应用带来工具边界问题

数字教材是数字技术发展的伴生物；相较于只用到印刷等成熟技术的纸质教材，其技术属性更加突出。在数字教材中可以使用各种新兴技术，如虚拟仿真技术、人工智能技术等。数字教材的早期发展经历了“资源数字化”过程，也就是将学习内容用音频、视频等多媒体形式呈现[11]。当前很多中小学数字教材的主要形式还是纸质教材内容的数字化，也就是在图片、文字的基础上增加一些富媒体表现手段。那么，数字教材是不是就只能这样呢？

简单的载体数字化或媒体资源数字化，其实并没有实现信息技术和教学内容的深度融合，也没有充分体现数字技术的优势。在数字教材中可以内嵌一些数字化虚拟工具，比如虚拟天平、虚拟钢琴、虚拟实验仪器、虚拟人体模型等。学生使用这些工具，可以增加学习的有效性。但是，这些工具是否属于数字教材的范畴？一些研究者认为，根据教材定义，类似工具属于教材策略的载体，不能归入数字教材的范畴，就像实体试管、圆规、直尺不属于教科书一样[12]。然而需要注意的是，数字化工具与实体器具有很大差异，例如实体人体模型不属于教科书，是因为形态局限性导致它与教科书本身是分离的。传统上一些教学工具不属于教材，主要原因是传统教材都是纸质的，而那些工具无法与纸质教材融合在一起，只能间接通过文字描述或平面图形表述；但是，那些表述都是教材的组成部分。质言之，这是由于在现实世界中很难将内容和工具二者统一起来造成的。但数字技术带来的虚拟化和现实世界的本质区别在于虚拟数字化世界中，内容与工具可以完全统一，工具既可以作为教材内容也可以作为教材策略的载体。例如，初中化学要讲授天平的构造及使用，音乐课要讲授钢琴的弹奏和使用，物理和化学课要讲授实验装置和原理，生物课要讲人体结构等，其中天平、钢琴、实验装置、人体模型等的相关知识都应该属于教材内容范畴。传统纸质教材如限于篇幅不能包括这些内容，就得提供整体或分解后的挂图、图片供学生观察和学习使用。从这个角度来看，数字教材中提供的数字化工具，不但具有挂图功能，而且可以突破静态图片的局限性，提供从局部到整体的三维展现，甚至还能让学生直观感知测量、演奏、拆解和组装、完成实验、验证结果正确性的过程，从而为他们进行实际操作打下基础。因此，从本质上说虚拟化数字工具是教材内容的形象化展现，它们已经与教学内容紧密地结合在了一起，能够帮助学生理解所学知识。从这个意义上来说，它们就是数字教材不可或缺的部分，只是这些工具同时还具有其他教学功能而已。如英语语音测评工具是将课程内容（录音）、教学方法（人机对话）、学习评价（智能测评）集于一体的智能化工具；利用这一工具既有利于知识获取，也有利于知识巩固和训练，还能进行自我测评等，也就是说能很好地满足课程标准对教材的设计要求，因此类似的智能化工具也应属于数字教材的一部分。

当然，有利于学生学习的数字化工具有很多，任何类似工具都可以内嵌在数字教材中作为数字教材的组成部分吗？不难想到，那样的话也是不符合教材定位的。这就产生了数字教材的工具边界问题。

1.4 教学信息化要求导致功能边界问题

教材是教育、教学的依据和基础。这不仅仅表现在内容上，在学习方式和教学方式上，教材同样要起到引领作用[13]。在传统教学中，纸质教材是基础材料，教师可用以完成基本的教育、教学工作。但传统纸质教材的局限性也很突出，如一般它是读、写分离的，教材上可写的空间有限，学生只能把自己的感想、需要记录的内容单独写在笔记本上；而为了知识的连贯性及方便比对，很多时候需要把纸质教材内容也抄录到笔记本上；学生课下复习时，则需要一边翻看教材，一边翻看笔记。这种形式不利于学习者集中精力学习，既影响知识吸收效率，也影响学习效果。

互联网、智能手机等信息技术改变了人们的生活习惯、消费习惯，同时也改变了大家的教学习惯。中小学数字教材在信息化教学环境中的作用具体表现为基础资源、基础应用、基础连接和基础服务四个方面[14]。也就是说，同纸质教材的功能与作用类似，数字教材应该是信息化教育教学的依据和基础，包括的内容和工具要能够满足基本的信息化教育教学的需要。目前，信息技术和教育教学已经到了深度融合阶段，数字教材提供的基础功能更要能支持常态信息化教学。比如，数字教材应该具有基础的批注功能、笔记功能，从而有利于学生随时利用数字化手段将自己的感悟写下来。考虑到在用信息化手段教学时，会经常将内容进行个性化重组，因此支持将数字教材内容进行结构化编辑加工、重组以及演示也应成为数字教材的必备功能。如果失去类似基础功能的支持，数字教材就只是数字化资源，本身容易形成类似纸质教材的封闭体，与信息化手段深度融合也就容易成为一句空话。

当然，数字教材只是教材，不应成为教学平台，因此也不能要求它满足所有复杂信息化教学场景的需要。数字教材提供的必要功能，要体现它在信息技术和教育教学深度融合背景下的基础作用。

2 中小学数字教材建设中的边界确定

教材不仅仅是“事实”的“传输系统”，还是政治、经济、文化活动、斗争及相互妥协等共同作用的结果，是真正由人们根据自己的真实兴趣构思、设计和创作出来的[15]。教材的意识形态属性特别强，其建设在我国属于“国家事权”。纸质教材的管理与审核已经有了一整套成熟的机制，国家相关文件也给出了一系列具体要求；而数字教材目前还只是“参照管理”的相关要求[16]。那么，这是否意味着数字教材内容界定、审核等要完全依照纸质教材的方式呢？从以上对数字教材边界问题产生的原因辨析可以看出，这种做法既不必要，也不可能。如果用传统纸质教材的特定管理方式来框定数字教材，势必将把它窄化为纸质教材的“载体数字化”或“资源数字化”版本，而无法形成真正意义上的“数字教材”。如此，信息技术只是教学内容的载体，其互动化、个性化、情景化、便捷化的本质特征和优势无法发挥；但后者才是数字教材相较传统纸质教材更有价值的地方。所以，数字教材的开发要将信息技术的特征充分体现出来，要能够与时俱进地满足新时代的新要求。从这个意义上来说，数字教材要由原来教育教学的“核心资源”向“核心应用”转变，理想情况下：对教师而言，数字教材是一个教学环境；对学生而言，数字教材是个人的学习环境。当然，如何合理地确定数字教材的内容边界、工具边界、功能边界等，将对其发展产生深远影响。

2.1 落实课程标准要求为先

要求决定边界。中小学数字教材作为相应课程标准在信息化教学环境中具体化的主要载体，首要的是须充分体现课程标准的要求。《义务教育课程方案（2022 版）》对教材编写有一些明确要求，如“教材编写须落实课程标准的基本要求，基于核心素养精选素材，确保内容的思想性、科学性、适宜性与时代性”，要“创新体例，吸收学习科学的最新成果，强化内容间的内在联系”“加强情境的创设和问题的设计，引导学习方式和教学方式的变革”“充分利用新技术优势，探索数字教材建设”[17]等。

限于载体的局限性，纸质教材在呈现方式、情境创设、教学及学习方式的指导及学科间内容的关联等方面，能做的非常有限，而且即使做到了内容的前后关联、纵向联系，相关的检索与综合应用都是不方便的。但是数字教材可以更好地满足有关的要求，也就是利用数字技术可以很好地突破纸质载体的局限性。比如在呈现方式上，数字教材可以分层次、多维度地呈现教学内容，将一些注释类的内容放在更低的层级，只有在用户需要时再进行呈现；数字教材可通过增加必要的功能工具和交互操作，来引导教学的流程或者展示学习路径；数字教材还可以利于语义识别及智能推荐技术，建立内容间的内在联系等。课程标准对于教材的一些具体要求，都可以通过不同的技术手段在数字教材中用合适的形式体现出来。这也就是说，中小学数字教材在开发的过程中，内容、工具、功能等的边界确定，首先要参考课程标准的要求来进行确定。

2.2 体现教材本质属性为重

教材的本质属性是教学性，很多学者对此进行了系统论述。赵占良认为，从学生学的角度看，教材具有兴趣激发和活动指导功能、学科展示和内外衔接功能、思想引领和思维训练功能、总结拓展和学业评价功能；从教师教的角度看，教材应当具有教学依据功能、资源提供功能、教法指导功能、评价支撑功能[18]。国外有学者认为，教材具有唤起学习欲望的功能、提示学习课题的功能、提示学习方法的功能、促进学习个性化和个别化的功能、巩固学习的功能，提供信息、引导教学、激发学习动机、保证教学效果、协调其他材料、合理利用时间的功能[19]。数字教材是教材，因此也需提供类似功能，是教学内容、教学方法、教学手段及教学策略信息的载体。而且，作为信息化环境下教科书的数字教材，应该具有与角色和场景匹配的支持功能。学习的有关功能如活动及实验指导操作功能、学科内容的3D 及AR 展示功能、思维训练、拓展和评价功能；教学有关的功能如资源提供功能、教学方法和手段支持功能、教学评价支持功能。数字教材要遵循教材的本质属性及其基本，在充分利用信息技术特点的基础上，突出教材意识，使数字教材成为“教材”而非“资源”或“教学平台”。在数字教材建设中，要充分考虑其教材属性，资源、功能、工具建设要追求基础性、示范性及标准性，不能过于追求资源量大或功能齐全。

2.3 课堂教学实施为本

课堂教学是教育教学的主阵地。数字教材不同于普通电子书，核心任务是满足信息化环境下课堂教学的需要。同时，它也要为实现线上、线下深度融合及个性化学习提供必要的功能支持。《中小学教师信息技术应用能力标准（试行）》指出，在应用信息技术优化课堂教学、转变学习方式时，要“设计有效实现学习目标的信息化教学过程”“根据学习目标科学设计并实施信息化教学评价方案，并合理选取或加工利用评价工具”[20]。标准中虽然没有对数字教材提出明确要求，但是数字教材作为信息化教育教学的基础，应提供基础必备条件。纸质教材是传统教学的基础，教师可以用它完成基本教学。同理，数字教材应该具有同样的功能，可用以完成基本的信息化教学，也就是可以用“数字教材教学”。培生提交的教育扩展标准EPUB for Education（EDUPUB），扩展内容有如下几个方面：（1）支持在文本内容基础之上增加交互测评式内容，支持在教材页面上完成测评，并给出评价，给出相应的交互规范等；（2）增加页面内容访问控制属性以满足教学需求，即可以给某些特定内容设置可见条件；（3）支持对拆分的离散内容的识别，教材内容实现模块化，教师也可以将不同教材的章节进行个性化再组织；（4）支持可共享教学交互脚本的嵌入，如一些特殊的学习交互或学习工具；（5）支持页面注释，数字教材支撑系统应支持注释的呈现，而且注释系统支持复杂的公式等数据输入，给教师的教学提供提示等[21]。这些扩展很好地利用了技术优势，使得数字教材能够非常好地突破纸质载体的局限，从而更好地满足教育教学的需要。完成课程标准要求的教学实施是数字教材设计的根本出发点，能够支撑基础的教学实施是数字教材设计的主要依据之一。当然，信息化环境下的教学基础支持和传统教学基础支持还是有本质变化的。信息化环境下的教学基础支持既包含内容方面，也包括功能工具方面如画笔、内容组织、内容顺序演示、页面局部缩放等。正如我们可以独立利用纸质教材完成一节课的基础讲授一样，使用数字教材也要能在信息化环境下不依托其他第三方软件完成一节课的基础讲授。数字教材的内容、功能、工具建设都要针对教学实施去进行。

2.4 审核管理护航

我国的教材政策要求教材“凡编必审”“凡选必审”“管建结合”，以落实国家事权[22]。其中，如何做好数字教材的审核、管理是一个非常关键的问题。纸质教材信息是平面的，所有内容都印刷在纸面上，审核者逐字逐句阅读即可对全部内容进行审核；所以纸质教材只需要“人审”即可。然而，数字教材的审核管理方式不能完全照搬纸质教材的相应机制。它的信息结构是立体的，需要逐层点击阅读才能完成内容审核。另外，数字教材提供操作交互功能及智能评判功能，需要审核操作流程、交互效果及智能评判结果；所以数字教材的审核难度高于纸质教材的审核，不是靠简单的“人审”就可以完成的，需要“人审”+“机审”。但是，不管数字教材设计得多复杂，其基本内容应该是固定、可审的，也就是说数字教材的多层级结构、交互及智能评判功能不应成为数字教材审核管理的障碍。有人认为，用户自由输入内容的交互方式由于输入可能性太多，是“不可审”的。这种认识可能存在误解。实际上教材内容和用户输入内容并不都需要审核管理：前者需要审核管理；后者则既不需要也不太可能。这一点就像纸质教材无需审核、管理用户在教材页面上书写的内容一样。还有一些研究者提出，智能评判不能放在数字教材上，因为审核不能穷举所有的可能答案来验证评判是否正确。这个想法还是未脱离纸质教材的审核模式，是基于“人审”来考虑的。实际上，人不能做的可以借助程序来做。那么，数字教材的审定管理与纸质教材可以有哪些方面的不同呢？第一，分角色审核。不同于传统纸质教材，数字教材与对应的教师用书及图册可以一体化设计开发，使用时根据用户角色提供对应内容，这样数字教材审核必须分角色审核内容。第二，功能和交互审核。功能及交互的应用在数字教材中是没有边界的，但不同角色、不同学段提供什么样的功能与交互是有边界的。“可用”不等于“适合”。比如让低年级学生用文字输入交互方式可能就不适合；连线、涂色等交互方式通常更适合低年级学生使用。第三，机器审核。通过程序审核数字教材中人力无法审核的内容。比如，检测教材中所有的交互连接是否正确，检测教材中的智能评判有无错误等。当然，不管什么角色、什么内容、什么功能和怎样交互，审定要依据《中小学教材编写审定管理暂行办法》的相关条款。教育主管部门作为教材审核管理部门，在数字教材审定管理上要与时俱进，起正向的导引作用，鼓励新技术尤其是能够反映科技发展趋势的技术应用于数字教材，护航教育信息化的发展。

3 中小学数字教材相关标准制定现状与建议

相对于纸质教材来说，为数字教材制定的国家标准数量还很少。目前只有2022 年5月发布的《数字教材 中小学数字教材出版基本流程》《数字教材 中小学数字教材元数据》《数字教材 中小学数字教材的质量要求及检测方法》。这三个标准都只是国家推荐标准，而且都是数字教材基础规范性标准。对数字教材开发具有明确指导、规范作用的标准还缺很多，比如数字教材的形态标准。目前数字教材形态各异，不同出版社的数字教材采用不同的技术标准，用不同的阅读器打开，彼此间不能通用，造成极大的安全隐患和资源浪费，也给使用者带来很大不便。又如数字教材交互技术及人工智能应用标准。交互及人工智能技术应用于教材是教育与技术深度融合的重要标志，也是数字教材不同于纸质教材的重要体现。什么样的交互及人工智能技术可以用在哪个阶段，需要有比较明确的规范。相关技术应用要以满足学生的身心发展为前提，避免纯技术取向，为此需要制定标准规范来约束其应用。完善的国家标准也是确定数字教材边界的基础工作之一。

4 结 语

数字教材是信息技术作用于教育的重要体现，是数字教育出版中的重要课题。数字教材能突破传统纸质教材的知识体系线性、结构单一的局限，使得知识体系向三维、结构多元的方向发展。数字教材研发是一个综合了现代教学理论以及互联网技术的高度集成的过程。教材要真正实现“数字化”还有很长的路要走，需要解决一系列技术、理念、安全、管理等问题，需要不断出台相关标准来规范技术手段、交互方式及更新机制，比如规定开发语言，限定交互层级。教材的高度政治敏感性要求数字教材要绝对安全，建立可靠的防网络攻击及防篡改保护系统，数字教材的开发者和研究者需要不断地进行教学研究和学习，厘清数字教材在培养学生能力上及教师教学中应起的作用，以教育的初衷作为出发点，合理确定数字教材的内容边界、工具边界、功能边界，并不断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。