数字教科书建设的三种范型

杜红梅

（阜阳师范大学文学院，安徽 阜阳 236037）

中国近代著名教育家陆费逵曾说：“立国根本，在乎教育，教育根本，实在教科书。”教科书研究的文献可谓风起云涌，我们曾对21世纪以来CSSCI刊载的教科书研究文章进行可视化分析（图略），发现比较凸显的三个聚类分别是电子课本、数字教科书和媒体融合。结合文献的深度阅读和具体内容分析，可以得出基于电子课本或数字教科书建设的教材开发、学习设计、媒体融合等都成为21 世纪以来研究的聚焦点。数字教科书的建设要契合“互联网+教育”的时代特点，不仅关注教科书载体、形式的变化，更要聚焦其功能、学习内容、个性差异和学习方式的变革。通过对能查阅到的国内外数字教科书进行分析，我们总结数字教科书建设的三种范型。

一、文本—素材范型

“文本—素材”范型的数字教科书是纸质教科书的镜像，它是以传统纸质教材为蓝本，利用互联网、数字媒体、大数据等技术手段，把纸质教科书、数字资源、学习工具、应用数据汇聚一体的立体化资源库。“文本—素材”范型的数字教科书中按照先后顺序经历了三种形态：

1.纸质教科书的镜像

纸质教科书电子化是指教科书的载体由纸媒变成电媒，电子教科书还只是纸质教科书的复制、翻版，这也是秉承纸质教科书的内在逻辑、凸显纸质教科书的科学严谨所必要。这一形态的教科书改变的只是教科书的载体形式，无暇顾及教科书内容的革新及结构、体例的重组。纵观各大出版社的早期电子教科书如人民教育出版社和北京师范大学出版社网站的电子课本就是以纸质教科书为蓝本制作的镜像版。

2.增加交互工具的电子课本

数字教科书在保持纸质教科书编辑思想、编排体例、结构框架的基础上融合了信息技术的要素，以纸质教科书为蓝本增加交互工具；这是数字教科书建设的真正开端。技术不仅革新了教科书的载体形式，变成了手随心动、随时查阅所需素材的资源库，而且具有转换甚至编辑功能。我们以台湾数字教科书的注释为例，注释一改纸质教科书那种素面朝天的静态文本呈现，与信息技术联姻，提供相关的链接、动画展示，如《再别康桥》一文对需要注释的词语以不同色彩呈现，点击这些色彩词语就会以小窗呈现词语的解释，词语文字解释伴随语音一同呈现，语音结束后即刻呈现动画展示笙、箫样貌，声、图、文并茂，清晰明了，可谓一图抵万言。

3.融教科书、资源、学科工具、数据于一体的立体化教材

这种形态的数字教科书是一个融合了传统纸质教科书内容优势并集数字工具的立体、交互、智能于一体的学习资源库。它是基于纸质教科书为蓝本，为达成学习目标及满足学生个性化学习增加了丰富多彩的交互“链接”以契合师生自适应教与学的需求。2018年5月人民教育出版社发布的第三代数字教材就是以纸质教科书为核心立体交互的优质学习资源的聚合体，这套数字教科书秉承了纸质教科书的内容与结构体例，同时附加“媒体性、交互性、关联性、个性化和智能化”的特点，它以纸质教科书为核心，开发了异彩纷呈的多元立体化的资源建设，如教材解读、工具书、写作辅导材料、教材同步字帖和学生课外配套读物等，是“文本—素材”的范型数字教科书的典范。

综上，“文本—素材”范型数字教科书“延续纸质教科书的特性，保证了教科书内容的科学性、严谨性、系统性和权威性”［1］的同时，通过文本载体形式的变革，拓展学习素材，聚焦资源筛选，又通过智能学科工具增加立体交互来适应“互联网+教育”时代学习者学习内容的统整和学生学习方式的变革。但究其本质还处在“数字化”“教科书”与“素材资源”的叠加汇聚阶段。它在为数字教育资源体系建设添砖加瓦、充血换血同时，也让学习者面临丰硕资源中“繁花渐欲迷人眼”的选择艰难，增加学生认知负荷和弱化书写等一系列的问题和挑战，如何在“繁花渐欲迷人眼”的素材资源中降低学习者认知过载，避免认知迷航问题，行之有效的方法就是规划学习路径，指明学习方向，从而增强学习效果。

二、过程—任务范型

“过程—任务”范型是指数字教科书的设计已经突破了纸质教科书的编辑思想、编排体例，它是基于纸质教科书的学习目标，通过精选定制教科书内容对学科知识与技能进行数字化重构，它已经超越“文本—素材”范型中“数字化”与“教科书”机械叠加的藩篱，在数字化与教科书深度融合的道路上进行了力所能及的探索。这种范型的数字教科书是以任务导向设计学习路径，引领学习过程，辅助学生自适应学习的平台，力争最大限度满足教师的教与学生学的个性化需求。学习如同开启一段心灵与文本之旅，学习者从目前所在处置（学习起点）经过艰苦卓绝的跋涉达成学习目标，这段学习之旅我们称之为学习路径，“过程—任务”范型注重学习路径上学习任务、学习支架、学习情境、学习活动的设计，让学生在学习过程中各尽其能，最终殊途同归达成学习目标。

台湾数字教科书较好地体现了“过程—任务”范型的精髓。尤其是数字教科书中的学习思维图通过定制学习路径、规划学习路线契合了“过程—任务”范型的设计理念。学习思维图是学习内容、学习活动、学习情境机构化的图示组织结构，它是以知识习得先后、能力发展路径和活动程序安排为主轴的组织结构图，是学习者外在学习路径和内隐思维操作的统一，它有机整合了知识接受、能力历练和学习资源序列，为学习者提供一种目标引领和学习路径导航的学习路线图。它以目标为导向，按照“要到哪里去？—如何到那里？—是否到了那里？”的思路呈现课程目标、整合学习内容、评估学习效果。图1呈现的台湾语文数字教科书课程资讯中的课程目标即为本课学习所要达到的学习目标，课程目标是学习思维图的风向标，也是学习活动的出发点和最终归宿，在目标引领下选择学习内容、设计学习活动。

图1 《始得西山宴游记》一文的学习思维图

这种范型的数字教科书精选纸质教科书的核心内容，如语文教科书选文和教科书的助读系列，但已经完全突破了纸质教科书的局限，以学习思维图为核心建立起便教利学的交互网络。这种形态的数字教科书有其鲜明的特点及局限：

1.基于任务的互动练习

数字教科书中的互动学习以任务为引领，把学习内容趣味化，任务激发学习者的学习兴趣，解除了学生在学习过程中必须要完成一定任务的精神重压，兴趣盎然地投入到学习活动之中，享受愉快的学习之旅。如《鸿门宴》一文互动练习要求按照文章中的“项王、项伯东向坐，亚父南向坐，沛公北向坐，张良西向侍”要求学生按照座次分配把人物拖到相应位置，学习者在学习过程中自主或协作完成任务，使知识的内化在不知不觉中达成。

2.知识渗透于学习过程

数字化教科书基于课文内容和学生知识背景创设的真实任务，循序渐进地设置不同程度的挑战性情境。如《师说》学习活动把知识的内化渗透于具体情境中的活动任务中：“唐宋八大家应邀参加百家讲坛栏目，讲述其各自的著作论点，节目结束后请用时光门送他们回家吧，请将唐宋古文八大家拖曳到相应的朝代中。”这个任务旨在让学习者了解唐宋八大家及其代表性著作的文学常识，任务情境的呈现让学习者乐此不疲地投入到学习活动，连线发送，如果全对，立刻会现笑脸让学习者体会到收获的喜悦，如果有个别失误，也会立刻即时反馈友情提示请再斟酌思考，允许学生反复试误。这样基于情境的知识学习任务让学生兴趣盎然地接受，消解了学习者在学习过程中通过死记硬背才能记住知识点的弊端，他们在类似于身边真实生活的情境中会兴趣盎然地投入到学习活动之中，享受愉快的学习之旅

3.满足个性化差异、因材施教方面有待加强

这种范型的数字教科书告别了“数字化+资源”的简单堆砌，通过学习地图清晰明了地呈现了学习路径，但我们浏览了一册数字教科书后发现，几乎每篇课文都是按照这种流程，可谓清晰有余但略显僵化。我们知道学生的学力不同，需求也丰富多样，这样千篇一律的流程和千人一面的活动未免让学生有点审美疲劳。另外，课程目标、学习评量也是整齐划一的统一要求，可能会让学困生望而生畏；再者课程咨询和延伸阅读中的材料已经超越中学生的知识视野，因此这种范型的数字教科书在满足个性化差异、因材施教的探索方面可谓浅尝辄止，数字教科书要在数字教育资源体系建设中独树一帜，就必须与人工智能相结合，根据学习者的学习行为，评估学习者的学力基础，精准定位学习者知识盲点，系统规划千人千面的个性化学习路径，满足学生个性化学习需求。

“过程—任务”范型的数字教科书是教科书发展过程中的跨越式进步，超越了以课程教材为核心的学习资源的汇聚，高度整合了纸质教科书的课程目标，精选为达成目标的核心内容，以核心内容为载体进行知识、技能、活动等方面内容的数字化重构，打破了纸质教科书的结构体例和知识系列，实现了以目标为导向、以学习思维图为路径的学习的模块化重组，进而构建思维图式的学习内容体系。这种范型对学科知识图谱中学生学习薄弱之处、学生的困惑难以区分，对不同学力基础的学生完成学习任务提供个性化靶向智能推荐还须进一步加强。

三、情境—体验范型

情境—体验范型是指数字教科书聚焦复杂情境中学习者的学习期待，以引人入胜的情节保持学习者持续学习的动力，让其在问题的引领下从生活去探寻问题的答案。

1.基于情境渲染的悦趣化学习

进入学习最佳状态、快乐学习一直是教育界研究者努力的方向，数字化教科书通过丰富多彩的学习情境来达成悦趣化学习。这儿情境大致分为音乐渲染课文情境、动画再现课文情境、活动拓展课文情境、人工智能增强现实情境、虚拟现实情境及混合现实情境等。如《鸿门宴》通过开场音乐塑造惊心动魄的课文紧张情境，诱发学习者融入课文之境，唤起他们的阅读期待，引领他们走进文本深处享受文本之旅和思维收获的快乐，在头脑中描述那场惊心动魄、你死我活的政治斗争；再现课文情境是学习的核心环节表现在情节赏析上，以动画与声情并茂的解说相得益彰，学习者在跌宕起伏的情节三起三落中穿越到那场波澜起伏、扣人心弦、变幻莫测的宴会。

2.基于角色变换的体验性学习

能否尊重学生的本真体验越来越受到研究者的关注，也成为衡量教育成败优劣的一个尺度。体验式学习是让学习者在真实或者模拟的情境中进行体验，步步朝着目标迈进的一种学习方式。数字化教科书丰富多样的媒体功能通过设置角色体验恰当地找到学习者的兴趣和课程内容的切入点，以孩子们喜闻乐见的方式呈现知识内容，引领学习者兴趣盎然地投入到学习过程之中，知识的内化变成学生的一种内在学习需求，他们会体验到学习的快乐、期待学习过程的精彩，在陶冶的学习之旅体验角色的喜怒哀乐。台湾的英语数字教科书以课本中的阿拉丁故事剧情为动画脚本情节、以3D 立体图像与英语对话为教学内容，并结合扩增实境（Augmented Reality，AR）的互动多媒体技术，将五年级要学习的英语字词、生活用语和简易句型转化开发出角色扮演、句字接龙、单字搜寻等三个单元的AR 互动式英语教科书。学习者通过具身参与不仅体验到学习收获的快乐，并与同伴一起感受、建构、协作并解决问题，习得言语实践技能。

3.基于解决实际问题的学以致用学习

数字教科书内容设计要想方设法激发学生的问题意识，培养学生解决实际问题的迁移能力。如《烛之武退秦师》一文技能要点为游说的艺术，所以在学习活动中设置了基于真实生活情境去解决实际问题。学习成绩一直独占鳌头的小明陷入苦闷不能自拔，因为高考志愿小明想学美术的愿望与父母期待学医的要求大相径庭，双方各执一词，难以达成共识。活动要求学习者站在小明的立场，设身处地体会小明的喜怒哀乐，进行角色变换，把《烛之武退秦师》一文的游说艺术学以致用进行迁移，竭尽全力说服父母支持自己。为了使说服有理有据，在与父母唇枪舌战前要做好充分的准备，并以任务清单的方式列出了小明应该准备的内容和阐释立场时游说的方向：“（1）说出你选择美术的原因，列出你以往在美术方面的优异表现；（2）分析选择医学和美术对你今后发展的影响；（3）列出在美术领域的成功人物；（4）概述你选择美术后的学涯规划。”这种综合性活动无疑“坚持学生的生活本位，密切联系学生的生活实际，调动学生的经验积累和学习积累，让他们进入特定的生活场景兴趣盎然地进行学习”［2］。学生置身于真实生活的情境中，感同身受角色的喜怒哀乐，徜徉在从生活中学习、又从学习中学会生活的语境中，这样实现了学习世界和生活世界的融合，在生活化的言语实践中培养情操，获得言语能力和解决实际问题的能力。

四、未来数字教科书建设的趋势

人工智能、可视化数据分析及虚拟技术融合到课程、教学与学习中已进行得如火如荼，数字化情境下尊重学习者本真体验，优化学习生态也势在必行，未来数字化教科书建设过程中情节化的课程内容、具身参与的学习方式、多学科统整及融入人工智能助力因材施教等方面是研究者努力的方向。

1.情节化的课程内容

课程内容如果以妙趣横生、扣人心弦的情节呈现，就能够极大地激发学习者学习的期待，使其欲罢不能、如饥似渴地学习下去。教科书知识不是以定义或范例的形式呈现而是渗透于学生喜闻乐见的故事中，知识也被赋予情感，推动学生主动阅读，对这些知识进行深度的思考。例如，《长城汉语》情节化课程内容的建构给数字教科书内容的选择与呈现很多启示与思考，其课程内容以四个让学习者兴趣盎然的故事为主线，以“写实版和Q版”两种动画风格呈现塑造人物，以语音识别技术诊断学习的效果，以手写识别技术促使学生具身参与，增加智能交互。

2.具身参与，体验创造的快乐

未来信息化世界的学习注重身体的参与和读者与媒体的多层次多角度交互。读者可以建言献策塑造个性化人物，参与故事情节的构思，向主人公提供处理棘手问题的方法，甚至可以亲自动手为文章添上浓墨重彩的一笔。如台湾的图书馆的儿童书屋以数位绘本与互动操作来创造体验环境，从而让儿童走进故事情节，通过合作互动共同完成故事，传达内在教育意蕴。学生亲历参与到真实、虚拟的情境之中，感同身受文本和身边美好的多彩世界，解除学习的压力，身心融合沉浸于学习状态。

3.基于课程统整的数字教科书建设

学生在复杂情境中解决实际问题的能力不是某一单一学科所能承担的，而是多门学科协同作用的结果。课程统整是跨越学科壁垒基于学生的兴趣点设计主题——情境，学生基于现实需要解决问题，消弭学科之间的界限，学生无需考虑每门学科所承担的任务。数字教科书要借鉴课程统整的意识，教科书内容设计聚焦解决复杂情境中的问题时把多学科碎片化的知识整合成具有一定序列的知识，通过真实问题、项目和任务将问题情境转化为一系列议题，通过学、问、思、辩、行等活动，内化知识、历练能力、涵养情意。

4.量身定制满足学习者个性化需求

《中国教育现代化2035》提出“互联网、人工智能等新技术的发展正在不断重塑教育形态、知识获取方式和传授方式”。人工智能和大数据分析在数字教科书建设中也起着举足轻重的作用。学生基础学力各异，需求也丰富多样。根据学生的不同需求因材施教一直是教育者孜孜不倦的理想追求，基于人工智能的数字教科书可以在诊断学生基础学力的基础上，能够借助学习分析技术精准定位学习弱项，为每个不同学习风格和需求的学习者呈现不同的学习情境、规划各自学习进度及筛选不同学习工具，真正实现学习的个性化。未来数字教科书建设在追踪学习路径、描述学生学习轨迹，绘制学习者画像等方面可有所作为。通过挖掘分析学情数据，凸显学习优势进行培优，精准诊断学生的学习困惑，借助学科知识图谱和知识技能习得顺序，针对学生学习的优劣得失推送契合其需求和学习风格的内容，甚至对学生的学习进行诊断、指导、干预，在满足学生个性化需求方面打开了崭新的一页。

结语

三种范型的数字教科书建设凸显了教科书建设过程中的不同侧重点，为信息技术与课程与教材的深度融合进行了力所能及的探索，未来数字教科书建设应该兼具三者之长，建设成为在复杂的交际情境中，引导学习者通过参与学习过程，解决现实生活中的实际问题的立体交互资源。这种形态数字教科书应凸显情节驱动的学习内容、具身参与的学习方式、基于课程统整的跨学科融合及借助人工智能满足学习者个性化需求等特点。但也必须看到，“路漫漫其修远兮”，利用人工智能助力数字教科书建设，基于数据和学习行为分析，描绘学习者画像，精准定位知识盲点、技能盲区，定制基于学习弱项的学习路径已经成为现实。当学生在复杂的情境中遇到不能解决的问题，人工智能会充当“虚拟导师”的作用，给学生支架与引领也是数字教科书建设的大势所趋。实现我国数字教科书的智能化、情境化、个性化还有一段艰难漫长的路程，还需后来者付出加倍的努力。▲