数字教材《多样的生命世界》的探索性研发

谢瑛华

数字教材《多样的生命世界》的探索性研发

谢瑛华

数字教材的发展正处于升级期，将由多媒体数字教材向富媒体数字教材过渡，由少年儿童出版社研发的原生型数字教材《多样的生命世界》正是在这一背景下诞生的一套数字教育产品。无论在内容还是功能上，《多样的生命世界》都有其独特和创新的一面。它开拓性地实现了出版社与科学展馆资源整合、携手共建项目的工作机制，为解决数字教材多年来普遍存在的发展瓶颈提供了思路。同时，它所创设的线上线下、虚拟现实相结合的教学模式也颇有新意。

数字教材；个性化；交互性；线上线下

引言

近十年来，教材的数字化转型一直受到国内外教育出版工作者的关注。尤其是随着移动终端的日渐普及，数字化学习越来越为人们所熟悉并接受，这种快捷、经济、便利、高效的学习方式已经渗透在学校教育和社会教育的很多领域，融入人们的生活，数字教材出版也随之迎来了新的发展阶段。各类数字教材在学习资源的丰富性与互动功能的多样性上取得了显著的飞跃，有的更朝着平台化、大数据的方向升级。来自John Wiley、McGraw-Hill、Pearson等知名出版公司的数据显示，数字教材已逐渐成为教育出版的重要赢利点之一。

相比国际数字教材出版的成熟发展，我国数字教材出版由于起步较晚，各地推行教材数字化改革的时间不长，积累有限，所以整体推进速度较国际市场为慢。不过，也有一些出版社凭借长年教材出版的丰富经验，在数字化转型道路上走在了前列，例如北京的人民教育出版社、外语教学与研究出版社，上海的华东师范大学出版社、上海音乐出版社等，都曾开发出具有行业示范意义的优秀数字教材。

近来，随着数字教材自身的发展，更多新的要求被提了出来，少年儿童出版社最新开发的数字教材《多样的生命世界》，正是新时期下所做的一次新探索。

《多样的生命世界》是上海市文教结合“优势课程数字化开发与应用”的一期项目成果之一，该项目由上海市新闻出版局与上海市教育委员会联合出资共建，于2014年底立项，2016年底完成测试版，2017年进入上海部分试点学校试用。一方面，我们希望通过此次探索性研发为推动上海市教育课程和教学环境的改革贡献一份力量，同时，有计划地培养一批数字出版方面的储备人才，以丰富出版社数字化转型的经验积累；另一方面，我们也希望借此机会尝试跨界合作的出版方式，为数字教材的资源建设提供新的可能。

一、我国数字教材的发展与困境

何谓数字教材？事实上，对于数字教材的概念不同国家有不同的界定，而且，随着数字教材的发展，这一界定也在不断更新中。在英国，人们将数字教材定义为公开发行的电子材料，拥有独立的形式，通过教师推荐，适用于一门课程的教学，并附送有超越纸质印刷的资料和功能，如互动练习、笔记、图标和多媒体等。美国对数字教材的定义更多地从学生角度出发，认为数字教材是学生的核心教科书，其内容适合学生的能力和兴趣，提供多种互动功能，给学习者提供混合教科书、参考书、练习册、词典、多媒体资源如视频、动画和虚拟现实等的资源。[1]

在我国，关于数字教材目前尚未形成一个标准的定义。总体上，可以将数字教材分为狭义的和广义的。狭义的数字教材是指与纸质教科书组合的数字化教材（又称电子教科书）。广义的数字教材是指在数字化教育环境下，为教师教学和学生学习而提供使用的，具有教育作用的所有数字化教材，它具有信息显示多媒体化、信息传输网络化、信息处理智能化和教学环境虚拟化的特征。[2]

本文所讨论的正是广义的数字教材。有学者在对其过往的发展与未来的发展趋势进行分析后，作出了如下四个阶段的划分：[3]第一阶段，静态的数字教材，即纸质教材数字化。它是教材数字化最基础的一步。这一阶段的数字教材可以看作是对传统纸质教材的简单替代，仅在出版形式、教材形态及载体上与纸质教材有所不同，对教学资源的丰富与拓展十分有限。第二阶段，多媒体数字教材，即以多媒体资源来构成教材内容，包含音频、视频、动画等。多媒体资源是新一代数字教材的基本特征之一。第三阶段，互动式数字教材。它支持使用者与教材的互动，以及师生互动、生生互动等。在当前的数字教材开发中，互动性得到越来越多的强调，特别是随着数字教材以学为主的功能特点日益突出，开放、便捷、多样的人机互动、社交分享等已成为数字教材最富吸引力的优势之一。第四阶段，集聚式数字教材。它是数字资源集聚的数据式教材，是前三个阶段的整合与提升。同时，这一阶段的数字教材的平台化得到显著发展，终端、内容和平台服务结合紧密。也有人从信息传播、应用体验的角度，将后两个阶段的数字教材合称为富媒体数字教材。

纵观我国数字教材的使用现状，中小学仍以静态数字教材为主，多媒体数字教材为辅，富媒体数字教材很少。但就研发而言，已进入由多媒体数字教材向富媒体数字教材全面升级过渡的阶段。国内一些教育出版社和科技公司都展开了这方面的实践，并开发出了多层次的新型数字教育产品。这些产品各具亮点，有的也极富前瞻性，为业界提供了很好的学习模本。然而，综合分析目前国内大多数的数字教材产品，问题依然不少，主要有两点：第一，从内容层面看，目前国内数字教材的媒体资源开发水平参差不齐，普遍存在资源类型单一，制作不够精良，设计老套，缺乏创意，应用程式化、不灵便等问题，既不利于教师个性化教学的展开，也无法充分调动学生自主学习的积极性。第二，从应用层面看，由于终端产品类型多样，技术标准不统一，导致数字教材在形态、功能及支持环境等方面都无法形成一个相对统一且高效的开发标准，由此造成资源重复建设严重、开发成本高等问题，且在实际推广中，学校面对不同形态的数字教材需要配备不同的终端和服务配置，无形中增加了教学成本，不利于泛在学习环境的创设，有碍于数字教材的广泛应用与推广。

面对上述问题，少年儿童出版社在《多样的生命世界》的研发中从多个方面展开了积极的探索。

二、《多样的生命世界》的研发

我们把《多样的生命世界》的研发方向定为：原生+富媒体。其中，原生是针对数字教材的内容而言。《多样的生命世界》是少年儿童出版社自主研发的首套原生型数字教材，它没有相应的纸质教材作为依托，这虽然大大增加了开发难度，却也反过来推动了研发人员开拓思路，大胆创新，在设计教材框架时有的放矢，结合媒体资源进行定向开发，对资源作最优整合，提升教材内容的吸引力。富媒体是针对数字教材的性质而言。《多样的生命世界》在模块化、个性化、互动性、社交化、可定制等多个方面都进行了积极探索，在集聚功能上努力开拓，其开发要符合当前数字教材的发展趋势，尽可能地体现新型数字教材的富媒体特征，未来可服务于多主体、多维度、多层次的数字化教学。

确定了研发方向后，便可以展开后面的工作，首先就是对产品进行定位。

（一）产品定位

教材的定位包含读者定位、内容定位、市场定位等。通常，一套教材的定位需要与教学形式结合在一起考虑。数字教材也是如此。

以《多样的生命世界》为例，作为拓展型生物教材，其读者定位主要根据现行的基础教材，对上海地区各年级学生在自然、科学方面的知识储备先进行前期调研，然后根据数字资源与计划中数字教材的知识难度，结合对不同年龄学生的学习能力的评估，最终确定以12岁至14岁的初中学生为主要使用对象。

在内容定位上，《多样的生命世界》以《上海市中小学专题教育整合实施指导意见》为指导，立足于挖掘初中“综合与实践”专题教育的丰富内涵，创新课程教学活动，拓展新的教学载体与平台。教材的知识安排充分遵循12岁至14岁学生的成长规律，既顾及学生对体系性知识的需求，又不完全脱离学生的真实经验，从而引导他们的学习需求，丰富他们的学习经历，并有效地促进学生全面而有个性地发展。同时，这套数字教材还将是课堂学习的辅助与拓展，为师生提供多样的教与学的途径。为此，我们专门设计了虚拟与现实、线上与线下相配合的数字化教学内容，旨在打破将全部教学过程通过既定的流程在终端上实施并完成的传统数字教学模式，赋予数字教材更加丰富的平台功能与意义。

《多样的生命世界》的开发得到了上海自然博物馆与崇明东滩鸟类国家级自然保护区等单位的大力支持。作为国内第一套由出版社与科普展馆联手打造的数字教材，《多样的生命世界》的应用市场多样且广泛，除了学校，还可以同时辐射公共教育展馆与社会大众。

（二）内容与功能的策划

明确了产品定位，也就大致明确了要对产品进行怎样的内容与功能规划。

研究认为，当前技术背景下的数字教材可以看作是以内容（资源）为中心，以阅读与学习软件（工具）、学习终端（设施）及网络服务（平台）为支持环境的学习系统。[4]94这就意味着，对一套数字教材进行规划，至少包括了对内容资源、工具、设施及服务平台的规划。其中，数字教材的支持环境宜尽早确定，这对于后续工作的展开是非常重要的。

由于数字教材的支持环境并不像电子书包的移动学习终端那样相对固定，而是灵活的、可改变的，所以，在进行这一步工作时，首先要对使用对象的硬件设施进行评估。例如《多样的生命世界》主要以上海的初级中学为使用单位，在确定支持环境时，我们就以多数中学的基础终端设备为衡量标准，确定该数字教材的学习终端为PC机，同时可兼容平板电脑、大屏幕一体机等，使用系统主要为Windows 7或Windows 10，供一个班级（以40～50人计）的所有学生同时使用时，服务器配置不低于4核16G。目前上海普通学校的硬件配置一般都能满足上述条件。同时，我们还设计了配套的服务器服务，如有的校园服务器无法为数字教材提供足够的后台支持，那么学校就可以通过这一配套服务来正常运行数字教材，并进行数据维护与更新等。

确定了支持环境后，就可以根据这一环境展开相应的内容规划与功能规划。

1. 内容规划

内容是数字教材的中心与主体，内容规划也是数字教材开发环节中的重点。

拓展型数字教材《多样的生命世界》的内容规划主要分为两部分：

第一部分是学科内容。我们设定整套教材围绕生物的“多样”这一主题展开，以生命形式的丰富多彩为切入点，深入浅出地介绍一些有趣的生命现象和生物知识。教材的知识结构与基础教材形成差异互补，强调综合性、跨学科。知识点的选取依托上海自然博物馆教育活动的优秀课程，并在此基础上进行拓展。全套教材共包含四个知识单元：生命时间轴、奇妙植物叶、昆虫大世界、鸟类生活季。分别通过纵向介绍地球生命演化的进程，聚焦植物叶的形态、生理和功能，展示昆虫各主要类群的特点，探究鸟类的食宿生活等，帮助学生感知生命形式的多样，思考生命演化与环境的关系，以达到培养学生热爱自然并形成人与自然和谐相处理念的目标。此外，我们还设计了相应的评价系统，基本每个知识点都有与之配套的习题、虚拟实验、教育活动或学习单等。这些都有助于学生巩固知识，了解一些基本的科学研究方法，培养认知、辨别、判断、想象、审美等综合能力。

第二部分是多媒体资源。前面已提到，《多样的生命世界》的研发目标之一即开拓新的资源整合思路，优化数字教材的多媒体资源。一般情况下，数字教材编制最缺乏的就是多媒体资源，因为数字教材涉及的资源类型远远突破了图文范畴，且多数资源的版权要么不掌握在数字教材开发主体（出版社、科技教育公司、教师）手中，要么就是超出了开发主体的制作范畴。而无论是购买版权还是定制开发，面对视频、动画、3D模型等高成本媒体资源，开发主体势必要仔细权衡投入产出比，分析市场风险，结果往往是退而求其次，精简资源类型或降低制作要求，而这就是阻碍数字教材媒体资源质量提升的关键原因。针对这一现象，少年儿童出版社另辟蹊径，与上海自然博物馆等科学展馆合作，从展馆的海量优质资源中遴选最适合教材内容的素材，重新进行编辑加工，与学科内容很好地衔接在一起。同时，又通过定制或在视觉素材库选材，补充资源，最终达到图片300幅、高清视频及动画5700秒、3个互动3D模型、几十条拓展链接的多媒体资源规模。教材编制完成后，一方面可以在学校的拓展课程上使用，另一方面也可以通过拆分、重组，在展馆的公共教育课堂、数字平台、固定电子终端上使用。形成一套教材、多个版本，灵活使用的多元应用模式。

2. 功能设计

数字教材的系统功能设计是一个漫长而反复的过程，尤其对于从事纸质出版的编辑而言，首先需要研究大量的优秀案例，其次是要与专业技术开发人员密切合作。只有这样，才可能较好地完成数字教材的功能设计。

《多样的生命世界》的系统功能设计可分为整体设计和独立设计两部分。

整体设计是对数字教材系统功能的总体布局，它是与内容结构联系在一起的。例如，教材在学科内容上分为四个单元，在功能区划上我们就对这四个单元进行了模块化处理。模块化使教材内容可拆分、可整合，便于自由灵活地组织教学活动，实现高效互动的智慧教学。同时，为了提高单元模块的学习效率，我们又根据教材自身特色，创设了“我的自博馆”“我的空间”和“索引”三大模块。这三个模块既是内容的延伸，也是功能人性化的集中体现。尤其是“我的自博馆”，还反映了本案例将社会公共教育职能引入课堂的探索，即把博物馆教育与校园数字教学紧密结合起来，鼓励师生从课堂到展馆，打通虚拟学习与真实学习的通道。此外，教材内部还特别设计了与展馆、园区的网上教育平台对接的功能，鼓励学生利用这一开放渠道深化、拓展学习，为学生走出校园去获取更多的科学体验提供指引。

在每个模块内还设计了更细化的系统功能。例如，我们有意在这套数字教材中模拟纸质课本的应用体验，选用了目录导航、模拟翻页、位置标识、书签、注释、超链接、高亮笔记、多媒体（包括图像、音频、视频、动画、3D模型、全景图等）等功能。

而让整套教材更添个性的，则是根据特定内容独立设计的功能。例如教育活动“涂色大师”，用到了画笔功能；寻找枯叶蝶，用到了声控功能；“猫头鹰食丸解剖”等多个虚拟实验，运用了特定功能叠加设计等。此外，该套数字教材还在学习活动跟踪、学习库管理、师生在线交流，以及按需生成等方面进行了探索，开发出了一系列与教学活动相配套的功能。

针对所有这些功能，我们还结合教材的年龄定位、学科内容、模块区划等进行了专门的UI设计，使整套教材看上去形式既多样又统一，界面既独特又亲和，使用体验既丰富又便捷。最重要的是，经过这样的定制设计，《多样的生命世界》在整体呈现上与现有的数字教材或电子书包产品拉开了差距，拥有了相当高的独特性与辨识度。

（三）团队与流程

1.以编辑为核心的研发团队

研究显示，目前数字教材的开发主要分两种：一种是由出版社组织专业团队统一制作发行，一种是由教师或普通设计者利用专门的制作工具创作开发。[4]95《多样的生命世界》的开发属于前一种。

《多样的生命世界》的研发团队包括出版社编辑、博物馆生物学专家、中学科学教师以及制作公司技术人员。其中，编辑作为团队核心，负责项目的整体策划、推进、试点、验收等重要工作。值得注意的是，参与本项目研发的都是纸质读物编辑，因此，本项目的研发经验或许可以为众多缺乏数字技术编辑的出版社提供一点启示。

在数字教材的开发过程中，如果研发团队是由编辑主导，那么最重要的就是平衡好编辑与技术人员之间的关系，明确各自的分工。通常，编辑由于自身不掌握多媒体资源开发、软件编程等技能，很容易出现过于依赖技术人员而放弃发挥自身主观能动性的情况，从而在某种意义上“隐身”。这种“隐身”极有可能是造成目前国内不少数字产品在技术上达标，在内容上却乏善可陈的原因。数字产品与纸质读物一样，其灵魂都在于内容，而差别只是数字读物涉及的内容可能更多，类型更广。术业有专攻，一般情况下，负责技术开发的人员未必长于内容设计，而编辑的价值恰恰在于把握内容的能力。在开发《多样的生命世界》的过程中，我们切实感受到编辑主导内容策划的重要性。这里说的内容策划其范围包括对图文、视频、音频、动画、3D模型、全景图等所有媒体资源的策划，以及如何通过系统功能将这些资源有序地整合，精确地呈现。这其实也意味着，编辑在进行内容策划的同时要一并完成功能设计，并与美术编辑共同完成UI设计的图形设计，然后通过程序工程师的制作，实现所有设计功能。

数字教材的研发过程，也是编辑自我修炼的过程。在产品研发期间，编辑必须学习了解多媒体资源制作与软件开发的各种知识，掌握它们的基本原理。这样的学习不仅有益而且必要。一则，它可以帮助编辑建立起自信，更好地把控整套数字产品的研发；二则，它可以拓宽编辑的思路和眼界，有助于编辑准确把握怎样的媒体资源和系统功能才能最合理高效地服务于教学内容；三则，它可以让编辑与动画师、剪辑师、UI设计师、程序员等的沟通更为顺畅，提高整个项目的运作效率。同样，如果数字教材的开发是以技术团队为主，那么，技术人员也要善于学习编辑的工作技能，培养编辑的眼光，这样才能更好地使技术服务于内容，开发出较为成功的数字教育产品。

2.数字教材的研发流程

数字教材的编制流程大体可以分为三个阶段：[5]

第一，前期准备阶段。这一阶段要根据教材所针对的课程进行教学设计，明确教学目标、教学内容、教学策略、教学要求等。同时，若是由出版社组织专业团队统一进行数字教材研发，那么还应在此时组建好合适的作者队伍，搭建合适的技术团队。

第二，正式编制阶段。这一阶段需要完成脚本编写与审核、素材制作、UI设计、功能定制开发、Demo制作与测试、系统集成与审核等环节。这是整个数字教材研发过程中最重要的阶段，也是最耗时的阶段。为了确保所有的环节都能有序推进，不仅需要各环节负责人员之间的密切配合，更需要一套严格的工作机制加以监督。以《多样的生命世界》为例，我们借鉴了IT业的工作模式，分工明确、责任明晰，并采用了专项例会制来确保各单位间的良好合作与项目的顺利推进。经过实践，每周一次例会汇报、演示样本的节奏十分适合本项目的开发，既避免了拖延迟滞，也不会因为节奏过快而影响制作水准，同时，这一制度还确保了项目组能够及时发现问题、及时调整，对每个细节都做到精益求精。另外值得一提的是，本项目的产品制作运用了迭代模式，即在开发Demo时就将产品的整体结构和内容框架都搭建完毕并制作成样本，虽然不少素材和功能尚未添加，运行也欠稳定，却已能呈现出未来成品的概貌。而后的生产，就根据这一雏形来进行更为细化的需求分析，有针对性地修正方案、重写代码等，形成新一代样本。如此循环，直至成品完成。尽管迭代要求较长的工时，但它可以完全避免直到最后才发现产品整体偏离设计预想的情况，所以对于《多样的生命世界》这类长周期的项目而言，迭代是比较合适且高效的工作模型。

第三，测试与修改阶段。与纸质读物不同，这是数字产品研发流程中特有的一个重要步骤。测试按阶段可分为前期内部测试和试用期测试。内部测试重在错误排查，包括素材差错检测、功能检测、效果检测等。在此期间，应尽可能采用多种类型、多种配置的终端进行测试。一般而言，低配置终端更易反映出运行方面的问题。内部测试结束后，可将数字教材打包成独立文件，分发到试点学校，安装、试用，跟踪教材的试用情况，根据反馈评估教材的优势与不足，再进行优化。此阶段不仅教材的软件运行情况可以得到充分检验，教材的编写与教学效果也可以得到很好的测评，同时项目组还可以通过现场听课、定期回访、问卷调查等形式，了解教师与学生的真实需求，为编制与数字教材配套的其他教学资料或研发数字教材的二代产品做好信息收集与积累工作。

三、创新与启示

《多样的生命世界》历经两年研发，其成果得到了业内的充分肯定。就此次研发看，它具有鲜明的探索与实验色彩，项目组在很多方面都进行了大胆的创新。

首先，在资源整合上，《多样的生命世界》在馆社合作、资源共享模式方面所进行的探索，在中国数字教材出版领域还是首例。自然博物馆等单位有强大的素材资源优势，出版社携手博物馆，各自发挥所长，将优质的社会资源有效地整合起来，再配以选自世界最大视觉素材库的素材与出版社定制开发的多媒体资源，切实丰富了数字教材的资源类型，提升了多媒体资源的制作水平。

其次，在内容设计上可圈可点的地方也不少。例如，依托自然博物馆教育课程创设的虚拟实验环节。它不仅充分发挥了数字产品交互性强的特点，通过积极的人机互动，帮助学生熟悉实验的全过程、掌握相关的科学知识，还能与展馆的教育活动相结合，丰富教师的教学形式，打通馆校教育的双向通道，使学生的学习达到事半功倍的效果。

第三，在功能开发上，吸收了国内外优秀数字产品的制作经验，将先进的技术手段与课程内容巧妙结合，充分体现了技术服务于内容的设计理念。“昆虫音乐家”“透翅蝶大寻踪”等都是代表性案例，枯叶蝶的拟态与声控技术的完美结合更成为抢眼的设计。此外，教材的功能开发还坚持以学生的发展为本，强调人性化、个性化，教材自带的学习空间和社交平台，能很好地满足收藏、分享、人际交流的需求。

第四，在泛在学习与定制应用上预留了各种可能。《多样的生命世界》既适用于课堂教学又适用于课外自学，既能单机学习又能联机互动，还可用于公共教育展馆，是真正适用于泛在学习的数字教育产品。同时，《多样的生命世界》以模块来划分内容，所有模块都相对独立，模块与模块间可以自由地排列组合，每个模块都可以独立地进行优化、升级，也可以根据用户需求增加、减少或者替换模块，定制开发与灵活应用的空间很大。

作为探索性产品，《多样的生命世界》也存在问题与不足。例如，它的课程内容设计建立在多门独立课程的基础之上，在知识结构上呈点式特征，其优势是便于资源组织和教学活动的灵活开展，但缺点在于易造成知识点之间的过渡生硬，连续性、完整性欠佳。本产品的UI设计对纸质阅读体验进行了创造性还原，界面活泼、个性鲜明，但从数字产品开发的专业要求看，个别界面依然免不了呆板冗繁，部分功能键的设计在隐蔽性、一致性等方面有待改进，整体美观性尚可提升。某些功能如长绳挂卡、联机论坛等由于技术原因只做了基础开发，虽可以满足一般操作需求，但在人性化上仍嫌不足，无法全面适应更高层次的教学和学习需求。对于一个尚处于试用阶段的产品，其存在的问题与不足还会在实际的教学使用过程中不断地被发现，而这也正是推动一个数字产品走向成熟与稳定的必经之路。

结语

《多样的生命世界》的开发是数字教材升级过渡期间的一次实验，它紧扣当前数字教材的发展趋势，将类型丰富的多媒体资源和形式多样的交互功能结合在一起，具有典型的富媒体特征。它强调的线上线下、馆校教育相结合的独特教学模式，为使用者提供了更开阔的教与学的思路，能够有效地丰富学生的学习经历，提高他们的学习效率。

该项目目前取得的仅是阶段性的成果，项目的优化工作在试点期间将继续进行。不过，回首过去两年的研发，我们也感到，哪怕是这阶段性的成果也是在前人智慧的基础之上才有机会获得的。由此，我们也希望此次的研发经验能够为更多优秀的数字教材研发团队提供借鉴和灵感。而我们自己也会以此次研发为前进动力，在未来进一步探索数字出版物的开发与市场应用的新模式，为推动传统出版的数字化转型升级而努力。

[1] 吴秉健.国外电子教材发展研究综述[J].中小学信息技术教育，2013(9)：20-23.

[2] 汪文华.数字教材的地位、价值与使用——数字教材引领未来的课堂之路[J/OL].师说，2014(1)：[2017-3-3].http://old.pep.com.cn/rjwk/js/2014/201401/gz/201403/t20140321_1189498.htm.

[3] 杨文龙等.2014大中专教材出版关键词[N].新华书目报，2015-01-29.

[4] 胡畔，王冬青，许骏，韩后.数字教材的形态特征与功能模型[J].现代远程教育研究，2014(2)：93-98.

[5] 李勇.浅谈高校数字化教材编制步骤与要求[J].时代教育，2014(7)：113-113.

（作者单位：少年儿童出版社）