云教材的開發與探索
——以工科教材為例

董立娟

（北京航空航天大學出版社有限公司，北京 100191）

教材作為傳道授業的傳統媒介和重要載體，在學習實踐過程中必不可少，長期以來在教育教學、人才培養、知識傳承方面扮演著至關重要的角色。隨著信息時代的到來，以互聯網+為特征，以人工智能、大數據、高性能計算處理為技術依托的融媒體介質正在不斷地提升著知識傳播的質量和效率。傳統圖書因其呈現形式單一、版面不活潑、紙張及印刷限制等局限性，越來越無法滿足讀者日益增長和創新創意的閱讀需求。圖書教材的形式創新和品質突破已經勢在必行，無法回避了。眾多的信息化技術手段已經促使圖書教材必然謀求轉型，進一步促進了信息技術與教育教學深度融合，云教材在當前行業大背景下應運而生。[1-2]

1.云教材的特點

1.1 云教材的定義

云教材是智能化、立體化教材的閱讀、學習終端應用，可以呈現豐富的多媒體、較好的閱讀體驗和交互學習功能，從而幫助學習者充分感受智能化、立體化教材帶來的良好體驗。云教材還可以與Moso Cloud 云服務充分結合，為學習者提供隨時筆記同步、分享筆記等云服務功能。

云教材集成了移動學習、富媒體數字出版和云服務三大領域的前沿技術，從學習者情景化、動態化、形象化的學習需求出發，將傳統紙質教材的內容重新進行多媒體編排設計和交互設計，形成了面向各端進行全新設計呈現（如手機、Pad、PC），為受眾提供了豐富的、可擴展的、可互動的、進度隨時可跟蹤的全新教材學習體驗，同時也為講解、實驗、應用等環節釋放了大量的教學壓力，顯著提升了知識交互和流轉的效率，同時通過云教材共享和分享的技術要素，能夠動態地修正和完善教育教學過程的方法和技巧，以更靈活多樣的方式提升教材使用效率和效果。[3]

1.2 云教材的特點

一是版面設計精致討巧。云教材的界面采用天然的數字產品設計理念，雜志化風格排版，版面精致，讀者的閱讀感受非常愉悅。

二是媒體素材形式多樣。云教材可以提供海量的高清圖片、視頻、音頻、動畫、3D 等多媒體素材，以滿足讀者的閱讀需求。

三是學習效果大大提高。云教材提供了趣味性、游戲性、情景性的交互評測和模擬練習模塊，提高了互動性，大大激發了閱讀興趣和獲得感。

四是輔助工具門類齊全。除隨時增刪筆記、添加書簽、高亮顯示重點等傳統功能外，云教材還提供了全書檢索、記錄學習歷史、分享筆記等功能，滿足不同讀者的需求。

五是學習互動共享更加高效、便捷?？梢耘浜显瓢嗾n來方便地實現教學互動，隨時翻閱學習指導和教學重點，與同學分享摘要、筆記，以點帶面，有助于形成良好的閱讀氛圍。

六是終端使用互聯多樣。云教材支持手機、Pad、PC等多端使用，且各端互動聯通，方便讀者隨時隨地閱讀。

通過技術梳理，從版面設計、多媒體素材、交互學習等8個不同維度，形成云教材與傳統出版物教材的細分優劣勢評價，如表1所示。

表1 云教材與傳統紙質教材的特征對比

2. 云教材在高等院校工科教學實踐中的應用案例

案例一：《C語言程序設計》

作為一款計算機語言類基礎教程，《C語言程序設計》介紹了常用編程語言C語言的基本定義、各種數據類型的使用技巧、程序控制、函數、指針及有關程序設計的思路、方法等內容。同時C語言程序設計也是高校計算機專業和其他非計算機工科、理科專業的一門技術基礎教程，也是高等教育階段程序設計類學科專業的啟蒙語言課程。該課程的重要性不言而喻，通過該課程的系統學習，可以使學生更好地了解和應用計算機，提升學生研究和探索計算機科學相關專業的興趣，同時可以培養學生應用計算機獨立解決問題的能力，為學生今后進一步的學習深造奠定良好的、扎實的計算機語言基礎。

同其他計算機語言類似，該課程的教學景象抽象、知識點眾多，課程體系完整但對初學者來說，認知理解起來相對困難。初學者對知識的把握、應用、實踐和效果的場景建構非常模糊，很難通過傳統的知識傳播方式讓學生快速深入地掌握知識體系。C語言程序設計云教材的使用，從教材內容的選擇、組織及呈現方式上體現了內容模塊化、項目為導向的宗旨，具體學習項目包含了具體的知識點，這樣就可以讓學生在具體的應用景象中學習知識點，并能夠和類似應用場景融匯，達到觸類旁通的功效。同時云教材引入氣泡標注，加入了擴展的知識點學習內容，讓受眾更容易將課程學習的理論知識帶回實際的應用案例中，不斷在學習實踐的反復迭代中鞏固知識，多維度加強讀者對該知識點更深入的理解。再者C語言程序設計云教材還同時配套了隨堂練習題型，讀者可以在線隨時查看作業效果。

案例二：《工程制圖與CAD》

工程制圖是高校機械、土木類工科專業的一門專業基礎課程，是創建標準化工程圖紙的技術，該課程貫穿上述專業本科、研究生教育始終，用以培養學生對三維目標形狀及相關位置、形態的空間邏輯思維和形象思維能力，目的是培養學生徒手繪制草圖的基本能力，進而在計算機技術的基礎上培養學生應用計算機繪制工程圖樣的基本能力，同時提升學生閱讀理解工程圖樣的能力。工程制圖是工科教學和設計的基本技能，也是CAD/CAE（計算機輔助設計/計算機輔助工程）學科發展和應用的最基礎能力和最重要推手。該課程以畫法幾何入門，通過具體的零件、部件級圖例的繪制和使用，達到對工程圖紙的規范編制、閱讀和使用。

工程制圖和CAD是基礎知識和熱點工具的完美結合，該教材著眼發展，落地生根，既有系統理論又有明顯的應用屬性，不僅能夠系統培養學生的工程制圖能力，更有利于學生把握未來技術發展趨勢，使其學習更有目標和針對性，也對未來的知識和技能應用更有信心。該教材以項目為導向，講解了繪圖的基本技能，并且提供了相應的實際操作視頻，深入淺出地展示和分析了工程制圖的技術體系和CAD應用的現實場景，具有強烈的視覺沖擊力和情景代入感，充分彰顯了云教材中大數據工具的優勢，把傳統課堂中不便于實現的創新思路和想法借助信息技術予以實現，形成知識的集成和教學互動，顯著提升了學生學習效果，優化了教學人員的知識傳播手段，更全面立體地促進了工程制圖教育教學方式的多樣化。

案例三：《飛機總體設計》

《飛機總體設計》是高校航空航天類專業的一門基礎課程，通過對飛機總體設計的基本概念和方法的系統闡述，傳授給學生進行飛機設計的基礎知識、基本流程、基本方法和標準規范，并折射出飛機總體設計過程中的綜合協調、折中權衡、反復迭代的技術哲學觀點。飛機總體設計可以說是技術與藝術融合、多學科耦合交叉、持續發展創新的高科技領域，對飛機的研制及競爭力的提升起著決定性作用。

由于飛機總體設計中包含了飛機初始總體設計參數與方案設計、飛機總體設計參數詳細設計、飛機操縱系統設計與分析、飛機費用與效能分析、飛機總體參數優化等眾多內容，知識結構體系如同飛機中的各個系統一樣異常繁雜，為了便于學生的理解認知，體現更好的沉浸式學習感受，該教材中提供了豐富的多媒體形式，讀者可以手動、任意角度地觀察航模的細節，更加充分地感受智能立體化教材帶來的美好和精致體驗。通過親自上手實踐，讓不同專業的學生既能從空氣動力學、結構力學、材料學和制造工藝等基礎科學為題入手，理解飛機設計的重要原理，更能以直觀的形式讓學生切身體會到為了使飛機能飛行并遂行特定的任務使命，飛機上的動力裝置、飛行控制系統、液壓系統、電源系統、空調系統、燃油系統、救生系統、航空電子系統，以及武器和火力控制系統的工作原理和設計初衷。這些全方位的教學感受是傳統書本教學方式不可比擬的，讓學生知其然，更知其所以然。

案例四：《大學數學實驗》

作為實驗教學輔助類教材，通俗易懂，亦形亦色，是本教材的編輯目標，即讓學生在實驗操作過程中，深入淺出，靈活應對，既符合操作規程，又實現實驗目的，從而達到潤物細無聲的教學目的。所以本教材為讀者提供了高清大圖177張、視頻16段、氣泡標注30處、交互任務64處等內容豐富、門類齊全的教育學習資源。學生可以直接觀察軟件運行過程和結果，還可以直接看該詞條的百科或該詞的字典解釋，強化學習效果。

案例五：《物理現象演示與研究》

物理現象存在于萬事萬物中，展示和講解這些現象既容易又復雜，容易在于隨處可見、隨時發生；復雜在于要創造合理的條件才能孕育物理現象的發生。如何讓學生通過淺顯的物理現象理解和認知復雜的物理原理，進而引發思考，引起探索，才是教材傳道授業的精髓。正是基于上述考慮，本教材取材自然和生活中的點滴，如怪坡、3D 電影、足球場上的香蕉球等，通過視頻和具體的實物演示生動形象地展示了自然界中這些奇妙現象，以此喚醒讀者的好奇心，引發他們獨立思考，點燃其探索未知的欲望。[4-6]

3.云教材教學的效果

云生態體系建設逐步完善，平臺能夠給師生提供越來越穩定、優質的教學資源，為行業搭建結構化的數字教育服務供給，為云教材的推廣和使用提供了便利條件。特別在疫情期間，網絡課程的開展逐漸成為教學常態，線上線下混合式教學成為當下及至未來的教學趨勢。于是云教材的發展迅猛，在全國多個高校開始使用、普及。[7]

云教材的使用一定程度上解決了教學過程中教材及資源獲取的“困惑”，依托大數據將教師設想與優質資源融為一體，實現隨時隨地可用，新老師能夠“拿來就用”“就地取材”，經驗豐富的教師也可以發現自己的不足。[8-12]

云教材的使用也使得課堂變得更加豐富多彩。課文以動畫形式生動呈現，電子白板播放視頻資源，音響同步輸出課文朗誦，語音標準、情緒飽滿、聲情并茂……學生們對科技支撐下的學習方式興趣滿滿。

4.開發過程中需要注意的問題

第一，同紙質出版物一樣，云教材首先要把握的問題就是選題方向。無論是基本立意，還是主要內容，都應該是傳播先進文化，弘揚社會正氣，引人積極向上、奮發進取的，從而體現出明確的引導性；或者是政治上的導向，或者說思想上的啟發，或者說道德上的熏陶，或者說科學知識上的傳授，或者是幾方面兼而有之。

第二，嚴格執行“三審三校”制度，嚴控云教材的質量。質量是圖書的生命線，更是對讀者的尊重，出版社應該高度重視“三審三校”工作，把這項制度作為云教材出版工作的一項基本制度堅持并不斷完善。其中涉及的每個環節、每個當事人必須強化政治意識和責任意識，嚴格執行“三審三?！敝频母黜椧?，履行職責，嚴把關口，不走形式。

第三，云教材的使用是在開發平臺上進行的，所以對平臺的使用和維護提出了非常高的要求。這要求出版社從選題前期開始就要加強對平臺的

測試和適配，不斷調整，加大相關方面技術人員的投會產生軟硬件方面的問題，并積極提供各方面的配套服務。

第四，作為新的出版形式，云教材具有傳播方便、易獲取等特點，因此要特別注意版權事宜。出版方應通過增加水印或者使用區塊鏈等技術手段，加強版權的管理。

結語

未來的教育、未來的課堂一定離不開信息化，但是信息技術與教育教學創新融合沒有現成的模式和經驗可循，是一場全新的探索。面對云教材這個新生事物，要有勇氣、有膽量、有熱情去迎接挑戰，在對數字教材的應用和探索中繼續砥礪前行！