國外中小學數字教材發展與研究綜述

徐麗芳 鄒青

[摘 要] 梳理美國、韓國、馬來西亞3個典型國家的中小學數字教材發展概況，在辨析“教材”“課本”“教科書”等相近概念的基礎上，對數字教材的內涵、外延、屬性、功能以及中小學數字教材的研究熱點等進行系統綜述，發現：數字教材是服務于特定學習或教學目標，有一定體系的數字化知識內容資源、教/學工具或其與設備、服務的組合系統;人們對數字教材可訪問性、有用性、可負擔性等感知屬性的關注有所上升;隨著電子辭典、電子圖書館等設備和功能的常規化應用，個性化教學服務成為新的增長點，其中認知學習理論和建構主義思想在指導數字教材開發中具有較大潛力;隨著技術高熱的褪去，國外開始反思數字教材給師生與學校帶來的變化和影響，并轉向數字教材“技術-社會”機制研究，如數字教材技術接受與采用、數字教材商業模式等。

[關鍵詞] 數字教材 數字教育資源 數字教育出版 教育信息化 數字出版

[中圖分類號] G237[文獻標識碼] A[文章編號] 1009-5853 （2020） 05-0031-13

[Abstract] Glance over the development situation of digital textbooks for basic education in three typical countries i.e. the United States， South Korea， and Malaysia; differentiate three Chinese terms of textbooks;then make a systematic review about the connotation， denotation， properties， functions of digital textbooks， and the research progress about K-12 digital textbooks abroad， namely： digital textbooks are digital knowledge corpus， teaching/learning tools or their combination with some devices and services that serving some teaching/learning; attentions to perceptual attributes such as accessibility， usability and affordability for digital textbooks have increased; with the wide application of e-dictionaries， e-libraries and other similar equipment and functions， personalized learning services have become a new growth point， whereas cognitive learning theory and constructivism have great potentials in guiding the development of digital-textbook-related services; with the fading of technological fever， foreign countries began to reflect on the changes and influences brought by digital textbooks to teachers， students and schools， and turn to the research of “socio-technology” paradigm about digital textbooks ， such as the technology acceptance and adoption of digital teaching materials， the business models of digital teaching materials etc.

[Key words] Digital textbooks Digital educational resources Digital educational publishing Education informatization Digital publishing

教育信息化是教育現代化的必由之路;而數字教材作為教育信息化的抓手之一，因其能夠推動在線學習、混合學習等數字教學與學習實踐活動而受到世界各國政府、教育部門、教育實踐工作者和研究人員的青睞與重視。在世界范圍內，基礎教育教材的數字化發展已經成為一種趨勢[1]。而這將持續地沖擊、改變教育出版乃至教育本身的面貌。

1 國外中小學數字教材發展概況

數字教材仍處在“襁褓期”，并將隨著技術發展水平、教育理念、社會經濟和文化因素的變遷而不斷演進。它在世界不同國家和地區的發展也并不均衡。南非、巴西等國雖然意識到基礎教育數字教材的戰略意義并采取了一定的措施，但尚面臨阻礙加大，未能形成覆蓋全國的、完整的推行體系[2][3]。而以美、韓為代表的發達國家和中國、馬來西亞等發展中國家已然將發展數字教材列入國家基礎教育規劃，在數字教材理念、研究和實踐經驗上展現出領先優勢。

（1） 美 國

在教育信息化和全美第三次課程改革的大背景下，美國中小學數字教材建設以數字教科書和在線課程為抓手，致力于創建以學生為中心的數字學習環境，為學生的學習和實踐提供“腳手架”。具體則采用國家協調和建議，各州制定法規和標準，學區決策和采用，學校執行和落實，社會團體服務和協作的模式。2012年，美國時任教育部長阿尼·鄧肯（Arne Duncan）呼吁各州盡快采用數字教科書，并提出要在5年內實現全國采用。同年，教育部與聯邦通訊委員會成立“教材協作小組”，為各州、學區和學校發展數字教材提供指導。協作小組發布的《數字教科書戰略集》（Digital Textbook Playbook，以下簡稱《戰略集》）被視作美國數字教科書發展藍圖，培生（Pearson）、麥格勞-希爾（McGraw-Hill）、學樂（Scholastic）、霍頓·米夫林·哈考特（HMH）等K-12領域主要教育出版商以及蘋果、微軟、三星、戴爾、AT&T等硬件設備和信息技術商均參與了手冊的編制。《戰略集》明確了數字教材內容、工具和終端設備3大要素;強調數字教科書是對傳統教材的替代而非補充，指出不能讓數字教科書成為額外負擔;希望各學區和中小學應對數字教科書轉型進行全盤規劃，動員社區廣泛參與;要求在校內外提供廣泛的網絡鏈接，滿足師生等關鍵使用者的終端需求[4]。

在聯邦政府的激勵與建議下，各州積極出臺在線課程與數字教材標準和政策法規。2015年，佛羅里達州要求所有公立學校的教學資源以電子或數字格式提供，成為第一個在全州公立學校范圍內推行數字學習資源和工具的州。學區作為基層教育行政機構，在遵循州政府標準的前提下行使教材選擇和使用權。網絡與硬件方面，在聯邦政府e-rate計劃提升校園網絡接入率[5]等的基礎上，通過“自帶設備”（Bring Your Own Device，BYOD）和學區（校）提供設備兩種方式解決終端問題。以規模在全美排名第16位的北卡羅來納州羅利市威克公立學校系統（North Caroline Wake County Public School System，WCPSS）為例，該學區從2014年發起BYOD試點工作，提供專項財政補貼、課程資源、網絡鏈接和教師培訓之余還專門研發了BYOD教學技術框架[6]。作為補充，WCPSS還為師生提供學習設備，使用者和終端設備的比例從1∶1到3∶1不等[7]。內容和工具方面，各地和各類機構在采購優質商業資源的同時大力發展開放教育資源（Open Educational Resources，OER）。其中，加州開源教材計劃（California Open Source Textbook Project，COSTP）發展至今已經涵蓋K-12、本科生和研究生教育階段的教學材料[8]。“維基兒童（Wikijunior）”則創建了64個教材項目，現已完成28種的開發工作[9]。CK-12基金會開發的Flexbook平臺目前能夠提供230多種中小學教材和其他一些教學視頻、抽認卡等配套資源，同時還提供免費、開源的教材編輯工具與發布平臺[10]。

（2）韓 國

2007年3月，韓國教育部頒布的《數字教科書普及推進計劃》指出：“由教材、參考書、題庫和辭典等多個要素構成的多媒體教科書將成為重點研發對象”。這拉開了韓國數字教科書計劃的序幕[11]。同年頒布的《數字教科書商業化推廣計劃（2007—2011）》提出開發數字教科書、培訓教師和教輔人員、構建教育環境、建立分銷和質量保障體系、修訂法律制度并提高認識、分析數字教科書影響力和有效性6大任務，為韓國數字教科書的發展指明了方向[12]。實踐層面，與美國相對分散的模式不同，韓國采取由中央政府自上而下的規劃發展方式，實行“先試點，后推廣”，即：先進行部分中小學學科課程的數字教科書研發與評審，在示范學校中投放使用;通過試點經驗反復確認其學習效果與安全性之后逐漸向其他學科和學校、考試機構鋪開。至2018年，已基本涵蓋小學到高中的社會、科學和英語課程，其中包含教育部認定的數字教材、自學教材等多種類型;示范學校也從最初的4所增長到163所[13]。在此過程中，韓國始終保持技術應用理性，不妄圖用數字教科書完全替換紙質教科書，而是讓二者揚長避短，相互裨補。

（3）馬來西亞

馬來西亞于2013年正式啟動全國數字教科書項目，分3個階段進行：第一階段為2013—2015年，教育部向門戶網站1BestariNet上傳了310余種印刷教科書的電子化版本，供全國中小學師生使用。2014年2月，1BestariNet上的教科書已正式投入使用，任何有密碼的學生、教師和家長可隨時登錄訪問[14]。第二階段為2016—2020年，為選定主題制作含有文本、圖形、音視頻和動畫等元素的交互式電子教科書。第三階段為2021—2025年，計劃開發、出版涵蓋所有學科和能滿足特殊學生需求的數字教科書[15]。國立教科書平臺由教育部通過馬來西亞教育發展計劃（Malaysian Education Development Plan，MECC）負責實施和維護，為使用數字教科書學習提供高速的4G網絡支持，以促進K-12領域移動學習的發展，加強學生學習的主動性。馬來西亞的數字教科書項目很大程度上借鑒了韓國的發展路徑與經驗;同時，與美國類似，在政府提供免費教科書內容的前提下，也試圖通過BYOD解決終端問題。2018年，教育部副部長張念群（Teo Nie Ching） 表示將允許學生攜帶自己的電腦入校，以擴大數字教科書的使用[16]。

2 數字教材概念與特征

教育和教育出版領域長期存在“教材”“課本”“教科書”等內涵和外延非常接近的術語。隨著數字革命波及人類生活尤其是教育領域的方方面面，又產生了“電子課本”“數字教科書” “數字學習對象”“數字學習資源”“學材”“教/學材”“電子書包”等各色新詞。為了準確地理解數字教材概念，需要對相關術語的發展脈絡和研究結果進行梳理。

2.1 相關概念辨析

課本的本意是“課之本”。《詞源》謂“凡定有程式而試驗稽核之，皆曰課，如考課、功課，凡是之根源曰本”[17]。可見課本是功課、考課的來源、依據，是與“課”相關活動的根本。“教科書”一詞由英文textbook一詞翻譯而來，其中：“科”特指現代意義下分科而治的自然與人文社會科學各科目，蘊含對科學知識的學科編排之義;教科書則是為教授和學習現代科學而編制的書籍[18]。在美國，17世紀自英國傳入的學校用書（schoolbook）最先充當課本的作用。但彼時美國尚未建立起完備的公立教育體系，教育和圖書都是少數權貴階層的奢侈品，學校用書只在小范圍內生產和使用。至19世紀，隨著美國現代圖書出版業的蓬勃發展和公立基礎教育的完善與普及，圖書才開始分蘗出textbook這一分支，以專門的教育功能自認[19]。根據《韋氏詞典》（Merriam Webster Dictionary）和《柯林斯英語大詞典》（Collins English Dictionary），textbook的出現時間雖然比schoolbook晚了將近一個半世紀，但是自20世紀起使用頻率便超過了后者，語義上也實現了覆蓋，且出現了“教科書式的”形容詞用法，可見其在教育教學中的標桿地位[20]。而在中國，美國長老會“學校教科書委員會”、中華教育會、廣學會等教育機構和商務印書館、中華書局等出版機構開展了大范圍的教科書編譯和出版活動[21][22]。隨著古籍經卷被這種現代圖書形式的新式教材取代，課本和教科書的重合度越來越大：前者被視為教授現代科學學科課業的根基性材料;教科書則被賦予課本的本源、根本之意。

至于教材，《中國大百科全書（第二版）》的定義是：“依據國家的教育方針和課程標準，為實現一定的教學目標開發、編寫而成。它既包括以教科書為主體的各種文字教材，又包括各種視聽教材、電子教材以及來源于生活實踐的現實教材等。從人類歷史發展過程中積累的知識和經驗中編選教材，要以一定的教育目的為依據，還要以一定的教育理論、特別是課程理論為指導。”而這一版百科全書對“教科書（textbook）”的定義是：“根據課程標準編定的系統地反映學科內容的教學用書。又稱課本。教科書是教學內容的主要依據，是師生教與學的主要材料，一般由目錄、課文、習題、圖表、注釋與附錄等幾部分組成，其中課文是教科書的主體部分”[23]。 也就是說，教科書等同于課本;它們是教材的主體部分，且常被冠以狹義教材之名。比較我國教育部歷年頒布的《小學教材編寫審定管理暫行辦法（2001年）》《中小學教科書選用管理暫行辦法（2014年）》《中小學國家課程教材審定服務指南（2018年）》《中小學教材管理辦法（2014年）》發現，我國教育領域的政策文件并不嚴格區分“教材”和“教科書”[24]。如教育部2019年12月印發的《中小學教材管理辦法》將“中小學教材”定義為：“根據國家課程方案編寫的、供義務教育學校和普通高中學校使用的教學用書，以及作為教材內容組成部分的教學材料（主要包括教材配套的音視頻、圖冊和活動手冊等）”。因此，不考慮學理上的嚴密性，從國內教育行政管理、教育教學實踐以及日常生活中的用法來看，“教材”“教科書”“課本”可以互換使用。

2.2 數字教材界定

20世紀，學習理論在經歷兩次重大轉向后完成了由行為主義，到信息加工理論，再到建構主義的蛻變;學習也因而從被視為“反應增強”行為，到“知識獲取”行為，再到“知識建構”活動，并由此誕生了當前強調學習者及其主體性的學習科學（learning science）。國際領先的教育出版商如麥格勞-希爾等直陳其為學習科學公司（a learning science company），并在教材和數字教材的開發中充分吸收這領域的研究成果。

20世紀末，美國學習科學家已就學習的幾個基本事實達成共識，并在1999年美國國家科學研究委員會（United States National Research Council， NRC）發表的論著《人是如何學習的》（How People Learn）中有充分體現[25]。在此語境下，“學材”（learning material）、“教/學材”（teaching & learning material）等提法應運而生。日本也將“學材”這一概念寫入教育改革第3次審議報告中，并明確指出教科書的適用對象是學生而不是老師，編寫教科書時要注意從學生視角選擇和排列知識內容[26]。韓國在第5次課程改革中規定：“教材要便于自學”“要提供自學材料”等[27]。對于什么是學材，有兩種觀點：一種認為是由教材作“學材化”處理而來;一種認為是獨立于教材的概念、體系[28]。筆者傾向于在盡量保持各術語傳統意義的基礎上，在不造成太多困擾的前提下，讓其涵納新的教育教學研究和理論拓展成果。亦即，教材可取其廣義，它以教科書（課本）為主體，包含教師用書和其他學習材料;而學材，在相當長時間內仍將以教科書（課本）為主體，但是其他類型的學習資源將日益增加。

隨著信息技術（Information Technology，IT）在教育和教育出版領域的應用，電子課本、數字教材、電子書包、學習對象（learning objects）、學習資源等術語開始流行。關于數字教材，時任美國總統貝拉克·侯賽因·奧巴馬在2011年的國情咨文中曾經提到：“我希望所有學生都能夠利用數字教材學習。”值得注意的是，數字教材并不是印刷版教材的簡單數字化版本，它必須能夠滿足數字學習或線上、線下混合學習（blended learning）的需要，能夠適應數字學習環境的要求。在《數字教科書戰略集》中，數字教材被定義為：可通過手提電腦、平板電腦等先進設備獲取的一套交互式內容和工具[29]。與數字教材相似的“電子課本（e-textbook）”，基本涵義與數字教材是重疊的。但在中文語境中，由于華東師范大學的電子課本與電子書包標準研究團隊對于這個領域的長期研究，目前電子課本已經成為一個專有名詞[30]，專指“一個集中了學校中的教學和學習領域里的數字媒介（有在線和離線媒體的優勢），將教學需要的教材、教輔、工具書等按照科學的結構整合而成的綜合教學資源包”[31]。傅偉在學位論文《電子課本信息模型》中勾勒了電子課本的概念模型[32]。電子書包（Electronic Schoolbag）則被認為是電子課本、閱讀設備、虛擬學具、學習服務平臺的整合[33]，包含學生學習需要的教材、教輔、工具書等[34];是一種未來型的軟硬件組合的教育電子產品[35]。而學習對象（learning objects），作為包含了工具的教育、教學、學習資源，雖仍然被認為是一個含混、有爭議的概念，但是對它的研究產生了對我們思考數字教材頗有啟發的觀點。如格瑞·佩爾（Gerry Paille）提出學習對象是數字化的，并且有內在教學目標;它能夠存儲在數據庫或者數字倉儲中，可以用一個元數據標準來描述，可以在數據庫中搜索到，具有一定的互操作性，能適應不同類型的軟件、瀏覽器和操作系統，還可以在不同教學情境下反復使用和定制化[36]。從這個角度來看，數字教材本身可以被視作一種學習對象;而學習對象則可以是數字教材或其某一類、某一層次的組成部分，同時它也可以是與數字教材無關的學習資源或教育資源。因此，學習對象顯然是更寬泛的概念。

數字教材的本質有電子書說、軟件系統說和學習環境說三種。20世紀90年代，電子書技術的涌現很自然地讓人們產生了將傳統教科書轉化為電子版本的想法。但是，直到2009年前后隨著Kindle、iPad等移動閱讀設備普及，數字教科書才真正發展起來。一些學者由此認為數字教材是由電子書引申而來的概念，是一類面向教育的特殊的、專門的電子書。隨著Web 2.0時代的到來，數字教科書的內容編碼、組織和發布形式發生了明顯變化，不再是與傳統教科書一一對應的電子版本，而是逐漸顯現出超文本、流式排版、非線性內容組織等新特征。與此同時，教育軟件的發展讓人們得以在教材文本的基礎上集成其他教學功能;軟件開發的系統思想由此被引入數字教材。由于不同時代“軟件”的內涵有所不同，因而產生了“程序”“課件”“積件”3個主要的教育軟件稱謂[37]。課件（courseware）是“課程”（course）和“軟件”（software）的組合名詞，起初指教科書以外的電子教學材料，后來逐漸演變為一門課程所需要的包括數字教材在內的資源包。它不僅包括數字教科書、PPT、教學音視頻等內容資源，還包括使用這些內容資源所需用到的工具。課件往往對應于特定的教學設計和安排，教學情境和程序較為固定，以致有時無法滿足個性化的教學與學習需求。于是，國內一些學者提出了積件（Integral Ware）說，指：“由教師和學生根據需要，自己組合運用多媒體教學信息資源的教學軟件系統”。相較于單純地將媒體資源“打包”，積件在技術與接口標準化的基礎上為師生自行選用和組裝提供了便利。因此，有學者主張數字教材還應包含教學與學習支持工具，它是一個整合內容、終端、教學工具與服務的數字化學習系統[38]。至于學習環境說，美國現代教育學創始人約翰·杜威（John Dewy）認為教材是：“一個有目的情境發展過程中所觀察到的、回憶的、閱讀的和討論的種種事實以及所提出的種種觀念”[39]。也就是說，教材可以是虛/實、抽象/具象結合的可感知的情境。而由于數字技術特別是虛擬校園、虛擬仿真技術的賦能，教育工作者有機會為學生設計、開發、創建有益于學生發展的學習情境;因此，數字教材也可以是具有一定泛在性、沉浸性特征的平臺或學習環境。

從外延來看，數字教材已出現了5種形態，分別是頁面保真數字教材（page-fidelity e-textbook）、流式教材（reflowable e-textbook）、多媒體教材（multimedia e-textbook）、富媒體教材（richmedia e-textbook）、智能化教材（intelligent e-textbook）。早期的數字教材以復現傳統教材的閱讀模式為主[40]，如頁面保真教材僅支持內容的靜態媒體呈現，僅支持簡單檢索和注釋，通常被用作打印母版，或是被放置在第三方軟硬件平臺上閱讀、使用。許多學者將這種數字教材形態與紙質教材數字化混為一談。事實上，前者只是后者的形式之一。紙質教材數字化還涉及數字化再創作等因素，外延更廣。流式教材指能根據設備自動調整編排結構的以XML格式為代表的教材，尤其適用于小屏便攜式設備。它通常允許使用者調整文字大小、字體等，以進行簡單的個性化設置。多媒體教材指同時支持文字、圖像、音頻、視頻、動畫等元素的數字教材。富媒體教材，也稱集成教材（integrated e-textbook），指利用媒體標記語言、腳本控制語言等增強教材的交互性，實現多種媒體類型的有機整合，提升學習沉浸感的數字教材。也就是說，多媒體教材強調內容的呈現形式;而富媒體教材在此基礎上還強調交互體驗[41]，除了傳統多媒體內容還包含虛擬現實（virtual realilty，VR）、游戲等強交互媒體形式。智能化教材是隨著人工智能技術的發展而出現的一種類型，本質上是一種用于實現個性化機器輔助教學和學習的智慧導學系統。

綜上所述，本文認為數字教材是利用數字技術開發的，服務于特定教學或學習目的，有一定體系的知識內容、教/學工具或其與設備、服務的組合系統。

2.3 數字教材特征

教學性依舊被認為是數字教材的核心與本質屬性。除此之外，數字教材還繼承了傳統教材的思想性、實踐性、科學性、工具性等基本屬性。其中，技術屬性是區分數字教材和傳統印刷教材的關鍵屬性，目前它又體現為多媒體性（multimedia）、超鏈接性（hyperlink）、互動性（interactivity）和互操作性（interoperability）等。多媒體性指數字教材具有動畫、音視頻、3D等更為豐富的媒體呈現形式，且利用媒體標記語言和腳本控制語言對媒體內容進行集成。超鏈接性主要指數字教材可突破以往教學內容須線性排列的局限。互動性指教材能夠根據用戶的外部輸入進行及時反饋。互操作性指數字教材能夠與其他數字資源和系統進行通訊、數據交換和信息共享，很大程度上影響著數字教材的互動效果與兼容性。

此外，數字教材還有可訪問性（accessibility）、可負擔性（affordability）等屬性特征，其對數字教材的采用和使用方式都有直接影響。美國雖然以實現優質的大眾教育為發展目標，但是高昂的學費和教材價格一直阻礙著這一目標的實現，以致存在數字鴻溝擴大的隱患。因此，數字教材的可負擔性和可訪問性一直都是國際教育界高度關注的命題[42][43]。還有學者認為數字教材的連接性（connectivity）也是一個重要特征。它不僅指用戶通過數字教材與外界聯系的性能，能夠為協作教學、締結學習社區創造條件;還在于數字教材的多媒體要素和知識內容之間的關聯性[44]。近年來，國外還針對數字教材的可用性（usability）出現了一些更為系統和細致的框架性研究，如蘇萊曼（Sulaiman）等識別出準確性、審美性、外觀等15個數字教材屬性維度（見表1）[45]。

上述屬性并非數字教材固定的、一成不變的特征。它們往往體現為在該特征維度上的連續性（continuum），因技術發展水平、用戶需求、成本效益、教學效果等因素的考量而有程度和水平的差異。

3 數字教材功能與設計

數字革命之前，即便受到教育廣播和電視的沖擊，印刷教科書依舊是中小學課堂上最主要的知識媒介，被奉為“教學的圣經”。然而隨著互聯網的發展，數字技術一方面極大地拓展著教材的功能邊界;另一方面，數字內容資源尤其是網絡內容資源在校園內的廣泛使用正在削弱教科書的核心地位。在大數據、人工智能等新興技術的推動下，數字教材將從“沉默的教師”升級為懂學生、能互動的“認知導師”（cognitive tutor）。因此，即便數字教材的發展時間較短，還存在諸多短板和漏洞，仍被寄希望于在課堂教學和自主學習中發揮重要作用。

3.1 數字教材功能

從功能開發路徑來看，數字教材首先將紙質教材的目錄、筆記、注釋、索引、翻（跳）頁等功能從教材內容中剝離，利用技術整合和升級為交互式教材導覽（interactive navigating）、電子辭典、全網搜索引擎、參考文獻、學習資源與筆記管理等功能模塊。它們通過代替學生完成一些低水平雜事而使其能夠專注于完成更高階的學習任務。2010年，韓國教育科技部教育學術情報院（Korea Education & Research Service，KERS）列舉了教材、參考文獻、學習辭典、數據搜索等11個數字教材功能/形態（見表2）[46]。

隨著多媒體、超鏈接學習資源以及電子辭典、筆記注釋、電子圖書館等“腳手架”工具日益成為數字教材的常態化選項，教學與學習服務成為數字教材新的功能;而且，其社交屬性也日益增強。數字教材既是教師為學生示范、輔導和安排學習任務的中介平臺，也可直接為學生提供實時反饋，以支持學生進行自主學習和參與社會化學習實踐。KERS框架中學習管理系統、評估工具俱屬此類。與此同時，數字教材的產品形態逐漸從交互式電子書、教材閱讀軟件走向教學、學習整體解決方案。數字教材逐漸以教材內容為核心和基礎發展出規模可觀、結構靈活的功能族群。凱帕塔（Kai Pata）等提出了數字教材功能生態的說法，認為數字教材不僅要為學生建構知識和意義提供可持續的、靈活和動態的工具支持，預測學習行為并為學生規劃學習路徑，還包括提供相應的硬件與內容消費服務。這些功能之間相互獨立，但又能夠根據使用主體、需求和情境的變化進行定制化組合;而同一個組合內的功能模塊需要具備較好的互操作性。

3.2 數字教材設計

教材設計往往能折射出設計者乃至一個國家和時代所推崇的教育觀念，以及設計者對學科知識、教學規律、學生學習心理的認知與把握。國外圍繞知識本位和學生本位兩條主線，已經發展出知識中心式教材、經驗中心式教材、人本中心式教材、范例式教材、學材式教材和建構式教材6種主流教材設計理念。這些理念盡管各有自己的優劣勢，但背后均蘊含或體現著獨特而深厚的社會根源和教育理論體系（比如前兩種分別遵照了布魯納結構主義和杜威實用主義教育思想），因而能夠為數字教材設計提供依據[47]。特別是在知識信息爆發式增長、網絡教育資源逐漸飽和的當下，認知學習理論和建構主義教育思想對于解決如何為學生提供個性化教材資源和學習支持這一數字教材設計的核心命題展現出深廣的理論潛力。建構主義主張學習者基于已有的知識基礎，在與社會環境的互動過程中主動實現知識的自我建構;而教育工作者則應摒棄以自我為中心、單向知識傳遞的傳統教學模式，轉而以學生為中心，致力于創建能鼓勵其主動建構知識和意義的學習環境與文化氛圍[48]。基于此，美國認知心理學家艾倫·柯林斯（Allen Collins）和約翰·布朗（John Seely Brown）團隊在結合與吸收機器輔助學習最新研究成果后，提出并發展了“認知學徒”（Cognitive Apprenticeship）模式，主張讓學生通過觀察、參與和實踐，經過外顯化的認知過程學會在不同情境下靈活運用一般性知識[49]。根據其環境設計的原則框架，數字教材可通過提供學習方法、學習活動與路徑、社會化實踐3方面支持，幫助學生掌握學科領域的知識、知識應用技能、元認知等學習策略（見表3）[50]。方法論支持包括借助教師資源和多媒體手段為學生演示如何完成教材學習任務;“觀察”學生閱讀教材和執行教材學習任務的過程，提供“腳手架”支持，比如提供符合學生認知和操作水平的學習工具，給予提示、建議、鼓勵、挑戰等形式的即時反饋。學習路徑支持即根據學生的學習情況和需求，安排和調整學習材料和學習活動的結構順序、復雜程度和多樣性，亦或為學生自行制訂學習計劃提供參考。社會化學習支持包括創建虛擬現實環境，供學生練習專業技能和問題解決方法;提供交流學習經驗的機會，學習者可以向老師和專家請教問題，或提供其與同伴進行協作學習的空間、途徑和工具;激發學生樹立學習目標，開發主動解決問題的潛能等。

4 近5年研究熱點

在科學網（Web of Science）中進行“digital textbook”主題檢索，利用CiteSpace軟件對近5年相關論文進行分析，得到技術接受模型（acceptance model）、語義網（semantic web）等相關性較高的研究主題以及“社會技術機制”（socio-technica regime）這一較為突出的新議題。

4.1 數字教材的技術接受和和采用

隨著技術高熱的褪去，人們開始反思數字教材給師生和課堂教學帶來的變化和影響。事實上，對于是否使用數字教材始終存在爭議。這些爭議不僅來自源遠流長的印刷文化和新興電子文化的高下之爭，如教師反對數字教材可能是出于對學生生理和心理健康的擔憂，因長期使用電子設備容易導致視力下降[51];也可能和部分學生一樣，只是單純地偏好或依賴傳統印刷材料及其對應的閱讀方式[52];更在于數字教材對學習效果的影響始終未能取得實證研究結果的穩健支持。數字教材雖有助于激發學生學習興趣和動機，提升學習參與度，卻不一定能提高學習成績[53][54]。一項對韓國26個項目的薈萃分析表明，數字教科書對學生學習動機的影響比對學習成績的影響更為顯著[55]。盡管如此，學習興趣的提升也足以體現數字教材的可用性和使用價值所在;因為它會讓使用者對數字教材產生期望，而這種期望得到越大程度的滿足，學生的數字教材滿意度便越高，持續使用意愿便越強[56][57]。數字教材的接觸率也可能對數字教材的接受度產生影響[58]。因此有學者主張應該將師生對數字教材的技術接受度和數字教材接觸率一同納入采用決策的考量當中，且在采用前需要保障師生得到合適、充分的鼓勵和技術培訓。

4.2 語義網和數字教材智能化

大數據、人工智能等技術的發展促進了數字教材功能新一輪的升級，為基于數字教材的自適應學習提供可能與技術支持。培生的SuccessMaker?系列、麥格勞-希爾的ALEX、Redbird系列數字教材和項目，HMH的語言干預課程教材iRead、System 44等都是這一領域具有代表性的數字教材產品。2016年，培生與國際教育技術學會（International Society for Technology in Education，ISTE）、新聞媒體EdSurge共同發布的《解碼自適應學習》（Decoding Adaptive）報告明確指出，內容自適應是自適應學習的重要組成部分[59]。數字教材能夠提供豐富的內容資源，可被作為自適應學習系統的組成部分進行研發。屆時，數字教材的數據探頭與傳感器功能將愈發明顯。而基于學生特征與學習數據建立起來的學生檔案與認知模型，將成為學習資源推薦、學習路徑自動生成等其他數字教材功能發揮作用的重要依據。在此應用前景和需求下，近兩年出現了多個利用數字教材文本和用戶使用數據支持自適應學習的研究。文本利用主要通過知識圖譜技術對教材內容進行聚類和學習對象抽取，對數字教材進行語義增強，以支持教材內容的深度檢索和教材學習路徑自動生成[60][61];數據利用主要基于數字教材的使用日志數據展開學情分析，辨識學生的學習與認知類型，預測學生學習效果，研發隨堂測驗自動生成系統等智能化的功能[62][63]。

4.3 數字教材的社會技術機制

作為一種人工制品，數字教材的形塑、推廣、采用和教學創新牽動著多方利益相關者，且始終受到政治、經濟、文教等多方面社會因素的賦能和制約。德國喬治·艾克特學院（George Eckert Institute）國際教科書研究所（Institute for International Textbook Research，IITR）編撰的《教科書研究手冊》在對世界范圍內知名教科書學者的研究成果進行梳理后發現，教科書研究除了分析其內容和在教學實踐中的應用之外，還將其置于教育出版、著述業、教育媒體社會再生產、批判政治經濟學等多重社會語境下進行考察，并已然發展為教科書研究的重要分支。如凱帕塔和泰耶·瓦爾賈塔加（Terje Valjataga）認為現有數字教材研究未能揭示數字教材引發的經濟和政策變化，也未能檢驗數字教材在日新月異的教學創新中憑借數字文本所發揮的媒介化作用，于是構建了一個由4類對體制具有影響力的行動者類型和和7大體制要素組成的影響數字教材發展的“社會-技術”分析框架（見表4），以期為數字教材社會運營機制提供參考[64]。又如李晨（Li Chen）通過分析亞馬遜和齊格網（Chegg）兩家主要教科書租賃商151種數字教材的數據集，對服務設計、消費者投入和教科書租賃商差異化定價戰略進行實證研究，發現服務靈活性、最快退貨時間、消費者評級和教材定價在數字教育內容零售商價格差異化策略中起著重要作用[65]。

5 小結與展望

綜上所述，未來國外中小學數字教材的發展呈現出一些共同的趨勢：（1）許多國家和地區繼續夯實數字教材基礎設施建設，為數字教材使用掃清網絡和硬件應用的障礙。包括持續普及和推廣智能學習終端，提升互聯網尤其是移動互聯網的家校覆蓋范圍、課堂接入率、性能，逐漸引入虛擬仿真實驗室、VR/AR設施等。（2）加大對開放教育資源的投入與支持，擴大學習資源的可訪問性，降低教育成本。內容方面仍以開源教科書和在線課程為核心，廣泛動員師生參與教學輔助材料的生產和制作;軟件方面則繼續推廣開源教育和學習軟件，打破專有軟件的限制與壟斷。（3）推動數字教材的廣泛采用，積極聽取學校、師生和家長的反饋意見，完善教材采用環節與流程。包括加大對數字教材感知屬性的研究，完善可用性評估標準，調研影響學校、教師、學生和家長接受或反對數字教材的因素，通過數字教材功能宣講、使用培訓等方式減輕采用機構和師生個人對數字教材的疑慮和抵觸情緒等。（4）促進自適應學習與數字教材的深度融合，提升數字教材的智能化程度。數字教材開發者開始對數字教材進行語義標注和增強，構建跨教材的知識圖譜，為學習資源智能檢索和推薦、學習路徑自動生成等智能化應用奠定基礎。

注 釋

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（收稿日期：2020-07-30）