基础教育教学数字化转型：趋势、困境及突破策略

吕欣芸 胡天助

摘要：随着人工智能、大数据等新技术的广泛应用，教育数字化已经成为全球趋势，数字技术则成为教学升级的新生产要素。国外基础教育在教学数字化转型上的趋势主要表现为教学材料、教学模式和教学方法的数字化三个方面。基于国外基础教育教学数字化转型的趋势和困境的分析，本文提出我国应推进数字教材建设、混合学习应用和数字游戏开发，以加快基础教育的数字化转型。

关键词基础教育；教育数字化转型；数字技术

中图分类号G434

文献标识码A

文章编号20955995（2024）02001304

第三次数字革命的技术发展驱动着教育领域进入数字时代和智能时代。教育的数字化转型重新定义了现有的教学角色，吸引了学习者更多地参与和投入，减少了教育者对知识传播的公开控制。同时，它允许在正式的学习环境中进行更多的定制式学习，通过在学生、教师和课程这三方面打造新模式和新生态，形成良性互动，数字化将成为推动优质教育的驱动力，提升教学质量的新引擎。本研究面向国外基础教育的教学数字化转型趋势，并从其转型趋势上探讨我国教育数字化转型的应对策略。

一、教学数字化转型趋势

（一）教学材料的数字化：数字教材

随着大数据、数字技术等在教育领域的进一步应用，教学材料作为教育教学的关键要素和载体，逐步从传统向数字化转变，教材与数字技术的结合已经成为教材开发和创新的努力方向。

美国是最早从国家战略规划方面推进数字教材的国家之一，除了联邦政府对数字教材的推进行动外，美国的各大教育出版社也在积极探索数字教材。哈考特出版的Science Dimensions是美国最新的科学与工程数字教科书。该教材内容采用交互式的集成型富媒体，包含有声动画、视频、音频、练习等。左侧目录能够实现内容定位和板块间的跳转，并对各个环节进行了数字化重构，全面突出探究式学习。印度尼西亚近期研究出了互动式数字教材，将翻书媒体、YouTube和liveworksheet应用程序结合在一个基于在线应用的统计数据演示材料中。该数字教材的制作包含了从材料交付到练习题展示的情境问题，教材的开头提供了关于按钮的指南，所呈现的人物和问题贴近学生的日常生活，每章的练习部分都使用实时工作表应用程序进行展示，liveworksheet应用程序与教师的电子邮件相连，以便查看学生的理解进度，为了了解如何展示数据，翻页书集成了一个YouTube应用程序，口头讲解如何将问题转换成图形形式。在书的最后，还利用翻页书中的功能给出了选择题练习。

（二）教学模式的数字化：混合学习

当代的学生是数字原住民，他们正经历着旧网络技术向新网络技术的过渡，新网络技术较之于旧网络技术更具参与性、协作性和语义性，混合式学习便成为一种战略环境。混合学习可分为轮换模式、弹性模式、自我混合模式、丰富的虚拟模式。以受教育者为主体，以教育者为主导，基于一定的教学目标，将面对面的课堂教学方法与通过虚拟平台或教室开展自主学习和远程学习结合起來，形成一种综合教学模式。这种模式是采用以主动学习为基础的数字化教育范式。

马来西亚泰米尔小学在其教育实践中应用了混合式学习。诗歌和形象语言都是泰米尔文学的概念之一，诗句中的道德诗歌形式配有说明，在采用同步教学的在线课堂上，使用移动应用程序如Kahoot、Quizizz、Quizlet和Wordwall对诗句和形象语言学习进行评估。而异步教学则是通过离线练习的方式，包括填空、框架句子、写诗句、使用所提供的说明写作以及复习。写完答案后，指导学生拍下照片，并通过电报或WhatsApp等任何社交媒体上传，然后发送给各自的老师，利用从异步课堂收集的数据对学生的表现进行分析。泰米尔小学实施混合式学习后，发生了诸多变化：教师可以随时掌握所有教学内容或教学方法，学生可以根据自己的情况，选择自己的学习时间、地点和环境。师生之间的互动更加轻松，学生不再羞于提出问题，对学生的学习评估也更加容易等等。

（三）教学方法的数字化：数字游戏

教育数字游戏也被称为“严肃游戏”，是建立在基于游戏的学习原则上的具有明确学习结果的游戏。其目的是设计愉快的学习体验，以一种具有挑战性和愉快性的方式促进主动学习，从而达成特定的学习目的。在基于游戏的学习中，学习者将数字游戏作为工具研究一个主题或相关主题。他们可以自由选择以个人或团队的形式展开学习。在这一过程中，数字游戏的使用将通过挑战、探索、互动、反思和决策来增强学习体验，同时保持内容、游戏及其在现实世界的应用之间的平衡。这种体验式学习不仅考虑到学生对游戏的热情，还有利于发展学生的逻辑思维和团队合作或竞争精神。

纵观各国，数字游戏与正式教育的结合相对较少。不过，少数国家已经开始将数字游戏纳入课程教学。英国进行了一项游戏模板的设计研究，利用四个游戏模板来构建数字游戏，从而实施课程教学。在适当情况下，教师随时进行指导，学生在游戏模板的基础上创建或完善一个游戏来展示他们对学习内容的理解水平。在问答游戏模板上，学生可以添加问题内容并修改逻辑来创建多项选择测验游戏；在冒险游戏模板上，学生可以专注于叙事元素，包括额外的声音文件和编程逻辑；在拼图模板上，学生可以添加额外的谜题、游戏元素（评分、计时器等）以及相关的学习主题内容；在动作游戏模板上，学生可以添加其他对象并修改游戏目标。

二、教学数字化转型困境

（一）数字教材缺乏内容优化和服务完善

一方面，数字教材存在内容问题。在在线课堂期间，数字教材已显现出一定的优势，但同时大规模的使用也暴露出其存在的内容问题。目前市面上大部分的数字教材仅仅是纸质教材的电子版，只是信息技术与知识内容简单地结合起来，并未对纸质教材中的知识进行精炼、优化和创新。这导致出现教学资源重复开发的现象，真正优质的数字教材仍然很少。

另一方面，数字教材存在服务问题。首先是主体层面的服务缺失，数字教材能够实时记录和评价学生的学习情况，但目前在测评功能的开发上还有所欠缺，无法更好实现其优势，课后的测评是对学生知识学习的巩固和考察，然而数字教材固化于课堂教学中，不利于学生知识体系的建构；其次是技术层面的服务缺失，数字教材的普及需要稳定的网络平台以及完备的数字化教学设施。稳定的网络环境是数字教材平稳运行的前提，而完备的数字化教学设施则是数字教材应用的保障。然而，由于各地中小学和各大高校未完全准备好相应的数字化环境，数字教材还无法广泛普及。

（二）混合学习缺乏技术革新和教学规划

在基础设施相对完善的数字环境下，混合学习面临技术困境和教学规划问题。技术困境主要表现为教育软件的局限性。目前市面上的学习平台繁多，各学科根据其侧重点选择不同的学习平台开展混合学习，导致无法共享学习数据，也无法对学生进行综合评价。同时，这类学习平台的功能单一，无法深入分析学生的具体情况。例如，翻转课堂的学习平台提供了智能导学系统，学生可以在课前进行自主学习，系统提供学习诊断、知识导航、个性化资源推荐等功能，以及小组讨论、教师答疑等辅助功能。然而，在数字技术领域中，所有的功能都是由一种单一智能实现，无法了解学习者的状态和最近的发展区等复杂推理。

在应用混合学习过程中，网络平台上的海量学习资源为学生提供了更多选择机会，但这也对学生的自主学习能力和独立分析能力提出了更高的要求。如果教师没有对学习资源、学生学情和教学内容有宏观把握，就无法充分发挥混合学习的优势。教师缺乏监督也是混合学习面临的问题之一。在将混合学习应用于教学的实践中，学生不可避免接触网络。由于学生的自主意识无法持续很长时间，而且网络平台充斥的各种信息资讯，容易干扰学生的注意力，导致混合学习的实际效果无法达到预期。在一些长时间开展混合学习的国家中，通过相互协作来促使学生的注意力始终保持在知识的学习上，从而管理和提高学生的自我约束能力。当前学校应用混合学习也可借鉴这一方法。

（三）数字游戏缺乏应用的开发和设计

与国外相比，我国在将数字游戏应用于课堂教学的研究和实践相对滞后。从数字游戏应用实践来看，我国在将数字游戏应用于教学起步较晚。《大唐诗录》《佳儿成龙记》等具有很强的趣味性和教育性的游戏并未在教学中应用。最早应用于教学的游戏是2000年推出的《学生智慧世界》。虽然当前已经研究出了一些数字游戏，但真正能够进入学校课堂的寥寥无几。这说明出版公司所开发的数字游戏种类单一，且与课堂教学不完全适切，缺乏对教师教学情况和学生学习情况的调查，导致数字游戏不能大规模地应用于教学实践；从现有的一些文献资料来看，使用数字游戏的对象主要是幼儿和小学生，以“教育游戏”为关键词进行检索，发现它与“体验式学习”“探究式学习”的相关度较高。这表明大多数研究者将数字游戏作为一种教学辅助形式，通过游戏创设有意义的学习环境，让学生在参与游戏过程中进行观察、探究、反思等体验式学习，但对于数字游戏是否成熟、是否真正适合教育实践等方面并未进行实践研究。基于上述实践和文献研究现状，我国对于数字游戏的教学应用仍处于探索阶段。

三、教学数字化转型困境的突破策略

（一）推进数字教材建设

1.研发内容

首先，数字教材不能脱离课程目标。数字教材虽然是纸质教材的创新产品，但其内容呈现也要注意与课程目标相契合，采用丰富的动态表现形式，将学生难以理解的抽象知识与目标深度融合，以为学生高效传递学科知识为旨归，避免因过于丰富的动画图像吸引学生的注意力而忽视教学的重点。其次，数字教材要实现“内容+技术”的有机结合。数字材料相较于纸质材料而言，其整合优势能够准确、清晰地呈现出跨学科知识，智能化工具也能为教师和学生的跨学科活动提供支持。由于基础教育阶段的学生很难自发将书本上学到的零散知识进行整合和灵活运用，数字教材应以学科素养为价值导向，将教科书中的各个知识点关联起来，打破学科壁垒。例如，在教学过程中，数字教材可以在知识传授环节提供跳转键，实现学科间共同知识点的整合；在技能应用环节设置提示键，为学生理论与实践相结合搭建学习支架。

2.搭建平台

首先，构建“教—学—测—评”的一体化功能。纸质教材相较于数字教材无法实现实时的“测—评”功能，教师无法立即对学生的学习情况作出判断，因而评价功能具有明显的滞后性。数字教材带有大数据追踪的优势，能够让教师在学生“测”后立即进行“评”，甚至还能获得分数以外的如学习进度、学习习惯等数据。基于数字教材的评价具有即时性，应构建“教—学—测—评”的一体化功能，形成有效的学习闭环，实现高效的教学环节。其次，创设智能学习环境。推进数字教材的建设是以完备的智能学习环境为前提条件的，智能学习环境包含物联网、大数据、云服务器等技术。这些数字技术所打造的具身环境能够让学生获得沉浸式参与的学习体验。因此，政府和学校应为学生的多元化学习创设有利环境，不仅可以让学生在正式学习时实现与教材的交互，还可以在非正式学习期间提升他们学习的主动性和积极性。

（二）推进混合学习应用

1.加速技术突破

人工智能在教育数字化转型中的應用非常广泛，因此，迫切需要科技工作者加快突破表层感知技术的限制，实现对学习者的学习情况、状态等方面的深度了解，推动人工智能从仅仅分析行为发展到对学习的各个层面（包括认知、情感等）进行多方面、多层次的分析。在诸如人机交互、团队合作等活动中，人工智能能提供及时且具有策略性的教学辅助。在加快关键技术突破的同时，开发者也应关注数字教育中出现的数据安全、隐私保护等问题，建立并完善数据采集规范，保护学习者的个人信息，在处理数据时遵循相关标准。人工智能为教育改革带来了新动能，但数字教育并非人工智能在教育领域的简单应用，而要创造性、深层次地开展混合教育，着力提升数字教育的技术泛化能力，加快多场景下的人机融合。

2.落实“计划—监控—评价”一体化

首先，教师应做好教学活动的计划。在教学目标上，教师在开展混合学习前需要明确目标，通过学习任务单向学生说明课堂学习和网络学习各自的总目标，以及学生在学习过程中需逐步完成的任务，将目标具体化可以让课堂教学和网络学习发挥协同作用，以便学生能够进行自我管理。在教学形式上，研究表明组内的互动更能促进学生的深层学习和深度认知。虽然网络学习强调学生的自律性，但学生的学习行为和学习情感难以观测，因此要让学生具有参与感，以小组活动促进学生与学生、小组内和小组间的交流互动，通过激发学生的认知冲突，促进他们的认知发展。其次，教师应全程进行监督。小学阶段是依赖学习向自主学习的过渡期。因此，在网络学习过程中，教师应在后台加强对学生的学习监督，重点留意学生视频的观看情况、课后讨论的参与度、作业任务单的准确率等等，引导他们自我管理，从而提升自主学习能力。最后，教师应及时进行评价。在网络学习结束后，教师应及时对学生的学习情况和学习成绩进行反馈和评价，可以让学生先进行自我评价和同学互评，再由教师发布评价，让评价起到激励的作用。

（三）推动数字游戏开发

1.开发数字游戏

开发数字游戏可分为五阶段：第一阶段是分析，教学设计者必须分析学生的现状，如他们的需求和问题、教学目标、达到目标所需的步骤以及可衡量的学习目标。例如，开发“飞蛾”游戏用于光学教学，教师应帮助设计者设定多个学习目标，如学会利用透镜公式。第二阶段是设计，分析的结果应成为设计数字游戏的基础。在这一阶段，设计者应思考数字游戏如何促进学习，从而实现学习目标。游戏的设计要促进学生的合作，让他们学会如何寻求共识，因此，在游戏中应配备聊天框，以便学生之间的交流。第三阶段是开发，主要用于游戏内容、游戏程序的编写以及游戏结果的调试。第四阶段是实施，这一阶段将使用设计和开发好的游戏。在真实课堂上实施游戏之前，应在实验课堂上对游戏进行测试，还可以将游戏发布在一些数字发行服务网站上。第五阶段是评估，评估阶段对于提高数字游戏的质量和学习性是非常重要的，设计者可以对游戏图形和对象等游戏美学进行评估，或采用调查问卷、大数据等各种技术辅助评估。

2.研发数字游戏成熟度模型

数字游戏的开发并非一蹴而就，可根据其开发程度划分等级，使成熟度模型能够诊断、评估数字游戏的使用。通过锚定数字游戏的开发流程和使用过程，精准捕捉其中的关键问题，并提供清晰的发展方向和改善路径。具体而言，首先，成熟度等级应从简单地导入电子游戏到能够创造数字游戏的学习环境这一过程中划分各个阶段的等级以及评价标准；其次，调查各方面是否具备实施数字游戏的能力，为实施教育数字游戏做准备。学校方面包括教师的态度、教师的计算机和技术知识、教师的游戏素养、设备的可用性、信息存储和访问、教室大小、学生数量、课程时间、管理和支持等问题；利益相关者方面包括家长的态度、数字游戏应用程序的开发、游戏的目标导向等问题。同时，对数字游戏实施进行实时监测，以此评估其应用状况。最后，教育相关部门在调查后发布具体化的阶段性政策，为实施教育数字游戏指明方向。

（吕欣芸 胡天助，扬州大学教育科学学院，江苏 扬州 225002）

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