教育數字化賦能高校農科教育數字教材建設的路徑探析

吳春燕,劉金典

(西北農林科技大學,陜西 楊凌 712100)

數字技術為代表的新一輪科技革命奔涌而來,推動經濟發展方式和產業組織形式的深度變革,社會的生產方式和人們的生活方式、行為模式和交往方式被數字技術重塑,社會的組織方式、運行模式和治理機制被打上深刻數字化和智能化的烙印。數字化轉型成為各產業、各領域新動向,世界各國都把數字化作為發展的戰略目標。教育領域也受到數字技術的沖擊,教育數字化轉型成為世界教育競爭和拔尖人才培養競爭的戰略制高點。近年來,數字技術深度融入教育教學全領域,特別是大數據、云計算、虛擬現實和人工智能技術在教育教學中廣泛應用,引發教學理念、教學模式、教學方式和教學工具的顛覆式變革。在線學習、移動學習、混合課堂和虛擬課堂打破傳統教育的時空限制,極大拓展了教與學的時空邊界。教育數字化催生一系列的教育變革連鎖反應,教材形態也亟待適應數字化浪潮。數字教材是教育數字化轉型的重要環節和關鍵要件,數字化時代呼喚適應新時代發展變革的新型數字教材[1]。

一、數字教材的歷史演進和概念界定

(一)數字教材的歷史演進

中國數字教材的研究與實驗始于2000年,經過長期的積淀和探索,數字教材引領教學變革的勢能逐漸得以釋放。2018年,教育部印發《教育課程教材改革與質量標準工作專項資金管理辦法》,提出“開展數字教材等新形態教材的研發、試點和推廣”。2019年,《中國教育現代化2023》提出要加強信息技術在教材體系建設中的運用。同年年底,教育部初步提出數字教材體系建設和管理思路,數字教材開始成為教材體系建設的重要分支。2022年1月,教育部聯合四部門發布《關于加快新農科建設推進高等農林教育創新發展的意見》,提出要從加快教材建設和管理角度推動數字化農林教育新模式,以高質量國家規劃教材和一流核心教材為切入點,加快新興涉農專業教材建設和教材的數字化轉型。鼓勵涉農高校整合學科優勢和人才優勢,投入涉農專業優秀教材的編寫工作中,將農林學科的新知識、新技術和新成果融入教材之中,提升教材的科學性、嚴謹性和前沿性。

大學兼具人才培養、科研和社會服務等多重功能,大學要更好地回應社會重大需求,服務國家重大戰略。教材是教育教學的基礎要素,必須緊密圍繞人才培養和時代發展需要,對教材進行更新和升級,以更好地服務學生成長成才和社會發展。高校內部管理實效的提升離不開教材管理的支持,科學的教材建設管理成果除了可以提升人才培養質量,還可以幫助學校形成獨有的競爭優勢。高校及教材建設管理相關工作人員應當充分合理地利用數字技術優勢,積極發揮主觀能動性,創造條件,整合資源,進一步提升數字教材建設管理實效。

(二)數字教材的概念界定

對數字教材的定義仍處于理論探討中,對數字教材的界定仍然存在簡單地界定為電子教材、數字教科書等比特流式教科書(1)比特流是指計算機可以識別和處理的基本數據形式,以二進制數字0和1來表示數據和指令。比特流式教材是相對紙質媒介形成的原子式教材而言的,通過將教材內容轉化為比特流(如電子文件格式),使其能更便捷地在互聯網和計算機上進行瀏覽、修改和傳輸。,或從技術角度將融合信息技術、多媒體技術的教材界定為數字教材。數字教材定義的模糊性和技術主義傾向,容易陷入過度強調數字教材的技術理性和工具價值陷阱,未能有效發掘數字教材的育人指向[2]。概念界定應該涵蓋規定性、描述性和綱領性定義,闡明概念的實然層和應然層。從實然層和應然層兩方面對數字教材做出定義,數字教材(Digital textbook)并非將紙質教材簡單地轉換成電子文件格式(如PDF等),而是按照課程標準或教學要求,系統、科學地進行教學內容的數字化技術處理,將文字、圖像、聲音、視頻、程序等作為教學內容的信息載體,并通過計算機及相關設備進行傳播,具有多媒體化、集成化、智能化、泛在化和交互化的特征,它是將教材、課程和資源融合的系統解決方案和教學服務系統。傳統紙本教材只是數字教材資源庫中的冰山一角,海量的輔助性或互補性教學資源潛藏在數字資源的信息海洋之中。數字教材重塑了教育形態,改變了知識獲取方式和傳授方式,促使教與學的關系發生深刻變化。數字教材是面向“數字原住民”(2)數字原住民是指出生且成長于信息技術普及應用的數字化世界和網絡時代的群體,數字技術和數字生活構成該世代的原初生活。建設的新型教材,是教育數字化建設的重要組成部分,有利于推動教育治理體系和治理能力的現代化,加快建設全民終身學習體系,促進優質教育資源的共享。

二、教育數字化轉型背景下數字教材的新特征

數字教材是教育數字化轉型的重要組成和關鍵環節。數字教材必須面對教育的現實需求和發展趨勢,使學生更好地學習、成長和成才。未來數字化時代的教育將更加強調創造性思維和實踐能力的培養,數字化的教材教輔也必須為此呈現更加多元化、實用化、創新性和有效性的學習方式和內容,成為數字時代教育發展的基礎要素。數字教材具有以下幾個基本特征。

(一)價值性:數字教材堅持正確價值引領和立德樹人的根本導向

教育屬性是數字教材的根本屬性。教材作為教育教學活動的知識載體,是學生獲取專業技能和引領學生價值取向的知識基礎,高質量的教材既能滿足高深知識傳授的核心功能,又能引領學生形成科學的世界觀、人生觀和價值觀。數字技術飛速發展推動高校教材呈現形式多元化,數字教材同樣需要思想性作為價值引領,數字教材建設的最終目的是賦能拔尖人才的培養。數字教材編寫應體現黨和國家的根本意志,全面貫徹黨的教育方針,落實立德樹人根本任務,解決好“培養什么人”和“為誰培養人”這兩個關鍵問題。數字教材建設應在源頭上嚴把意識形態關。此外,教材作為教師開展課程思政、推動思政教育與教材內容融合創新的重要載體,數字教材價值引領功能關系課程思政、思政進教材、思政進課堂的育人效果。

(二)智能化:數字教材內容呈現富媒體和智能化特征

傳統教材主要以書本為主,教材內容呈現方式單一受限,對學生注意力吸引力不強。數字教材有機整合了不同形態的教育資源,兼具知識樣態和技術樣態等多維樣態,教材內容呈現形式多媒體化[3]。數字教材超越了傳統教材的知識載體功能,擴展為一種整合各類資源的教學系統,同時也是支持學生個性化學習和多主體緊密互動的學習平臺。數字教材更符合“數字土著”的認知習慣,通過技術賦能滿足不同學生的學習需求,還可以增強學生的學習興趣和實際操作能力。教育屬性是數字教材的根本屬性,并不因技術、形態、功能而改變。數字教材既是課程的載體,內容依據課程標準系統編制,也是信息化教學環境下教學活動的基本依據。數字教材的技術屬性主要表現在其多媒體內容呈現和相關功能上,且會隨著技術的發展呈現出一定程度的變化。目前數字教材技術屬性主要包括:內容呈現富媒體化、教學活動支持交互性、教學工具關聯其他資源以及用戶使用數據的廣泛采集。數字教材轉化為“比特流”在互聯網構筑的知識海洋中匯聚、重構和整合,基于學習者的最近發展區和學習興趣,將“個性化編織”的知識結構適時地向學習者呈現[4]。

(三)個性化:數字教材是學生開展個性化學習的生態系統

教材是將特定學科知識按一定的知識體系進行系統化、結構化組織的專用書籍,是教師教學和學生學習參考的重要學習材料。傳統教材是教學活動開展的關鍵載體,也被奉為“沉默教師”。因此,教材對知識的選取和組織要兼顧教與學兩個維度,在知識架構和安排上要綜合考慮特定年齡階段學生的認知能力、身心發展規律和興趣點,同時滿足教師進行系統知識傳授的功能。數字教材強調“定制以學生為中心的個性化課程”,基于深度交互形成的海量數據,通過學生畫像技術、自適應組件技術、知識圖譜技術和智能導學技術,大大增強數字教材的自適應性,能基于學生的知識狀態推薦最佳的智能規劃和學習路徑[5]。數字化時代的教育注重個性化的教學方法。傳統的教育方式常采用傳統教學模式和常規教學方法,難以滿足不同學生的個性化需求,而數字化時代的教育則通過自適應學習、定制化學習等手段實現教育的個性化,針對學生不同的學習需求和習慣進行量身定制,更好地輔助學生完成特定的學習任務。

(四)互動化:數字教材提供多主體深度交互的學習環境

教育數字化充分賦能教育效能提升需構建適宜的數字化學習環境和人機深度融合機制,通過大數據、云計算和人工智能技術實現學習場域的人機交互和人機協同[6]。數字教材要將靜態的紙本教材智能化、交互化和動態化,通過多模態、多層次和適應性的海量學習資源加快學習者的知識建構。互動在知識建構中扮演重要角色,學生在與“學習內容對話、與他人對話、與自我對話”中建構系統的知識體系[7]。傳統紙質教材嘗試嵌入交互式設計以增強教材的交互性,受制于紙本載體的靜態和拓展性的制約,其互動功能形式單一且交互程度有限,以打標記、做批注或寫感想為主要形式。數字教材突破紙本教材限制,應用數字技術賦能傳統教材交互環境的創設和交互功能的全面升級,借助大數據分析、虛擬現實、人工智能等前沿數字技術創設緊密結合的學習共同體和高互動性的學習環境。數字化時代強調互動性,借助交互式、富文本和智能化的教材教輔實現學生與教材互動、學生之間互動、學生與老師互動、學生與虛擬智能學伴互動,結合學生知識基礎、問題回答和自然語言生成技術,個性化生成能引發學生深度思考的問題[5]。這種互動性不僅使學習過程更加有趣,還能夠給學生更多的自主性,提高學生的學習效率。一是模擬仿真和虛擬現實技術為“學習者—內容”的深度互動提供技術支撐。二是基于知識圖譜技術、學習大數據分析技術和學習者畫像技術個性化診斷學習者的學習過程,智能化改進學習者的學習模式。三是數字教材賦能協作式、參與式和任務式學習。數字教材通過構建“學習者—學習伙伴—學習內容”雙向互動的生態系統增強學習的深度互動功能,改進紙本教材的“淺層次學習問題”。

(五)共享化:數字教材支持泛在化的優質海量教育資源共享

傳統的教育方式重視獨立思考和自主學習,但也存在信息孤島問題。數字化時代的教育是以共享化的思想為基礎,數字教材可以輕松進行跨時空、跨地點的共享。通過比特流傳輸教育資源相對原子化的教育資源而言,其傳輸速度快、傳輸效率高、傳播成本低,極大破除了教育資源分布不均衡引發的知識資源獲取鴻溝。通過這種共享化的方式,不論學習者身處教育資源豐富的經濟發達地區,還是在教育資源匱乏的經濟落后地區,接入互聯網的學習者可以隨時隨地學習全球范圍內的優秀教育資源,保持對全球最新的信息和知識的實時追蹤。教育數字化是打破知識鴻溝和促進教育公平的技術推動力,為處于劣勢的學習者提供獲得優質教育的機會,從而有助于其更好地適應社會的發展變化。

三、基于數字教材特征的高校數字教材建設路徑

教材建設是高等教育高質量發展的基礎工程。數字化驅動產業結構升級引發人才技能結構需求的變革,高等教育人才培養模式和課程內容組織形式也應緊跟數字化潮流進行相應變革,借助數字技術創設人機交互的智能教學環境,成為培養前沿科技人才的必要條件[8]。教材建設也應適應教育數字化變革的大趨勢。通過對數字教材建設的理論探討和頂層設計,推動數字教材建設的系統規劃和謀篇布局。數字教材建設既要尊重教材編制的內在規律,也要充分釋放數字技術賦能教材建設的潛力,避免陷入恪守紙質教材的保守主義,同時規避過分強調數字技術工具價值的技術主義。因此,要立足數字教材的現實發展狀況及未來發展趨勢,從堅持正確價值引領、遵循科學理論指導、完善管理體系等多方面考慮,為數字教材建設注入新的活力。

(一)堅持正確價值引領和科學理論指導

教材兼具文化產品屬性和育人屬性,這決定了教材內容蘊含著特定的意識形態,彰顯獨特的文化軟實力。一是數字教材建設要以正確的政治方向作為指引,以全面貫徹落實立德樹人作為根本任務,以培養社會主義建設者和接班人作為主要目標。二是運用科學理論指導數字教材編寫工作。借助數字技術改造傳統教材,通過開發新型數字教材,破除“信息孤島”并實現知識信息的跨平臺互通,充分挖掘數字教材的個性化、交互化、兼容性和開放性優勢。三是優化數字教材的開發、存儲、傳輸和管理模式,保障數字教材的多場景運行。制定數字教材本身的標準和管理規范。優化數字資源的育人功能,促進學生德智體美勞全面發展,打通教材建設的“最后一公里”,以教材數字化推動教育模式數字化。四是加快構建數字化教材管理機制。借助數字化發展的優勢增強教材建設管理效能,保證所使用的信息技術的合理性、適用性和有效性,做到與改革之后的教育理念的完美契合。利用數字化便捷、高效的特征去吸引相關工作人員主動在教材建設管理中使用信息技術、創新管理方式。

(二)完善數字化教材建設管理體系

1.加強數字教材建設頂層設計與制度建設

高校應當以制度建設為抓手,從明確價值導向、規劃創新路徑、明確評價標準、設計激勵機制等多個維度為數字教材建設管理工作確立制度保障。高校層面可以牽頭成立教材數字化建設管理工作領導小組,優化數字教材建設的相關制度和頂層設計,從上而下推動工作開展和引起各部門廣泛重視,壓實教材建設管理責任,激發教學科研人員投身數字教材的積極性。同時,高校應加大數字教材建設的宣傳和推廣力度,通過數字教材應用觀摩課和相關培訓,為數字教材推廣應用做好鋪墊動員工作,確保每一位教師都能認識到教材數字化變革的優勢,在思想上達成統一,以思想引領行動。

2.健全數字教材建設管理體系

高校應該大力支持教材建設管理工作,在教材建設管理效率提升問題上達成共識,形成合力,做好人才與資金保障。數字化背景下,大數據態勢已然形成,借助前沿信息技術的發展優勢提升教材建設管理實效,為高質量教育教學活動的順利開展提供教材保障。高校應加快自有數據庫的建設,秉承資源共享原則,促進共同發展目標的實現。在掌握必要的數據庫技術的前提下,結合信息技術,建設以數字化教材為主要素材的信息庫,推進教材建設管理向信息資源網絡化過渡。高校需將數字教材建設作為自身持續發展的基礎戰略,全力保障教材建設的資金投入與技術支撐,增強教材數字化建設管理“硬實力”。在提升師生教材建設必要性認識的同時,幫助教材建設管理人員提升信息技術應用能力,提前規劃,銳意創新,堅持教材建設常態化,用好數字化教材建設管理經驗,提升教材建設管理水平,引領高校數字化教材建設管理。

3.優化數字教材的動態調整機制

數字教材提供多模態、泛在化和適應性的海量課程資源,構建交互式學習環境,有效打破教與學的時空限制。互聯網催生在線學習、移動學習等多種新型學習模式,數字教材是新型學習模式的關鍵結構要素,賦能“時時可學、處處能學、人人皆學”的學習型社會建設。數字教材通過大數據、云計算和人工智能技術實時對學習過程生成的海量數據進行分析,對學生的知識掌握情況、學習習慣和學習效果做出實時診斷,從而為學生提供精準化和個性化的學習指導。數字教材開發要遵循系統研發規律,從需求分析、模型建設、數字化實現、優化完善等環節進行持續更新[9]。因此,數字教材的建設需要在實踐中持續關注最新政策和信息,動態跟蹤領域發展,收集師生需求,結合教育教學理論持續深化推進教學改革。數字教材建設是高校教育數字化改革逐步深化和細化的重要表現。

4.加快形成數字化教材的質量評價與追蹤機制

建設高質量數字教材是持續提升學生培養質量和加快教學數字化改革的重要舉措。因此,數字教材質量評價標準和評價體系的構建成為數字教材質量的保障機制[10]。數字教材兼具教育屬性和技術屬性,其評價指標體系的構建要從政治思想、內容結構、教材呈現、教學適用、使用效果和配套服務等多個方面進行綜合考慮[11]。首先,數字教材是數字技術普及應用下教材構建的新形態,數字教材的編寫、出版和使用也應納入國家教材規劃與管理體系。與傳統教材不同,數字教材具有開放性、交互性、富媒體化等特征,需要創新數字教材監管標準和監管模式[9]。為加快數字教材建設步伐,推動數字教材從研究和開發轉向推廣、試用和普及,數字教材應符合國家教材管理規定,基于數字教材標準開發對應的管理工具,加強對智能教材的內容體系、學習應用、交互機制、數字資源等進行質量評估。其次,要做到教材質量追蹤的常態化,所收集的信息及時反饋,持續追蹤采用教材的內容質量,有效監督教材建設管理成果。在完善教材評價指標的同時,健全評價制度,讓教材建設管理人員能夠借助網絡管理平臺,向教師及學生了解教材的使用感受、使用問題、教材質量等情況,綜合分析,客觀評價。

四、新農科背景下數字教材服務農林高等教育的創新路徑研究

(一)未來農業發展趨勢及數字教材服務農林高等教育的突出優勢

1.智慧農業是未來農業產業形態轉型的必然趨勢,復合型農林人才是智慧農業賦能傳統農業的人才支撐

智慧農業是傳統農業生產和新型數字技術深度融合的新業態和新模式,大幅度提升農業管理決策的精細化、裝備控制的智能化和要素投入的精準化,從而促進農業生產效率提升和資源配置優化,大幅度降低農業生產成本,提高農產品生產的質量和效益。智慧農業需要三大技術群作為發展的基石,包括以生物大數據為代表的現代生物技術、以人工智能和物聯網為代表的前沿數字技術和以農業智能機器人為代表的智能農機裝備技術[12]。高等農科教育具有內容的特殊性,通過形象、完整、系統的知識展示才能激發學生的多感官參與和具象化的知識建構,從而提升教與學的效果。傳統紙本教材靜態的資料展示已無法滿足農科教育的跨學科和混合式教學的需求。基于知識圖譜技術和AI技術構建的數字教材資源庫將知識分解為相互關聯的細顆粒知識單元,通過內部鏈接和外部鏈接構建跨學科融合的知識系統,有助于培養具有跨學科視野和較強創新能力的復合型農林人才,數字教材建設是適應智慧農業發展趨勢和培養通專結合的復合型人才的必要措施和有效路徑。

2.綠色農業是農業發展模式向內涵式和綠色化轉型的重要趨勢,是緩解農業生態環境和土地資源約束壓力、滿足綠色健康農產品需求的發展模式變革

農業粗放式發展導致農業面源污染、耕地質量下降和生態系統破壞等問題,傳統農業發展模式向內涵式可持續發展轉型迫在眉睫。然而,綠色農業發展面臨農業科技創新能力不足、綠色產業理念落后、綠色農業融資困難、綠色農產品質量標準不統一和價格體系不完善等發展困境,亟待培養一大批具備專業技術知識、生態文明素養和先進管理經驗的新型農林人才,從技術支持、理念推廣、貸款扶持和政策完善等多個方面加快推進綠色農業發展步伐。綠色農業要求培養科學技術知識、生態文明素養和實踐應用能力兼容并備的農林人才。數字教材憑借具身化的情景模擬使學生沉浸式體驗農業生態循環系統,如借助數字教材可在虛擬空間中親身體驗植物生長的階段特征、生態環境對植物生長的重要作用以及植物生長對生態系統施加的影響,通過仿真模擬方式讓學生體驗外部細微變化對生態系統造成的連鎖影響,從而加深對抽象理論和復雜系統的認知,提升學習實效。數字教材為學生提供豐富、靈活、互動的學習體驗,以其跨學科的知識體系構建、自適應資源推薦和多元學習資源呈現形式,為新型農林人才培養模式創新提供新路徑。

3.多元農業經營主體是農業經營主體轉型的重要趨勢,需要培養一批懂技術、懂經營、懂管理、懂營銷的農業全產業鏈的經營管理人才

中國“大國小農”土地資源分布狀況決定了中國既不能照搬規模化經營的農業現代化道路,也亟待扭轉土地經營細碎化、非農化和非糧化的趨勢,必須走出一條具有中國特色的中國式農業現代化道路。土地三權分置制度創新改變了農業生產經營主體,不同經營主體在農地利用、資源配置方式和生產效率上存在差異化的行為特征和經營邏輯。在較長的時期里,中國將長期存在小農戶、新型家庭農場、資本農場以及農業社會化服務組織等多元農業生產主體并存局面。在多元農地經營主體背景下,應適應不同主體的農地經營邏輯,達到農地的最佳規模經營,不斷降低農業的單位生產成本,提高勞動和資本要素的投入效率。農業經營主體多元化要求高等農科教育應培養既懂農業技術又懂經營管理和市場狀況的文理融通人才。未來農科教育不能局限于課堂教學場景,而是涉及實驗室實驗場景、經營管理場景、實踐實習場景等多個教學場景。數字教材提供跨功能、跨場景的個性化教學服務領域,借助AR、VR、人工智能和人機接口等技術讓學習者深層次嵌入于學習體驗和知識建構過程,并向技能訓練、團隊協作、創新實踐和反饋評價等領域擴展[13]。數字教材以其多模態知識結構和跨學科的知識組合,通過文本、圖像、音頻和視頻形態知識資源的交互式、跨模態的生成,基于問題和場景產生的策略生成、情景模擬乃至虛擬學伴的生成,賦能農科人才的知識理解、技術掌握和實踐能力提升,進而培養具備融合多領域技能和概念、理解復雜場景、解決復雜問題和提出創造性解決方案的高層次農林人才。

4.產業融合是未來農業產業鏈轉型升級的重要趨勢,也是產業興旺的關鍵基礎

產業融合需要培育大量具有專業技能和創新能力的新型經營主體,并在各主體之間形成利益聯結機制。新時代農科教育要面向國家經濟發展主戰場,從研究高深知識的“象牙塔”轉向搶抓世界農業科技前沿的“科研站”和服務國家鄉村振興等重大戰略的“服務站”。傳統農業長期面臨產業關聯度低、產業鏈條短、資源配置不合理和產業附加值偏低的困境,又疊加農村空心化、農民老齡化和極端天氣頻發等問題,產業融合發展成為破解農業高質量發展困境的重要途徑。隨著城鄉融合發展格局的形成和優質資源在城鄉間的雙向流動,未來農業將突破傳統農業的發展邊界。通過農業與第二、三產業的產業鏈融合和先進技術要素的滲透,農業產業鏈將以農業為載體、以信息技術為支撐、以技術創新和金融服務為引領不斷向中上游科技企業、下游加工和營銷企業以及相關輔助關聯產業延伸,農業生產表現出典型的規模化、精細化、智能化經營模式。傳統農業學科結構相對封閉和單一,難以適應產業融合趨勢下現代農業的新業態、新產業和新模式,傳統農科人才培養機制也不能適應具備系統性思維和整體性思考來解決綜合性、復雜性問題的人才需求。農業學科呈現出外延拓展和交叉融合趨勢,亟待突破已知學科邊界和單一學科壁壘,融會、交叉多個學科生成新學科和新專業,以解決可持續、糧食安全和智慧農業等新生綜合性農業問題[14]。產業融合趨勢要求農科人才必須具備多學科知識背景和多層次能力體系。數字教材有助于培養科學素養與人文素養融通、專業技能知識與實踐應用能力融通、學科技術夯實與跨學科綜合能力融通、通用能力和特定專業技能融通的卓越農林人才。

(二)數字教材建設賦能高等農科教育的創新路徑

農業是國民經濟發展的基礎產業,高等農業教育高質量發展事關農業強國建設目標和中國式農業現代化的順利實現。為應對高等農林教育發展的深層次問題和嚴峻挑戰,加快振興高等農林教育和服務國家農業強國建設,新農科建設成為國家拔尖農林人才培養的重要路徑。新農科建設以“四個面向”作為核心任務,以培養滿足“四個面向”的新型農林人才作為核心理念,是高等教育的培養模式、教育理念和課程體系的深刻變革[15]。教材是教育的重要基礎要素,“新農科”建設背景下農科數字教材既要滿足時代發展對新型農業人才培養的要求,又要體現數字時代教育教學特征。

1.農科數字教材建設應圍繞立德樹人根本任務

高等農科數字教材要圍繞立德樹人根本任務,深度融入社會主義核心價值觀和時代精神,激發其“知農、愛農、強農、興農”的“三農”情懷,培養學生服務“新農業、新農村、新農民、新生態”的理想信念。高等農科數字教材建設應擔當起培養新時代服務現代農業的學術精英、創新創業技術領軍人才和社會發展管理人才的歷史重任,為中國式農業農村現代化和農業強國建設提供重要支撐。

2.農科數字教材建設應遵循農科人才培養規律

高等農林教育作為高等教育的特色類型,不論是人才培養定位、辦學模式,還是教學內容、教學方法等均有自身的特點和規律。因此,農科數字教材建設應彰顯農林教育的特征和底色,基于農科人才的培養規律構建數字教材賦能高等農科教育的創新路徑。其一,農科數字教材應以前沿性知識內容和人機協同的教學環境賦能學生具身化學習體驗和心理聯通。農科數字教材建設要注重知識內容的前沿性和引領性,持續追蹤并實時更新農業科學技術的新理念、新思路和新方法,為學生提供緊跟世界農業科技發展前沿的新理念、新技術和新內容。數字技術在農業領域的廣泛應用掀起農業生產和經營管理的數字革命,催生了數字農業和智慧農業等新業態和新模式。借助互聯網、大數據、物聯網和人工智能技術構建的農業大數據平臺和智能化操作終端,農業生產能夠實現生產過程的自動化和可視化,以及監管過程的精細化、全程化和智能化。農科數字教材也應主動適應農業領域正在發生的革命性變革,重構農科教育的知識體系和學科邊界,革新數字教材的知識組織架構和呈現形式,融合物理環境和虛擬環境創設人機協同的數字化教學情境,為培養并跑乃至領跑世界農業科技發展前沿的農科人才提供教學資源的基礎性支撐。

其二,農科數字教材建設應遵循教學模式數字化轉型和復合型人才培養的新趨勢。農科數字教材建設需適應學生探究式、交互式和實踐式知識建構和能力內化的新形式,同時配合教師的啟發式教學、研討式教學和情景化教學等新模式,賦能學習者的深度學習、高階思維和能力培養以及知識的系統建構和有效生成。農科教育具有鮮明的應用實踐特色,亟待從課堂和實驗室走向田間地頭和產業發展的生動實踐,農科教育應充分推動理論教學、實踐教學和虛擬仿真等多模式有機融合的教學生態,培養學生的知識體系構建、能力素質提升和學科素養養成。數字教材的延展性強,可以根據培養需要對課程資源進行實時更新,通過聯通虛實空間和融通線上線下資源拓展教學空間,提高信息共享效能,人工智能技術在數字教材中的應用引領教材走向知識智能推薦和內容交互式生成的新時代,從而滿足學生多層次和個性化的學習需要,激發學生的研究志趣、探索欲、創造力和批判精神。數字教材知識獲取的便捷性和內容資源的豐富性,有助于學生形成更開闊的視野和多元化的見解。

其三,農科數字教材建設要充分體現學科交叉和產學研協同創新。農科數字教材應以學科交叉推動傳統農科與生物技術、人工智能等相關學科知識的跨界融合,通過產學研協同創新重構教材的內容體系、呈現形式和多學科交融特征。農科數字教材的知識內容組織應納入多學科交叉的結構化知識體系,將異質性、跨學科、碎片化的知識有效建構為“形散神不散”的農科知識體系。農科數字教材要更好地適應社會發展和農業產業高質量發展對知識綜合化、素質多元化和能力多樣化的復合型卓越農林人才的新需求,滿足國家對“厚基礎、寬口徑、跨學科”人才的培養需求。在課程體系和教材內容設計上要充分體現學科交叉,在學科基礎知識上融入多學科領域的研究前沿和發展趨勢。因此,數字教材建設是一流人才培養和新農科建設中教材改革的重點方向,應充分把握未來農業的發展趨勢和主要特征,構建彰顯農科特色的“大國三農”數字教材體系,以及交叉融合、復合貫通的“新農科”知識體系。

3.農科數字教材建設應滿足不同類型農科人才的培養需求

“卓越農林人才教育培養計劃”通過分類農科人才培養開展模式試點和創新,三類農科人才分別包括“拔尖創新型”“復合應用型”和“實用技能型”。在不同類型人才培養目標下,數字教材應結合不同類型人才培養目標和培養模式特點,構建適宜的數字教材體系以適應不同類型、不同層次、不同就業導向的人才培養需要。《普通高等教育本科教材管理辦法》(簡稱《辦法》)提出,要圍繞不同定位、不同類型學校的辦學層次和辦學目標,編寫適應本類型學校的優秀教材。《辦法》為數字教材建設的分類編制和高質量發展提供制度保障。因此,為滿足分類型卓越農林人才培養需要,高校應發揮教師隊伍在數字教材編制中的創造力,編制的農科數字教材體系應高度契合不同類型農科人才的能力體系和培養方向,通過培養大批“懂農業、愛農村、愛農民”的卓越農林人才,加快農業強國建設。

4.農科數字教材建設應推進農科教育與數字技術深度融合

數字教材不僅是教師開展教學的“教”材,也是學生開展自主化、個性化學習的“學”材。數字教材建設要體現數字賦能思維,堅持以學生為中心,以知識的有效建構為目標,將傳統學科知識與前沿數字技術有機融合,從而充分挖掘數字教材的知識傳授、能力培養和價值塑造功能。數字技術的應用顛覆了課堂教學模式,要適應數字時代課堂教學的范式轉變,數字教材編制要突破原有的教材屬性。一是數字教材的內容呈現方式由線性化、單一化、封閉性向網絡化、多媒體化和開放性轉變。農林高校應突出學科特色,整合優勢資源,構建多元化、動態化、多模態、開放性的數字教材資源庫。二是數字教材由靜態向動態轉型。數字教材將富媒體資源如音頻、視頻、動畫融入教材中,通過內部鏈接和外部鏈接構建具有動態化和交互性的學習環境,極大打破傳統教材的局限。三是數字教材由點線向立體發展轉變。數字教材的作用與以往不同,不再是被動的靜態知識載體,而是隨著教學過程而不斷豐富和改進的動態知識系統,以及具備在線存取、定制化、個性化、自適應的教學資源體系。四是數字教材應支持數智驅動的個性化學習。數字教材的知識組織方式遵循從低階到高階的基本規律,能較好地適應不同層次學習者的多元化、多層次的學習需求。通過對學習者的歷史數據和過程數據進行的數據挖掘分析和用戶畫像,依據學習者的學習基礎、學習習慣和學習方法推薦個性化的數字資源,更精準的把握學習者的最近發展區,促使學習者的知識和能力獲得增量提升。