从数字教材出版到学习场景构建：面向智慧教育的教育出版企业知识服务

代 杨

（陕西师范大学新闻与传播学院，西安，710062）

人工智能（Artificial Intelligence，AI）、大数据、云计算、区块链等新兴信息技术引发了深刻的社会变革，也促使人类教育迈向智慧教育阶段。为建设教育强国，教育部在《教育信息化2.0行动计划》中强调，全面提升教育信息化发展水平的一项重要任务就是开展智慧教育。智慧教育是教育从传统时代走向数字时代的必然选择。出版具有知识服务属性，核心价值在于“个人知识社会化、无序知识有序化”。出版企业一直致力于知识的大规模传播和社会化普及，为教育行业提供知识资源供给服务。在智慧教育生态体系中，掌握大量优质知识资源的出版企业，力求在知识筛选、提炼、连接、优化、聚合和重组等方面发挥更重要的知识服务功能。

1 教育出版企业的角色定位

智慧教育是“利用5G、云计算、人工智能等新一代信息技术，打造智能化、感知化、泛在化、物联化的新型教育环境，利用人机协同的教育智能形成一种全新的教育形式和教育模式”。智慧教育既需要智慧学习环境的支撑，又需要智慧学习模式的保障，还需要智慧学习评估的实行，才能培养出具有创新能力和创造潜能的智慧型人才。

。在教育信息技术的支持下，现代学习环境经历了数字化学习环境、移动学习环境、泛在学习环境和智慧学习环境四次变革。智慧学习环境具有全面感知、无缝连接、个性化、资源丰富、智能分析、自然交互等基本特征。作为一种信息技术整合性应用的空间形态，它为教育出版知识服务模式创新提供了思路。出版企业可以基于移动、物联、泛在、无缝衔接等技术，根据学习者的个体差异（如能力、需求、喜好）和丰富、优质的数字化学习资源，提供个性化学习诊断和教学服务，记录学习过程，根据成长数据绘制用户画像；还可以基于线上线下结合（Online to Offline，O2O）理念和大数据、人工智能等技术，提供多种知识学习工具和无缝衔接的媒介交互界面，促进学习的深度沉浸、知识构建、群体互动和协同研创。

。在智慧教育领域，以“学习者为中心”的智慧教学模式目前主要有四种，分别是：针对基础知识与核心技能的差异化教学模式；培养综合应用能力的协作研创型教学模式；培养个人特长的个性化自适应学习模式；培养集体智慧的群体互动生成性教学模式等。传统教育出版的重点是教材与教辅类学习资源；但是，随着智慧教育的发展和技术的进步，出版将不再局限于知识内容本身，而是朝着与知识传播和知识应用相关的立体化知识服务方向发展。例如，安徽教育出版社依托“时代教育在线”平台打造的智慧教辅方阵是一种服务于差异化教学的知识服务模式，能实现教师线上批改作业、查看教学报告等功能，学生则可以线上答题、查看个人分析报告、查看错题、配合视频进行精准补缺。

。从教育角度看，教育教学要符合国家层面的人才培养目标。而国家人才培养目标是通过国家的知识生产能力体现出来的。这种知识生产能力可以进一步细化为效果、效率和效益。提高国家知识生产能力是智慧教育的目标，也是出版企业知识服务所关心的问题。在这方面，出版企业可以考虑提供知识追踪服务，为智慧教育提供数据反馈。

。智慧是对知识的融通与超越；知识可以转化成智慧，即“转识成智”。通过学习，人们掌握丰富的知识是智慧产生的前提条件。“转识成智”实际上是把外在的显性知识转化为内在的隐性知识，形成解决问题的立场、方法与观点。要实现“转识成智”，需要学习者把书本上的静态知识转变成能情景化、灵活地解决实际问题的应用型知识，让学习者通过切身体验产生顿悟，逐步生发出求真、求善和求美的智慧。可见，智慧必须在实践中生成。

知识是智慧的基础，也是智慧教育的根本落脚点和核心驱动力。具有知识资源优势的出版企业在智慧教育生态体系中扮演着教育知识资源服务提供者的重要角色，在智慧学习环境中服务于智慧教学模式和智慧学习评估以达到培养智慧型人才的目标。出版学理论认为，内容为王，渠道制胜。内容和渠道一直是出版学的研究重点。从这个视角来看，面向智慧教育的出版企业一方面要聚合、存储、连接、提炼、重组各类知识；另一方面，要为学习者提供适配的知识传播场景与知识应用场景。

2 教育出版企业知识服务模式演变

大数据和人工智能使教育、媒介、出版的边界逐渐模糊，从这个融合角度考察，智慧教育生态体系的正向循环离不开增长、连接、质变三个核心。首先，学习者对高质量知识资源供给的需求不断增长。其次，信息媒介技术的发展为学习者与知识的跨时空融合与跨虚实交互提供了可能。再次，教育改革必将对出版业产生影响并推动教育出版企业知识服务转型升级。目前，国内外众多教育出版企业已经开始探索从教材教辅提供商到学习资源提供商、再到学习解决方案提供商的转型之路，通过整合知识内容、优化知识结构、创新知识呈现方式，把原有的内容资源和知识开发能力用于教育知识服务。例如，美国的霍顿·米夫林·哈考特公司（Houghton Miffin Harcourt，HMH）作为一家全球领先的K12教育出版公司，以核心课程、干预课程、补充课程和测评类四大类课程解决方案为重要支点，构建K12教育知识服务体系。教育出版企业知识服务模式转变主要有两大趋势。

2.1 从数字教材到数字教育知识库

教材出版一直是教育出版的重点。自教育信息化实施以来，出版企业出版了多种类型的数字化教材以提供学习资源，如电子书包、一体化教材（也称为“立体化教材”或“多元化教材”）、移动教材、开放式教材。但是，调查研究表明，数字教材的应用不仅“未从根本上推动传统教学模式、学习方式和评价机制转变”，而且“未能带来教材出版单位营业收入的实质增长”。鉴于此，除了开发数字教材，教育出版企业正在研发适应于智慧环境的融媒体数字教育知识库。一方面，构建涵盖海量知识的资源库，形成教育知识库的知识动态生成系统与机制；另一方面，建立起知识联结，以满足对知识的高效查询以及知识与学习者之间有效交互的更高需求。例如，知识图谱就是一种可以服务于自适性学习的知识库，能提供适配的学习内容和服务；学习者能根据个性化需求获得和使用知识资源，从而达到“因材施教”的教育目的。又如，在教育部颁布《教育信息化2.0行动计划》后，人民教育出版社依据国家课程标准同步纸质版教材，聚合国内各版中小学数字教材，开发人教数字教材垂直服务平台。这就是一种集数字媒体、大数据、互动学科工具为一体的数字教育立体知识库。

2.2 从教育平台到智慧学习应用场景

目前，在数字教育知识服务领域，掌握新一代信息技术的平台商从事着数字教育平台的建设工作，处于主导地位；包括出版企业在内的其他服务角色被弱化、话语权被削弱，甚至教师的知识传播角色也在某种程度上被边缘化。因此，虽然每年都有大量的信息化产品涌入教育领域，但是却无法满足多变的、实际的智慧教育需求，不能在具体教育场景中使用。

智慧教育正在推动学习环境、教学模式和学习评估的转变。在学习环境方面，从平台建设转向服务提供；在教学模式方面，从以技术为中心回归教育的本质；在学习评估方面，从原本的建设驱动转型为应用驱动。这也促使教育出版企业知识服务方式由基于平台转向基于知识应用场景。例如，北京师范大学出版集团依托教育出版知识资源优势，展开针对K12教材教辅的全面数字化，利用增强现实（Augmented Reality，AR）和多种可视化技术推动教育教学场景建设。又如，青岛出版集团开发的系列虚拟现实（Virtual Reality，VR）课程和教材走进众多学校的海洋教学课堂，让学习者身临其境地通过操作模拟设备指挥航母作战。

3 教育出版“转识为智”的知识服务路径选择

对教育本质的探源和解读是构建智慧教育生态体系的起点和依据，也是教育出版知识服务的起点和终点。教育的本质是“通过现存世界的全部文化唤醒人的灵魂”，是“激发学生的自我发展之路”，是“关心道德、智慧、感情的和谐发展”，是培养具有“独立思考能力”的智慧型人才。古今中外，最重要的教育手段一直是“鼓励学生采取行动”。孔子提出“因材施教”；马克思提出“实践出真知”；茅于轼指出，重要的是指导学生把规律重新发现一遍，顺着前人走过的道路再走一遍，知识才会变成自己的东西。在智慧教育中也一样，所学的所有知识与能力，最终都要应用到实践中，在实践中加以体现。对教育出版来说，“转识成智”的重点在于如何实现“转”，即如何帮助学习者将学到的知识升华为智慧。那是一个思考过程，也是一个实践过程。所以，教育出版知识服务的关键在于启发学习者通过实践进行思考。为了实现这个目标，可以从内容、渠道和技术三方面考虑。

3.1 内容：知识内容是基础

智慧以知识为基础。虽然学习的目标除了知识本身，还有掌握知识获取方法、思维方式等内容；但是，知识尤其是因果性、强关联性知识，仍然是教育的基础和核心要素。作为一种意义关联性学习工具，教育知识图谱可用以开发适用于智慧教育的出版产品。

3.1.1 因果性、强关联性知识

自工业革命后，教育实践主要是把科学及其发展作为反思资料，运用实验、观察、证实、证伪等方式去分析、认识问题的规律性，通过“因果性”逻辑构建学生知识体系，强调培养学生“知其然，知其所以然”的思维方式。随着信息技术飞速发展，技术开始凌驾于知识和智慧之上，“工具理性日益占据上风，教育开始表现出技术本位的特征”。在学校教育方面，教育节奏被动加快，教师无暇引导学生慢慢领悟知识内容的“所以然”；在社会教育方面，海量碎片化知识的迅速发展大大增加了知识学习的负担，人们很难准确预见自己未来需要的知识，更无法掌握所有知识，所以更趋向于采用浅阅读方式学习碎片化知识，而不是通过深度学习获得系统化知识。

当前广泛应用的大数据和人工智能技术，本质是机器利用足够多的信息发现信息、知识间的因果关系，并提供给人类。但是，教育对学习者思维方式的培养，如果只求“强关联性”的结果，而不求对“强关联性”知识之间“因果关系”和系统结构的探知，那么就会违背教育的本质，不利于培养具有独立思考能力和创造潜力的智慧型人才。鉴于此，作为教育承载点的教育出版面临一个任务：在海量知识资源中，帮助学习者发现、学习和构建因果性、强关联性的知识及其体系。

3.1.2 教育知识图谱：有意义的关联学习工具

有意义的关联学习强调在知识之间建立实质性连接，而教育知识图谱（也称为“学科知识图谱”）就是通过不同知识的关联性而形成的网状知识结构图，本质上是一种揭示领域知识之间关联的、结构化的语义知识库。它的主要目标是描述真实世界中存在的各种实体及概念，并用“图谱”方式描述不同知识之间的强关联性。作为一种有助于关联性知识学习的有效工具，知识图谱是一种智能化、科学化的语义出版物。一般来说，构建知识图谱主要流程包括四个步骤：知识抽取、知识融合、知识存储、知识推理。构建面向智慧教育的知识图谱时，为了保证数据质量和权威性，需要注意三点。

一是建议采用自上而下的构建方式以形成高质量的知识体系。首先，基于教育数据，由来自不同学科领域的专家参与构建学科知识本体和跨学科的知识体系。其次，将已构建的知识体系划分为若干知识模块，再逐层向下将知识模块划分为若干知识点。再次，从教育领域和开放领域等异构数据源中进行实体抽取、关系抽取和属性抽取，在此基础上形成本体化知识表达。复次，是学科知识融合、知识加工和知识更新。

二是学科知识自动获取时需要根据知识的不同来源进行知识点识别与抽取。知识获取是知识图谱构建中很重要的步骤。构建面向智慧教育的知识图谱所利用的数据主要有两种来源：一类数据来源于教育领域，包括教材、教辅、教案、考试大纲、课程标准、开放课程平台（如知识服务商“得到”平台、新世纪小学数学网等）；另一类数据来源于开放领域，包括开放知识图谱的结构化数据（如DBPedia）、互联网上的半结构化数据（如网页上的表格）和非结构化数据（如网页数据）。第一类数据质量较高，能保证图谱的权威性和准确性。对于第二类数据，则需要采用命名实体识别技术、实体链接技术等进行知识点、知识点之间关系的识别（分类）与抽取。

三是学科知识融合时，需要对知识质量进行评价。知识融合是把异源异构、异源同构、同源异构的知识图谱聚合为更大的知识库，其中既包括学科知识点融合，又包括学科知识体系融合。学科知识点融合是将使用不同标识符却表示同一知识点的数字对象合并为一个全局唯一的知识点并定位到教育知识图谱或知识库中，学科知识体系融合是将处于不同学科知识体系中、来自不同数据源、描述方式不同却指向同一类知识点的学科知识体系进行融合。目前，学科知识融合通常采用多源聚类方法，通过定义字符相似、属性相似、结构相似的相似性度量，在不同学科知识体系中寻找对应关系，进行知识本体模式匹配。只有满足一定质量要求的知识数据，才能被收录进教育知识图谱中。

教育知识图谱不仅将各类知识链接到相应的知识图谱节点上，而且将学习者的学习数据反馈给已有的知识图谱，促进学习者基于意义的学习。在智慧教育具体应用场景中，知识图谱支持知识点查询、知识关联查询、知识自动问答、知识资源推荐、个性化学习路径推荐和查询、学习兴趣迁移等知识创新应用。借助教育知识图谱，出版企业能提供学习意图识别与应答、学习情景感知与计算、学习数据采集与汇聚、学生画像构建与更新、学习需求分析与预测、学习服务生成与推送等知识服务形式。

3.2 渠道：智慧学习环境是关键

智慧学习环境，是一种“能识别学习者特征、提供合适的学习资源和互动工具、自动记录学习过程和测评学习效果、以促进有效学习的学习场所或活动空间”。这是一种物理环境和虚拟环境相融合的O2O架构无缝学习环境，学习者可以在线上虚拟空间中完成知识的传授与内化，在线下实体空间中完成知识的外显与迁移。

3.2.1 场景理论视角下的智慧学习环境

智慧学习环境本质上是一种学习方法、技术和文化相互驱动的系统。这个体系具有以“学习者为中心、体验为中心、服务为中心、数据为中心”四个构建原则。基于智慧学习环境的构建理念，学习场景是基于新一代信息技术和“以人为本”理念构建的智慧学习环境。

从概念内涵看，场景是“生活娱乐设施”的组合。这些组合不仅发挥实用功能，也传递文化和价值观。社会学和传播学视角下的“场景”概念同时涵盖基于空间的物理地域要素和基于媒介的社会文化要素、心理要素。实证研究表明，存在着基于场景价值驱动的注意捕获效应。通过模拟技术复制真实环境，打造生动有趣的虚拟学习场景，能极大地提升学习体验和学习效果。总之，适配性学习场景能使学习者通过亲身经历获得知识和智慧，达到“实践出真知”的效果。

从构成要素看，场景主要由时空、关系、内容等构成。因此，出版企业构建的智慧学习场景具有时空延展性、人机融合性、经济增值性等特征。其可以应用多种信息技术构建具有不同特征的智慧学习场景，例如：利用包括数字孪生（Digital Twin，也称数字映射、数字镜像）、3D建模、VR、AR、混合现实（Mixed Reality，MR）等在内的可视化技术实现数字教育知识资源的立体呈现和沉浸交互；利用AI、云计算、大数据等技术实现数字教育知识资源的聚类标引和重组，如AI内容生成；利用区块链、非同质化代币（Non-Fungible Token，NFT）、非同质化权益（Non-Fungible Right，NFR）等技术实现数字教育知识资源的产权保护和收益管理。

3.2.2 出版企业构建智慧学习场景

从实体空间向虚拟空间拓展是构建智慧教育生态体系的必经阶段，也是出版业数字转型升级和深度融合发展的必然趋势。目前，众多教育出版企业已经将构建沉浸式学习场景纳入数字化发展规划，开发出众多基于沉浸式场景的教育出版产品。例如，人民卫生出版社研发的“医学检验虚拟仿真实训系统”“法医虚拟仿真实训系统”为眼视光教学提供强大的数字内容资源支撑和沉浸式学习体验。随着VR、AR、AI等技术的创新使用，基于“知识传播+知识应用+沉浸式体验”的教育出版产品将为学习者提供更好的智慧学习环境和学习体验，并为出版企业未来开发数字化教学解决方案和个性化学习服务方案打下基础。

从关联关系看，不同的学习场景可以基于时间、知识逻辑、学习主体等关联进行连接。基于时间的场景联系，可用以针对某个教育知识资源形成完整有序的叙事模式；基于知识逻辑的场景联系，可用以聚合不同数字教育知识资源中的碎片化信息，使分散的数字教育知识资源实现场景融合；基于学习主体的场景联系，可用以追踪学习者的历史学习轨迹，绘制学习者画像，对学习者与知识资源的交互学习过程进行建模（包括过程模式和能力模式），为学习者终身成长提供知识服务。

从虚实关系看，智慧学习场景主要有数字孪生、虚拟原生、虚实融合三类。因此，整体而言，出版企业构建智慧学习场景可划分为三大类。第一类以数字孪生为主，侧重于对数字教育知识资源的知识抽取、关联构建以生成知识图谱，再利用空间映射、场景孪生等技术生成各种虚拟学习场景。第二类为虚拟原生，基于知识图谱在不同虚拟学习场景中生成不同的虚拟角色，实现基于数字教育知识资源的虚拟原生。第三类为虚实融合，在数字教育知识资源、学习者交互、价值转化等多个层面实现线下实体空间和线上虚拟空间的虚实互通。近期仍然处在数字孪生和虚拟原生阶段，必然会在构建学习场景方面“存在‘虚实背离’的现象”。但是，随着向更高级阶段发展，到达虚实融合阶段时，“虚实背离”的问题将会得到突破式解决。

3.3 技术：技术应用是保障

技术赋能教育，使教学环境由传统实体教室发展到智慧课堂，使教学模式由标准化生产发展到个性化学习，使教学评估由以考核教学条件为主的外部质量监管与问责发展到以学生为本深度挖掘常态监测数据。但是，“乔布斯之问”却质疑：“为什么计算机改变了几乎所有领域，却唯独对教育的影响小得令人吃惊？”原因在于，人是技术的主体和核心，技术是为了更好地为人类的自由、全面发展而服务的。无论从教育学、技术哲学，还是从传播学、出版学视角看，出版企业在应用新一代信息技术为智慧教育提供知识服务时，要始终坚持“以人为本”。

3.3.1 技术的本质及其在出版知识服务中的价值

从技术哲学角度看，技术是实现人的目的的一种手段；从传播学角度看，技术变迁通过利益结构（思考对象）的变更、符号特征（用来思考的事物）的改变，社区性质（思想得以发展的场所）的变化对文化产生影响。可见，技术具有社会属性，任何技术本质上都是人类改变环境的结果，都能提供实用功能。从技术的本质出发，应该辩证看待技术在教育出版知识服务中的价值。

一方面，技术具有社会文化属性，而不仅仅是一种工具。因为技术是在一定历史条件、一定社会背景中、因具有为人类服务的价值才得以产生和存在的，体现了社会需求和社会价值观，所以不能把技术仅仅看成是工具。事实上，新一代信息技术具有的联通性、共享性、超时空性等特点，使知识传播具有了数据化、广泛化、生活化的特点，知识传播方式的改变使出版模式不可避免地发生了改变，产生了知识图谱、场景化知识服务等数字出版产品和服务形式。出版技术的进步体现了人们对出版理想的追求。它不仅作为工具影响着出版的数字化转型升级，而且还对出版理念产生极大的影响和重塑作用。

另一方面，反对以技术思维和技术霸权为代表的技术决定论。关于技术的价值，存在两种对立的观点，即以培根（Bacon）、托夫勒（Toffler）为代表的技术乐观主义，和以海德格尔（Heidegger）、荣格（Jung）为代表的技术悲观主义。这两种观点都属于技术决定论。纵观中外出版发展史，在新技术被应用于出版业的初始阶段，由于技术的垄断性和未普及性，技术提供商会在当时的出版产业链中占据主导地位；但随着技术普及，这种现象会发生改变，技术提供商不可能在出版发展史上长期占据主导地位。例如，在16世纪的欧洲掌握着先进印刷技术的印刷商在出版业中的主导地位逐渐被新兴的专业出版社（如剑桥大学出版社、牛津大学出版社）瓦解。技术的社会属性，决定了技术不是万能的，它会受到人和社会的影响及制约。

3.3.2 以人为本：教育出版知识服务中技术应用的选择及其价值

从技术哲学角度看，技术是一种改造社会的工具。把技术应用于教育出版知识服务领域，可以搭建知识聚合和重组系统、个性化学习系统、群体性学习体系等基础框架，也可以搭建沉浸式、低延时、多元化的场景空间。从“以人为本”的角度出发，技术在教育出版知识服务中主要有三方面价值。

一是延展时空。运用技术能实现对现实空间和时间的多重延展，提供一个逼近现实且超越现实的虚拟空间。在这个虚拟空间中的学习、社交、体验、经济等元素可以补偿、丰富现实世界的不足。例如，游戏化教学平台Classcraft服务于群体的互动生成性教学模式，将游戏元素和游戏机制与课堂教学融合，“帮助学生在更紧密的协作中产生更好的学习效果”。

二是人机融合。学习者可以在虚拟空间中进行沉浸式、即时性个人行为和社交行为，而这些感知体验、情绪态度、情感倾向、行为偏好可以同步到现实空间中，与来自于现实空间的学习者语言、知识储备、生活记忆、思考习惯等意识层面、思维层面数据进行融合，进而可开发多种辅助知识增值的数字化学习工具与资源，为学习者提供个性化学习解决方案。

三是知识价值增值。技术可以在虚拟空间为学习者提供多层次、协作式、开放式学习工具，产生大量用户生产内容（User Generated Content，UGC）和平台生产内容（Platform Generated Content，PGC），并利用区块链技术搭建知识认证体系、知识产权保护体系与知识经济体系，并与现实空间中的实体经济形成联动。

总之，培养智慧型人才不是单一的学校教育就可以达成的，更不是应用创新性信息技术就可以实现的。它需要我们基于整体性与协同性理念，从全局与整体角度加以考量。面向智慧教育的出版企业知识服务，在微观层面需要提供权威系统的知识资源和适配性的知识学习工具，构建以学习者为中心的智慧学习场景，有效连接在不同时空展开的学习活动；在中观层面需要教育理念、知识资源与技术的融合与互动；在宏观层面需要出版企业与学校、社群或社会协同合作，实现国家人才培养目标，提高社会知识生产能力。

注 释

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