数字教材的开发模式与策略分析

2024-12-22 00:00:00李伟王桂华

传播与版权 2024年23期

［摘要］文章从数字教材的发展与内涵入手，发现数字教材具有三种开发模式，即“单一产品式”数字教材开发，“统一平台式”数字教材开发，“知识图谱式”数字教材开发。基于此，文章提出“科学媒体设计，多元媒体呈现”“聚焦深度参与，多维交互设计”“立足学生中心，多元活动设计”“发挥平台优势，提供评价资源”的数字教材开发策略，旨在为出版业在数字教材开发方面提供有益的参考。

［关键词］数字教材；教育出版；融合发展

随着教育新型基础设施建设进程持续推进，教材形式经历了从吟诵史诗、手工抄本到印刷教科书、电子音像教材等的演变［1］。以大数据、人工智能等信息技术为引领的发展浪潮正深刻改变着教材形态，数字教材日益成为教材演进的新趋势。党的二十大报告提出，“推进教育数字化”“加强教材建设和管理”，这对教育数字化和教材建设作出了总体部署。数字教材是数字时代的新型教材形态，是院校开展智慧教学、推动教学变革、强化人才培养的核心载体。

目前，国内外学者对数字教材进行了全面的研究，取得了较为丰硕的成果。然而，一个显著的现象是，尽管基础教育领域对数字教材的研究较为集中，但在高等教育和职业教育领域，学界对数字教材的定义却未能达成一致，对其与电子书、数字课程等概念的界限模糊不清，同时也缺少对数字教材开发方法的全面系统研究。针对数字教材的建设，相关主体需要先明晰其内涵、特征及优势，进而探索有效的开发模式与策略，确保数字教材能具备师生所期望的富媒体展示、多维度交互及数字智能化等特性，以满足数字时代对高素质人才培养的需求。

一、数字教材的发展与内涵

（一）数字教材的发展历程

数字教材形态是随着信息技术的发展而演变的。胡畔等提出，数字教材经历了静态媒体数字教材、多媒体数字教材和富媒体数字教材三种发展形态［2］。同时，教育出版融合发展的过程也是教育出版数字化转型的过程。教材数字化转型经历了网络课程、新形态教材、电子图书、数字课程、数字教材等发展阶段［3］。其中，电子图书是纸质教材的复制与再现，其本质是纸质教材的数字阅读形式，而非真正意义上的数字教材；数字课程本质上是课程，内容多以视频为主，缺乏完整的图文知识体系，因此也不属于真正的数字教材。

数字教材是数字时代的新形态教材。有学者认为，新形态教材是一种开放动态的连续体，这个连续体的一端是纸质教材的简单数字化，另一端则是集授课视频、教材文本、学习资源、考评环节于一体的超级开放课程［4］，从左端到右端，教材的动态性、交互性特征逐渐明显。江波等提出了智能教材的概念，认为智能教材是以深度交互、学习画像和自适应为主要特征，为学生提供个性化学习、评价和规划等服务的智能化数字教材［5］。基于此，数字教材可被定义为随着信息技术发展而持续发展的一种教材形态，永远处于动态发展过程并逐步朝着智能化、个性化的方向发展。

（二）数字教材的内涵分析

狭义的教材观认为，教材就是教科书。广义的教材观认为，教材即教学材料，主要指依据教学大纲和教学实际需要为教师、学生选编的教科书、讲义、讲授提纲、参考书目、图片、教学影片、唱片、录音、录像以及计算机软件等。《职业教育教材管理办法》也指出，教材配套的音视频资源、图册等也是教材的组成部分，教材的内涵越来越趋向广义。

数字教材（Digital Textbook）又被称为数字化教材，也有学者将其称为智能教材、全媒体数字教材、互动式数字教材等。教育界对数字教材的认识一般是广义的。黄荣怀教授指出，数字教材即以数字形态存在、可装载于数字终端阅读、可动态更新内容、可及时记录交互轨迹的新型学习材料［6］。陈桄等认为，电子教材是“一类遵循学生阅读规律、利于组织学习活动、符合课程目标要求、按照图书风格编排的电子书或电子读物”［7］。钟启泉提出，数字教材是“集合了教科书、静物画、动画和影片等多种表达方式（多媒体）的信息形态的教材”［8］。还有专家认为，数字教材构建了一个数字化的教学与学习环境，是“内容+平台+终端”的集合体，是专为特定教育或学习目标设计的数字技术开发成果，包含有系统的知识内容、教学/学习工具，以及具备这些元素与设备、服务的综合系统［9］。从教育出版的角度，毛芳、李林等指出，数字教材是以课程教学知识内容为基础，利用多媒体技术呈现，依据教学活动需要整合各类学习资源，并按一定标准封装正式出版的以及通过互联网传播的用于课程教学的数字内容产品［3，10］。由此，笔者认为对数字教材的认识需要把握以下三点。第一，数字教材的本质仍为教材，需要承担与纸质教材相同的基础性和核心性功能，在数字化教学体系中占据核心位置［11］。第二，数字教材是一种运行在数字平台上的新型教材，应支持手机、Pad等各类终端，是新时代教学育人的载体。第三，数字教材以“内容+平台+终端”的形式构建了智慧互动教学环境，具有富媒体性、交互性、智能性等特征，在丰富教学内容、创设教学情境、促进师生交互、支持探究学习、推动科学评价等方面具有明显优势。

二、数字教材的开发模式

（一）“单一产品式”数字教材开发

该模式指将每本数字教材都作为一个独立产品进

行开发，开发流程一般基于ADDIE模式，即分析（Analysis）、设计（Design）、开发（Development）、实施（Implementation）和评估（Evaluation）五个阶段。黄荣怀等提出，电子教材开发过程包括需求分析、学习设计、媒体开发、作品发布四个阶段。康合太等针对第二代“人教数字教材”提出的“教学分析、产品设计、制作开发”三段式开发流程，以及“教学内容、系统架构、教学软件、用户界面”这四个测试维度，均为该路径的标志性体现。该模式具有明显的优势。第一，功能设计针对性强，更能契合教学需求，版式和风格设计也更能符合主题内容呈现需求。第二，功能开发只需要以本教材需求为主，开发周期相对较短。同时，该模式的劣势也非常显著。第一，无法实现批量教材开发，营销模式较为单一，无法满足用户多品种采购和多场景应用的需求［12］。第二，平台功能设计普适性较差，其他教材复用可能需要进行二次开发。综上，该开发模式在科目相对固定的基础教育领域较为适用，对教材品种繁多的大中专院校而言，其适用性相对较低。

（二）“统一平台式”数字教材开发

该模式是一种基于标准化平台的数字教材开发模式，即基于教育教学的共性需求对平台进行正向的设计和开发，涵盖协同编校系统、教材编辑器、阅读器、互动教学系统、运营平台等多个关键组件，并基于此平台进行数字教材的规模化开发。该模式尤其适合教材种类繁多的大中专院校。一方面，数字教材平台依据数字教材出版的普遍需求进行设计，能够适配多数数字教材的出版与教学需求，展现较高的成本效益。另一方面，基于“云服务+云终端”服务模式的数字教材平台不仅能提供数字化教学内容和资源，更能提供一个支持互动学习、学情分析、教学管理的智能教学应用系统，从而助力教学管理数字化。

（三）“知识图谱式”数字教材开发

基于知识图谱的新型教材是一种采用文字、图画、色彩、音频、视频、VR、游戏等“多模态”表达元素，以超链接、网状结构编排和组织内容，通过“服务器+PC、Pad、智能手机、电子书等设备”的形式进行发布并使用的一种新型教学内容生产、发布及应用的出版模式［1］。基于知识图谱的数字教材除了具备内容多模态化呈现、支持广泛学习场景及大数据分析学习行为等特点，其核心优势是在于其独特的知识组织方式。它通过算法收集现有学科中的概念、事实、故事、理论等实体及其相互关系，形成各学科知识融合、联通的知识图谱组织体系，打通了现有教材、课程、学科的边界，还能支持教师对知识资源的重新混编（Remix）［13］。基于知识图谱的智能教材能够构建知识点间的关联与层级结构，实现知识的智能检索，确立知识技能与问题解决过程的先决条件与对应关系，并能自动分析学生能力水平与知识结构的联系，从而将静态数字教材转化为具有自适应性的教材［14］。知识图谱在数字教材建设中的应用必将对知识体系建构、个性化学习路径拓展、自适应学习能力培养、精准教学评估、资源个性化推荐、学习效率提升等方面产生积极的影响。我们需要正确认识知识图谱的价值，加强知识图谱在数字教材建设中的应用，将“知识图谱式”的数字教材开发与“统一平台式”的数字教材开发进行有机融合，以构建更为个性化的数字化学习环境。

三、数字教材的开发策略

自2021年起，人民邮电出版社（以下简称“人邮社”）开始启动对数字教材的研究与实践探索。基于上述“统一平台式”数字教材开发模式，按照教育部“可听、可视、可练、可互动”数字教材建设指导思想，人邮社开发了青蓝云数字教材平台，并以此为基础面向各类院校提供数字教材出版服务。截至2024年9月，青蓝云数字教材平台已出版100多种数字教材，服务全国70多所高等院校及职业院校。青蓝云数字教材平台不仅提供图文结合的知识体系，还配备了多元化的教学资源，并开发了互动教学系统以支持在线互动教学，显著优化了数字教材的学习体验，同时为院校教学模式创新带来了新机遇。基于实践探索，笔者认为数字教材的开发策略包括以下几个方面。

（一）科学媒体设计，多元媒体呈现

支持多元富媒体内容的嵌入和直接访问，实现知识的数字化呈现是数字教材区别于纸质教材的核心优势。要想获得与纸质教材同等的地位，数字教材必须要为学生提供高聚焦性、高质量的资源［15］。在数字化时代，学生更倾向于观看图片、视频、动画等一些能够直观表征和易于理解的内容，这类内容容易激发他们的学习动机和兴趣。因此，在图文知识体系的基础上，数字教材开发需要进行科学的系统化教学设计，采用音频、视频、动画、VR/AR等多种方式呈现学习内容，促使学生多感官参与认知建构，进而提升学习效果。同时，富媒体技术的成熟使得多媒体内容从单向呈现向交互体验发展，数字教材设计需要充分发挥富媒体技术及移动终端设备的优势，以实现学生与教材内容的双向交互。此外，在富媒体资源的设计与开发中，出版社需要把握两点原则。第一，媒体设计要秉持科学性原则，避免技术至上倾向。针对一些难以理解的抽象理论，出版社要运用媒体技术强化内容展现效果，让媒体成为提升内容表现力、促进学生吸收知识的强化工具。例如，出版社在编程类数字教材开发过程中，可采用视频形式展现编程语言撰写步骤；在电路类数字教材开发过程中，可采用动画形式呈现抽象原理，帮助学生理解；在航空类数字教材的开发过程中，可采用VR技术来讲解飞机的内部构造及重要零部件拆解组装过程。第二，富媒体资源的量应以满足教学目标为宜，避免过度堆砌而增加学生认知负荷，确保每项媒体资源均精确满足教学目标需求。

（二）聚焦深度参与，多维交互设计

交互性是数字教材的重要特征。数字教材突破了纸质教材师生交互的时空束缚，有利于构建以学生为中心的互动学习模式。随着数字化社会的到来，行为主义学习观的式微与社会建构主义学习观的兴盛是时代发展的必然［8］。基于建构主义的学习理论认为，个体知识是建构而来的，个体学习需要从知识获取走向认知参与和创造。因此，一个支持深度参与及多维交互的学习环境变得必不可少。青蓝云数字教材平台提供了人机互动和人人互动的相关功能。人机互动即学生与内容界面、媒体元素的互动，如术语释义（气泡）、高亮/划线、批注、书签、笔记、交互图像、搜索等交互功能，还包括在线测试、即时反馈、实践操作（如虚拟仿真实验和编程实践）等深度交互方式［5］。人人互动即师生、生生在平台创设的笔记区、讨论区、答疑区等协作交流的过程，如青蓝云数字教材平台具备个人笔记公开、班级笔记公开等功能，支持分类阅读和检索班级笔记和教师笔记，并能引导班级成员针对相关议题展开讨论，进行头脑风暴和思维碰撞，进而达成一定程度的群体智慧学习效应。

（三）立足学生中心，多元活动设计

数字教材既是教材，也是学材。当前，数字教材的开发存在活动要素缺失、活动设计与学习内容相关度低、缺乏引导、可操作性差等问题［16］。因此，出版社强化多元学习活动的设计至关重要。基于学习金字塔理论，学习活动包括阅读、视听、示范等被动学习型活动，以及小组讨论、实践等主动学习型活动。在吸收型学习活动方面，为了聚焦知识的理解和掌握，青蓝云数字教材平台设计了内容阅读、音/视频观看、拓展阅读等学习活动。在实践活动方面，为了促进学生主动构建知识意义，青蓝云数字教材平台增添了笔记、高亮/划线、书签、测试、实训等功能。而一些更高层次的学习活动，如生产、写作、绘制等，基于现有的技术手段，学生无法在线上环境完成，青蓝云数字教材平台倾向于引导学生在线下完成并在线上进行分享，如完成一个网页的制作、撰写一篇调研报告等。在联结型活动方面，一是与教师、同学的联结，二是与已有知识的联结。针对前者，青蓝云数字教材平台具有主题讨论和课堂测验功能，支持互动教学。针对后者，青蓝云数字教材平台提供知识关联工具，助力新旧知识融合学习。具体到某一本数字教材，学习活动的设计需要遵循三个原则。第一，相关性原则。学习活动设计应紧密围绕学习目标进行，并将学习目标分解为可操作的子任务，便于组织和实施。第二，互动性原则。学习活动的设计应鼓励学生与教材内容、同学及教师的互动，提升其参与度。第三，科学性原则。学习活动的设计应遵循学习科学原理和认知发展规律，从简单到复杂，从具体到抽象，逐步引导学生构建完整的知识体系。

（四）发挥平台优势，提供评价资源

基于大数据技术和算法，数字教材能够全方位记录学习数据。例如，青蓝云数字教材平台能够记录学习时长、学习进度、学习任务完成情况、作业/考试成绩等数据，并能够智能生成学习报告，帮助学生进行自我监控。同时，该平台还支持教师查看班级学情报告，帮助教师精准了解学生知识掌握的情况，并为教学调整提供数据支撑。随着数字教材智能化程度的提升，该平台还能根据上述数据形成学生画像（包括学习偏好、学习习惯、学习特征等），为后续的自适应学习和智能资源推送奠定基础。基于上述青蓝云数字教材平台的相关功能，数字教材的开发需要出版社在充分理解上述功能的基础上，从教材策划阶段就充分考虑数字教材课堂应用涉及的过程性教学评价的需求，并提供所需要的内容、资源及评价工具。一方面，出版社要了解数字教材的教学应用支撑课程评价的原理，据此构建科学的教学评价体系。另一方面，出版社要加强数字教材配套题库建设，为用书教师和学生提供丰富题库资源，支撑其开展个性化教学评价。

四、结语

数字教材是数字时代的新型教材形态，是教材发展的必然趋势。数字教材不是数字和教材的简单叠加，而是技术与教材深度融合的产物。数字教材要想真正应用于课堂教学，成为院校数字化教学的核心支撑，其关键在于科学的开发模式和策略。一方面，数字教材是教材，其内容撰写和审校都需要严格遵守教材管理办法；另一方面，数字教材开发需要充分发挥平台优势，为院校教学创设丰富多元的、以学生为中心的数字化互动教学环境，让数字教材真正成为教学改革和新质生产力发展的助推器。

［参考文献］

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