教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型視域下的新型教材建設(shè)及其標(biāo)準(zhǔn)研制

吳永和 顏歡 陳宇晴

隨著我國教育數(shù)字戰(zhàn)略行動的實施，教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為教育發(fā)展的重要方向。教學(xué)資源建設(shè)作為教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重點領(lǐng)域，對于推動教育高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。2020 年，《教育部辦公廳關(guān)于啟動部分領(lǐng)域教學(xué)資源建設(shè)工作的通知》提出，“分年度在部分重點領(lǐng)域建設(shè)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源庫”（中華人民共和國中央人民政府，2020）。2022年，為推進重點領(lǐng)域教學(xué)資源建設(shè)，開展新型教材研發(fā)，教育部發(fā)布《教育部高等教育司關(guān)于成立重點領(lǐng)域教學(xué)資源及新型教材建設(shè)項目專家工作組的通知》，成立重點領(lǐng)域教學(xué)資源及新型教材建設(shè)項目專家工作組。2023 年3 月，教育部辦公廳根據(jù)《普通高等學(xué)校教材管理辦法》有關(guān)要求，組織開展戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域“十四五”高等教育教材體系建設(shè)工作（教育部辦公廳，2023）。作為國家重點攻關(guān)項目，新型教材建設(shè)還需厘清一系列問題：新型教材應(yīng)具備哪些特征？其系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)和功能需求如何？需要什么樣的標(biāo)準(zhǔn)體系？為了回答上述問題，本文將在梳理教材發(fā)展歷史的基礎(chǔ)上，明確新型教材的特征、功能需求與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并進一步探索新型教材的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，為新型教材的建設(shè)提供參考。

一、新型教材的探索進程

教材是依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)編制并將其具體化的教學(xué)用書，主要由目錄、課文、習(xí)題等部分構(gòu)成，是教學(xué)中知識的重要載體，其質(zhì)量也直接地影響著教學(xué)和學(xué)習(xí)效果（鐘啟泉，2019）。隨著科技的發(fā)展，教材的承載主體、呈現(xiàn)方式、應(yīng)用場景都發(fā)生了巨大變化，經(jīng)歷了紙質(zhì)教材、電子教材（電子課本、電子書包）、數(shù)字教材等發(fā)展階段，逐漸向全領(lǐng)域的新型教材發(fā)展（圖1）。

圖1 教材發(fā)展的不同階段

1.從紙質(zhì)教材到電子教材：基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的探索

傳統(tǒng)教材以紙質(zhì)教材為主（黃紅珍，2021），主要用文字在紙張上呈現(xiàn)經(jīng)過人類抽象的知識，具有穩(wěn)定性、靜態(tài)性、封閉性等特征。隨著信息時代的到來，各種電子化硬件、軟件逐漸走進課堂與生活，傳統(tǒng)教材的“穩(wěn)定”模式被多樣化的媒體環(huán)境打破。早期電子教材主要是紙質(zhì)教材的電子化，即采用磁帶、光盤和網(wǎng)絡(luò)作為教材的載體，用多媒體技術(shù)來豐富教材內(nèi)容及表現(xiàn)形式。電子教材作為遵循學(xué)生閱讀規(guī)律、利于組織學(xué)習(xí)活動、符合課程目標(biāo)要求、按圖書風(fēng)格編排的電子書或電子讀物，其發(fā)展源于電子書的研發(fā)（Rao，2003）。電子書小巧輕便易攜帶，背景亮度及字體均可調(diào)節(jié)也更適合閱讀，并兼具標(biāo)記查詢多項功能，打破了時間和空間的限制，為學(xué)習(xí)者提供了一種全新的閱讀模式（Van Dam et al.，1970）。隨著電子書技術(shù)的發(fā)展，其與教育領(lǐng)域的充分結(jié)合逐步催生出了電子教材，電子課本（e-Textbook）和電子書包（e-Schoolbag）是最為常見的電子教材。

各國早在20 世紀(jì)末就陸續(xù)展開了電子教材相關(guān)項目（Office of the Governor，2009）。2000年，英國聯(lián)合信息系統(tǒng)委員會（JISC）資助電子書屏幕界面研究項目（徐漢斯，2007）。2013 年，美國亞馬遜公司發(fā)布計劃，開始在各大中小學(xué)推廣Kindle電子閱讀器。我國主要以電子課本和電子書包開展基礎(chǔ)教育領(lǐng)域大規(guī)模移動設(shè)備教學(xué)的探索。2000 年，我國部分發(fā)達城市開始使用電子書包（王琦琦，2016）；2002 年，“人教電子教科書”作為我國第一代電子教材正式推出（高路，2002）；2003年，江蘇省開展蘇教版小學(xué)語文教材的電子化工作（羅蓉等，2006）；2009年，臺灣省推動5所學(xué)校進行電子書包試點，隨后通過電子書包App進行音樂與美術(shù)教學(xué)探索，嘗試開發(fā)或?qū)雵Z筆順教學(xué)、數(shù)學(xué)在線測驗等教學(xué)工具（郭曉霞，2012）；2011 年，澳門特區(qū)政府開始推行電子書計劃，投入大量資金購買電子設(shè)備，并對教師進行培訓(xùn)，規(guī)劃軟硬件的配備問題（佚名，2011）；2014年，香港特區(qū)政府教育局批準(zhǔn)實行電子教材，按期開發(fā)出12 門學(xué)科的電子教材（香港特區(qū)政府教育局，2015）。

2.從數(shù)字教材到新型教材：多教育領(lǐng)域的發(fā)展

數(shù)字教材是電子教材在各教育領(lǐng)域的擴充與發(fā)展。教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型推動了數(shù)字教材的發(fā)展。在數(shù)字教育新生態(tài)中，教材從“靜態(tài)”轉(zhuǎn)向“動態(tài)”：從以圖片和文字為主要內(nèi)容呈現(xiàn)方式到多媒體立體參與，從單向傳輸?shù)蕉喔泄倩印某橄蟮乃伎嫉骄呦蟾泄俦磉_、從傳播工具到教學(xué)互聯(lián)與學(xué)習(xí)服務(wù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變（Williams et al.，2015）。隨著數(shù)字教育的發(fā)展，數(shù)字教材也在多領(lǐng)域中得到發(fā)展。精品課程、慕課從數(shù)字資源的視角來看，可謂是數(shù)字教材在高等教育中的探索。精品課程和慕課的發(fā)布使得學(xué)生不僅在課堂上可以享有豐富的教學(xué)資源，課后還可以自主按需學(xué)習(xí)，實現(xiàn)個性化的泛在學(xué)習(xí)。

“互聯(lián)網(wǎng)＋”數(shù)字化出版的發(fā)展給教材產(chǎn)品的形式突破提供了更大的可能（龔朝花等，2012），新型教材的建設(shè)逐步進入人們視野。作為一種綜合采用多種媒體的“多模態(tài)”表達形態(tài)，新型教材應(yīng)兼具教學(xué)情境、教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容的多樣性、動態(tài)性與開放性特征。作為“十四五”高等教育教材體系建設(shè)的重點，新型教材在設(shè)計方式、內(nèi)容組織、學(xué)習(xí)過程、結(jié)果評價方面相比于慕課和精品課程均更為豐富，是構(gòu)建未來智慧教育新生態(tài)的基礎(chǔ)（詳細見表1）。

表1 精品課程、慕課、新型教材對比

二、新型教材的特征

相較于已有教材，新型教材在組織方式、呈現(xiàn)形式、知識來源、評價過程等方面均有所創(chuàng)新：

1.基于知識圖譜技術(shù)，提高知識組織結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性

知識圖譜作為一種復(fù)雜數(shù)據(jù)分析和決策支持的有效手段，在電子商務(wù)、生物醫(yī)療等眾多領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用。我國《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》特別強調(diào)要重點突破“知識圖譜構(gòu)建與學(xué)習(xí)、知識演化與推理”等關(guān)鍵技術(shù)，“形成涵蓋數(shù)十億實體規(guī)模的多源、多學(xué)科、多數(shù)據(jù)類型的跨媒體知識圖譜”（中華人民共和國中央人民政府，2017）。教育領(lǐng)域可以借助知識圖譜，從大量無序的信息資源中重構(gòu)知識之間的聯(lián)系，有效構(gòu)建各學(xué)科的知識體系，為實現(xiàn)精準(zhǔn)化教學(xué)、個性化學(xué)習(xí)等提供支撐。因此，基于知識圖譜構(gòu)建的新型教材，能夠通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的知識組織體系，使知識多向度地延展，構(gòu)成錯綜復(fù)雜的知識網(wǎng)絡(luò)，更具系統(tǒng)性。

2.多模態(tài)的表征方式，增強教材互動的立體性

新型教材中多模態(tài)的表征方式可以使知識以多種方式呈現(xiàn)，滿足不同個性學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求。相比于缺乏互動和服務(wù)的傳統(tǒng)教材，新型教材可以采用文字、圖畫、音視頻、VR、游戲等“多模態(tài)”表達形式呈現(xiàn)知識，極大地增強學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，也使得新型教材更加立體化。同時新型教材也可支持電子書、手機、PC、虛擬現(xiàn)實設(shè)備等多種終端，支持隨時隨地碎片化的泛在學(xué)習(xí)場景。

3.動態(tài)更新的素材資源，保證教材內(nèi)容的可發(fā)展性

新興領(lǐng)域內(nèi)容新、更新快，因此新型教材應(yīng)能夠與各類通用在線教學(xué)平臺無縫銜接，且支持教師對知識資源的重新混編。動態(tài)更新的素材資源要始終能夠?qū)拥筋I(lǐng)域內(nèi)最前沿的知識，構(gòu)建生成性知識資源庫。知識動態(tài)更新的新型教材可以幫助學(xué)習(xí)者及時掌握領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展，同時系統(tǒng)性的知識圖譜通過提取現(xiàn)有學(xué)科中的概念、故事、理論等實體和關(guān)系，可形成各學(xué)科知識融合、聯(lián)通的知識圖譜組織體系，打通現(xiàn)有教材、課程、學(xué)科的邊界，有效推動多個學(xué)科的交叉和融合發(fā)展。

4.全過程全要素測評，支持個性化反饋的精準(zhǔn)性

新型教材中全過程全要素的測評能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)習(xí)者畫像的精準(zhǔn)繪制，以學(xué)定教、以評促教。在新型教材平臺的使用過程中，會產(chǎn)生學(xué)習(xí)軌跡、作業(yè)記錄、需求標(biāo)記等不同類型的數(shù)據(jù)，對相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集、標(biāo)記、分類整理后，利用學(xué)習(xí)者畫像、學(xué)習(xí)分析、情感分析、滯后序列分析、社會認(rèn)知分析、自適應(yīng)學(xué)習(xí)評測等工具，分析數(shù)據(jù)并將結(jié)果反饋給教師，教師可以依此調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方案，給予學(xué)習(xí)者更精準(zhǔn)的教學(xué)；自主學(xué)習(xí)者也可以自行調(diào)取相應(yīng)數(shù)據(jù)，調(diào)整自己的學(xué)習(xí)路徑，選擇更適合自己的個性化學(xué)習(xí)方案。

三、新型教材系統(tǒng)功能需求模型

新型教材的功能建模必須考慮到“學(xué)習(xí)終端＋教學(xué)行為＋知識服務(wù)”三個核心要素，將“載體—服務(wù)”建構(gòu)與“核心—可選—拓展”三級配置相關(guān)聯(lián)，基于“學(xué)習(xí)終端”等硬件設(shè)施發(fā)展新型教材中的“知識服務(wù)”與“教學(xué)行為”軟件架構(gòu)。基于已有的數(shù)字教材功能以及新型教材特征，本研究初步構(gòu)建了新型教材系統(tǒng)功能需求模型，如圖2所示。

圖2 新型教材系統(tǒng)的功能需求模型

從橫向上看，數(shù)字化出版（e-Publishing）和數(shù)字化學(xué)習(xí)（e-Learning）是影響新型教材系統(tǒng)的兩個關(guān)鍵維度，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用模式可以為新型教材的建設(shè)和發(fā)展提供很好的借鑒。

從縱向上看，新型教材系統(tǒng)的虛擬學(xué)具與資源服務(wù)可從核心、可選、拓展三級思路構(gòu)建。核心層面的配置需要滿足新型教材在一般情況（如個人的目標(biāo)需求、使用的終端設(shè)備等）下最基本的要求；而可選和拓展兩個層面可以對新型教材的功能應(yīng)用提供拓展和升級。新型教材系統(tǒng)不應(yīng)僅僅是教學(xué)資源的數(shù)字化集合，更應(yīng)該是能夠通過知識計算，根據(jù)學(xué)習(xí)者的特征和需求，提供個性化的學(xué)具與服務(wù)供學(xué)習(xí)者選擇甚至自定義，以促進學(xué)生學(xué)習(xí)的平臺。

知識生產(chǎn)是新型教材系統(tǒng)的核心，其構(gòu)建可從滿足基礎(chǔ)教育、職業(yè)教育和高等教育等不同教育領(lǐng)域的需求出發(fā)。新型教材應(yīng)提供可操作且便于編輯的功能，以減輕教師的備課負擔(dān)，并使教師自定義的教材內(nèi)容也可納入系統(tǒng)，使知識內(nèi)容更易融通。新型教材也應(yīng)改變原來靜態(tài)教材不能及時修訂完善的問題，將最新的研究成果（如論文、專利、報告等）有效融通到教材之中，適應(yīng)國家重點（戰(zhàn)略）領(lǐng)域新型教材建設(shè)需求，以滿足創(chuàng)新性人才培養(yǎng)需要。

教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型不僅會改變知識的流通方式，還將對知識的生產(chǎn)工具產(chǎn)生影響，帶來全新的知識表達、組織和傳播模式，對知識產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級也將起到一定的促進作用（郭文革等，2022）。從大教育視野來看，教育數(shù)字化可以看作一種教育服務(wù)（Russell et al.，2016），按照“資源即服務(wù)、工具即服務(wù)、軟件即服務(wù)”的“功能驅(qū)動型”服務(wù)觀，可以形成以“服務(wù)全局、融合創(chuàng)新、深化應(yīng)用、完善機制”為工作原則的教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型服務(wù)格局（劉名卓等，2018），形成“互聯(lián)網(wǎng)＋”教育與出版相融合的服務(wù)新業(yè)態(tài)。因此，新型教材建設(shè)項目作為我國教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動的一項重要內(nèi)容，應(yīng)聚焦于知識生產(chǎn)、知識重組、知識服務(wù)等，著力構(gòu)建一個新型立體的教與學(xué)服務(wù)平臺。

四、新型教材系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

電子課本與電子書包系統(tǒng)包含電子課本、學(xué)習(xí)終端、虛擬學(xué)具、學(xué)習(xí)服務(wù)四個層次結(jié)構(gòu)（吳永和等，2012）。作為電子課本與電子書包系統(tǒng)的繼承和發(fā)展，新型教材系統(tǒng)同樣是一種軟硬件結(jié)合的系統(tǒng)，其層次結(jié)構(gòu)也應(yīng)包括教材內(nèi)容、學(xué)習(xí)終端、虛擬學(xué)具與學(xué)習(xí)服務(wù)四個部分，各個部分之間的層次關(guān)系如圖3所示。

圖3 新型教材系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)圖

教材內(nèi)容是新型教材系統(tǒng)的基礎(chǔ)層，包含了物理文件、內(nèi)容描述和呈現(xiàn)方式三個方面，物理文件作為教材內(nèi)容的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，格式多樣，可互相轉(zhuǎn)化；內(nèi)容描述包含對ISBN、作者及版權(quán)等信息的規(guī)范；呈現(xiàn)形式提供了標(biāo)注、標(biāo)簽、復(fù)制、插入、更新、引用、編列、包裝等功能，可以實現(xiàn)通過知識圖譜呈現(xiàn)結(jié)點、通過富媒體形式對教學(xué)內(nèi)容進行“多模態(tài)”表達等。教材內(nèi)容基于知識生成的同時也會對知識計算與知識服務(wù)（張奇云等，2021）產(chǎn)生影響。

學(xué)習(xí)終端是支撐新型教材系統(tǒng)學(xué)習(xí)活動與服務(wù)的硬件載體。支持不同設(shè)備的學(xué)習(xí)終端，能夠?qū)?nèi)容進行自適應(yīng)分析呈現(xiàn)。虛擬學(xué)具作為新型教材系統(tǒng)中虛擬的學(xué)習(xí)工具，是對傳統(tǒng)學(xué)具的數(shù)字化、虛擬化呈現(xiàn)，同時又增添了用以支持學(xué)習(xí)活動的新型學(xué)具（如概念圖等）。數(shù)字化、多樣化的學(xué)習(xí)工具使得學(xué)習(xí)者自定義學(xué)習(xí)方式成為可能。學(xué)習(xí)服務(wù)用以解決教學(xué)與系統(tǒng)、系統(tǒng)與用戶之間的互操作性問題，提供知識計算（孫曉平，2015）與知識服務(wù)。學(xué)習(xí)服務(wù)的各種功能結(jié)合，使得全面?zhèn)€性化的學(xué)習(xí)評價、學(xué)習(xí)者精準(zhǔn)畫像成為可能。

智能化教學(xué)工具支持下的新型教材在促進教育公平、改變教學(xué)方式、提高課堂效率、減輕師生負擔(dān)上有著巨大潛能。然而，當(dāng)前多模態(tài)數(shù)據(jù)分析等技術(shù)和產(chǎn)品還不成熟，教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型還存在瓶頸和障礙，使用安全、倫理與隱私風(fēng)險等仍是亟待解決的問題。

五、新型教材建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建

1.數(shù)字教材技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展

新型教材的建設(shè)首先要有一個系列性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，涉及術(shù)語定義、系統(tǒng)框架、使用要求、教學(xué)工具、學(xué)習(xí)終端、平臺服務(wù)等多個方面。當(dāng)前有關(guān)數(shù)字教材較為完善的標(biāo)準(zhǔn)是我國研制的電子課本與電子書包標(biāo)準(zhǔn)以及電子書EPUB 標(biāo)準(zhǔn)。EPUB 作為國際通用標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)行較早，應(yīng)用廣泛，內(nèi)容全面；電子課本與電子書包標(biāo)準(zhǔn)作為我國主導(dǎo)研制的標(biāo)準(zhǔn)體系，立足于我國特色，對我國教材數(shù)字化建設(shè)起到了引領(lǐng)性作用，兩者均有很大的借鑒價值。

EPUB是一種免費和開放的電子書標(biāo)準(zhǔn)，最新標(biāo)準(zhǔn)為EPUB3.3，但其發(fā)布至今已有十余年。隨著時代的發(fā)展，人們對數(shù)字化閱讀的要求越來越高，EPUB 標(biāo)準(zhǔn)表現(xiàn)出一些不足（唐翔，2013），如圖像不能進行縮放，閱讀體驗有待提高，電子書制作成本高，閱讀途徑單一等（周曉明等，2013）。

電子課本作為一種特殊的教育專用電子書，在功能上兼具閱讀性與教學(xué)性；而電子書包則是整合了電子課本閱讀器、部分虛擬學(xué)具以及連通無縫學(xué)習(xí)服務(wù)的個人學(xué)習(xí)終端。電子課本與電子書包標(biāo)準(zhǔn)體系由五類技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)質(zhì)量與管理、教育應(yīng)用規(guī)范組成，其中五類技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分別是：總體架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、電子課本標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)習(xí)終端標(biāo)準(zhǔn)、虛擬學(xué)具標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)習(xí)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)（吳永和等，2012）。電子課本與電子書包標(biāo)準(zhǔn)是一個整體，每個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范都彼此關(guān)聯(lián)支撐。電子書包為滿足個人、班級及社會學(xué)習(xí)的需求，在關(guān)鍵技術(shù)等多個方面進行集成創(chuàng)新，支持個性化學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)社會化學(xué)習(xí)等多種學(xué)習(xí)方式，深受廣大學(xué)習(xí)者喜愛（De Oliveira et al.，2014）。其標(biāo)準(zhǔn)的制定實施也讓電子課本與電子書包的開發(fā)與應(yīng)用更加規(guī)范，推動了數(shù)字化學(xué)習(xí)的發(fā)展。

然而隨著人工智能的飛速發(fā)展以及自適應(yīng)測評技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等的引入，教育變得越發(fā)智能化，現(xiàn)行的數(shù)字教材標(biāo)準(zhǔn)已無法為新型教材的建設(shè)提供一個全方位的引導(dǎo)。因此，如何在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上加以豐富創(chuàng)新，為未來新型教材的建設(shè)提供規(guī)范指導(dǎo)，已成為新型教材建設(shè)研究的關(guān)鍵。

2.新型教材建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

新型教材的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要突出知識圖譜的主體地位，強調(diào)學(xué)習(xí)者的自主選擇和自學(xué)能力，注重學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新創(chuàng)造能力和個性化培養(yǎng)。考慮到新型教材表達形式多模態(tài)、呈現(xiàn)形態(tài)多樣化、知識體系動態(tài)更新等特點，其建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)包含核心概念、體系框架、系統(tǒng)功能、關(guān)鍵技術(shù)、內(nèi)容呈現(xiàn)、終端設(shè)備、服務(wù)系統(tǒng)和管理規(guī)范等8個方面。

（1）核心概念

在新型教材建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中，對核心概念進行界定（如表2所示），明確標(biāo)準(zhǔn)中所涉及的術(shù)語含義，有助于新型教材的開發(fā)者和使用者更好地理解標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，更規(guī)范地制定和應(yīng)用新型教材。

表2 新型教材建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)核心概念

（2）體系框架

教育數(shù)字化發(fā)展涉及學(xué)校類型多樣、教學(xué)模式多元、教育主客體關(guān)系復(fù)雜、教育數(shù)據(jù)多元異構(gòu)、教育系統(tǒng)數(shù)據(jù)互通低效、協(xié)同困難和拓展受限等諸多問題。標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)對于解決這些問題具有基礎(chǔ)性、規(guī)范性和引領(lǐng)性作用，可避免重復(fù)建設(shè)，降低開發(fā)費用，提升建設(shè)效率和成功概率，降低后期應(yīng)用和維護成本（祝智庭等，2021）。

新型教材建設(shè)基于已有的數(shù)字教材技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與時代需求，意在打造以數(shù)字教材為核心的智慧教育服務(wù)新生態(tài)。參照電子課本與電子書包技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系框架（吳永和等，2012），結(jié)合新型教材的建設(shè)和應(yīng)用需求，筆者構(gòu)建了新型教材標(biāo)準(zhǔn)體系框架（如圖4 所示），包括新型教材標(biāo)準(zhǔn)總體框架，新型教材內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)習(xí)終端標(biāo)準(zhǔn)，虛擬學(xué)具標(biāo)準(zhǔn)，教學(xué)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，教育管理與應(yīng)用規(guī)范，服務(wù)質(zhì)量管理與評價規(guī)范，安全、倫理與隱私規(guī)范等。其中，新型教材內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)習(xí)終端標(biāo)準(zhǔn)、虛擬學(xué)具標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)是核心的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在整個標(biāo)準(zhǔn)體系中，各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范彼此關(guān)聯(lián)、相互支撐。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和安全、倫理與隱私規(guī)范指導(dǎo)其他標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)質(zhì)量管理與評價規(guī)范從測評層面與其他標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)，而教育管理與應(yīng)用規(guī)范則從應(yīng)用層面關(guān)聯(lián)到其他標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 新型教材標(biāo)準(zhǔn)體系框架圖

（3）系統(tǒng)功能

教育數(shù)字化通過“平臺＋教育資源”構(gòu)建教育信息化新生態(tài)。目前網(wǎng)絡(luò)平臺上的教育資源紛繁復(fù)雜，涵蓋了國家級、省級、市級、校級以及一些機構(gòu)建設(shè)的資源。這些資源存在重復(fù)建設(shè)、封閉運營等問題，尚未實現(xiàn)共融共享。因此，在新型教材的建設(shè)中，國家層面要制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，明確平臺的內(nèi)容及使用。

綜合采用多種媒體的新型教材將教材中涵蓋的知識點以圖譜方式進行組織，并將其中設(shè)計的各類教學(xué)資源關(guān)聯(lián)到相應(yīng)知識點，便于教師展開教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)。為實現(xiàn)此功能，新型教材支撐平臺應(yīng)包含AI 識別服務(wù)、資源加工服務(wù)、資源管理訪問服務(wù)、知識挖掘服務(wù)和圖譜編輯五大子系統(tǒng)，如圖5 所示。其中，AI 識別服務(wù)包括語音、文字、目錄和公式的識別；資源加工服務(wù)包括視頻轉(zhuǎn)碼、文檔切分、圖文對照和預(yù)覽優(yōu)化；資源管理訪問服務(wù)包括資源檢索、視頻點播、文檔預(yù)覽、資源訪問等；知識挖掘服務(wù)包括關(guān)聯(lián)和抽取知識點資源、關(guān)聯(lián)關(guān)系抽取和實體抽取；圖譜編輯包括知識體系編輯、知識點篩選、關(guān)聯(lián)關(guān)系篩選和資源關(guān)聯(lián)篩選。

圖5 新型教材平臺圖

新型教材系統(tǒng)功能應(yīng)圍繞平臺、資源、服務(wù)和工具，從媒體與環(huán)境、教學(xué)與服務(wù)、編輯與出版三方面進行架構(gòu)，如圖6所示。具體而言，在媒體與環(huán)境方面，要求教學(xué)資源多模態(tài)、呈現(xiàn)形式多樣化，適用于多種類設(shè)備；在教學(xué)與服務(wù)方面，要求對教師端、學(xué)生端和管理端實現(xiàn)不同的功能層級；在編輯與出版方面，能夠?qū)崿F(xiàn)在合適的平臺進行創(chuàng)作，使教材內(nèi)容數(shù)字化，構(gòu)建知識體系并動態(tài)更新，尋找合適的合作方，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范發(fā)行等。

圖6 新型教材系統(tǒng)功能框架圖

（4）關(guān)鍵技術(shù)

新型教材具備很強的交互性和開放性，支持知識搜索、關(guān)聯(lián)、加工等多項功能，可以給學(xué)習(xí)者帶來優(yōu)質(zhì)的閱讀體驗。因此在新型教材的建設(shè)中，需使用多種工具，來支撐整個系統(tǒng)的設(shè)計和運行。其所涉及的關(guān)鍵技術(shù)及其功能如圖7所示。

圖7 新型教材系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

首先，平臺通過人工智能引擎來支持語音、文字、圖片、目錄、公式等識別，找到對應(yīng)的知識點，從而形成知識圖譜，構(gòu)建起知識體系；同時支持智能交互、作業(yè)批改、習(xí)題練習(xí)、教學(xué)游戲等。

其次，新型教材中的知識生產(chǎn)基于使用者的創(chuàng)造力，將知識外化為數(shù)據(jù)、信息等多種載體形態(tài)，具有創(chuàng)新性、包容性和開放性特征。在知識生產(chǎn)過程中，平臺支持知識搜索、鏈接至外部網(wǎng)站等功能。使用者可在平臺中按需搜索教材及資源等進行有針對性的學(xué)習(xí)。平臺還提供知識點背后相關(guān)資源的鏈接，如領(lǐng)域內(nèi)最新研究成果、最新國家政策等，供使用者瀏覽學(xué)習(xí)。同時，平臺提供資源的動態(tài)實時更新功能，教師可隨時鏈接最新論文和報告等。經(jīng)平臺審核后，學(xué)習(xí)者可及時掌握領(lǐng)域內(nèi)前沿訊息，保證新型教材知識動態(tài)演化。

再次，機器學(xué)習(xí)和智能感知下的知識計算具有適應(yīng)性、響應(yīng)性、情景敏感性和環(huán)境導(dǎo)向性特點。在有效應(yīng)用和明確標(biāo)記信息后，新型教材中的知識計算可以將知識情景信息清晰地呈現(xiàn)、還原。在知識計算過程中，平臺應(yīng)提供相關(guān)知識點關(guān)聯(lián)、提取等功能。人工智能引擎將音視頻等資源片段化后，通過知識挖掘技術(shù)關(guān)聯(lián)相應(yīng)知識點，而每個知識點又關(guān)聯(lián)相應(yīng)的資源片段，形成知識圖譜。平臺提供知識體系編輯、知識點篩選、關(guān)聯(lián)關(guān)系篩選、資源關(guān)聯(lián)篩選等圖譜編輯功能。管理者負責(zé)啟用和關(guān)閉賬號，維護課程知識圖譜的編輯權(quán)限；教師可對擁有權(quán)限的課程進行圖譜編輯；學(xué)生可對平臺課程的知識圖譜進行總體預(yù)覽，單擊知識點深入查看，或通過目錄等分層次檢索。

最后，知識服務(wù)是以服務(wù)對象的需求為前提，根據(jù)反饋不斷動態(tài)調(diào)整服務(wù)內(nèi)容和方式（侯濱，2022）。新型教材需要多元合作的開放模式以實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通共享和開放創(chuàng)新，這要求知識服務(wù)須具備社會化、專業(yè)化、系統(tǒng)化，以及知識服務(wù)評價體系動態(tài)化和多元化等特征（Lubbers，2014）。在知識服務(wù)過程中，平臺通過收集與計算師生在教學(xué)過程、作業(yè)與測驗結(jié)果中的數(shù)據(jù)，可形成過程性評價和總結(jié)性評價報告；通過師—生—機之間的關(guān)系聯(lián)結(jié)，使技術(shù)更好地服務(wù)于師生，解決知識學(xué)習(xí)過程中的問題，推動人—機共同進步。

此外，平臺還應(yīng)對新型教材的編寫與發(fā)行提供一系列的安全保護，在版權(quán)以及交易的機制和手段等方面，可采用區(qū)塊鏈進行版權(quán)追蹤和保護，以保證在教材有序出版的同時保護用戶隱私。

（5）內(nèi)容呈現(xiàn)

在科技飛速發(fā)展和教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下，教學(xué)資源已不再局限于圖片、音視頻等媒體形式，VR 等技術(shù)的引入使得教學(xué)資源得到更進一步的發(fā)展（王洪梅等，2017）。新型教材要具備呈現(xiàn)形式多模態(tài)、終端設(shè)備多樣化的特點，以保證內(nèi)容的豐富性和應(yīng)用的廣泛性。呈現(xiàn)形式應(yīng)包括但不限于文字、圖畫、音視頻、VR（AR、MR、XR）、游戲等，要保證教材內(nèi)容豐富有趣，兼具閱讀性、趣味性與教學(xué)性。豐富的數(shù)字化教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)可以為學(xué)習(xí)者提供全新的學(xué)習(xí)體驗。在新型教材的建設(shè)中，教學(xué)資源應(yīng)涵蓋知識圖譜、文字圖片、音視頻、虛擬仿真四大類。

新型教材一方面承接紙質(zhì)教材，利用文字以及圖片等文本格式將教材數(shù)字化，清晰展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容；一方面承接電子書、電子課本等數(shù)字教材，利用音視頻等多媒體豐富教材內(nèi)容，增強閱讀性；還利用游戲化教學(xué)以及VR等技術(shù)，將教材內(nèi)容真實化、情境化，提升學(xué)生的參與感和體驗感；通過對知識點進行標(biāo)記，使得知識點之間相互關(guān)聯(lián)，構(gòu)建知識體系，實現(xiàn)知識圖譜化；同時關(guān)聯(lián)學(xué)情，實現(xiàn)新型教材呈現(xiàn)形式的多樣化、評價方式的多元化。

（6）終端設(shè)備

新型教材數(shù)字化終端設(shè)備應(yīng)包括但不限于以下幾種：PC 端、PAD、智能手機、電子書、智能學(xué)習(xí)機和虛擬現(xiàn)實設(shè)備等，既擴大了學(xué)習(xí)者的使用場景，又打破了時間和空間的限制，使學(xué)習(xí)者在不同情況下均可進行學(xué)習(xí)，具體如表3所示。

表3 新型教材終端設(shè)備

（7）服務(wù)系統(tǒng)

在教育信息化成為國家戰(zhàn)略的背景下，各出版機構(gòu)也相繼意識到，知識服務(wù)的興起對教育出版而言，是一次改革創(chuàng)新的機會。由傳統(tǒng)出版社向知識服務(wù)提供商轉(zhuǎn)型，是出版社數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必由之路（莊紅權(quán)等，2021）。知識服務(wù)貫穿于知識捕獲、分析、重組、應(yīng)用等過程，非常重視用戶需求分析，并致力于幫助用戶找到或形成解決方案，根據(jù)用戶要求動態(tài)連續(xù)地組織服務(wù)。因此，新型教材建設(shè)應(yīng)在資源供給的基礎(chǔ)上，提供學(xué)習(xí)分析、學(xué)習(xí)者畫像等功能，以使用者為中心，根據(jù)教師和學(xué)習(xí)者的需求，為其提供穩(wěn)定、長期、動態(tài)的服務(wù)。

（8）管理規(guī)范

在新型教材的應(yīng)用階段，使用者應(yīng)嚴(yán)格遵循相應(yīng)的規(guī)范，以保證平臺的有序運行。以下是從管理端、教師端和學(xué)生端三個視角闡述其相應(yīng)的管理規(guī)范，如表4所示。

表4 新型教材管理規(guī)范

六、總結(jié)與展望

從“三通兩平臺”到“國家智慧教育平臺”，近年來我國教育信息化的發(fā)展步伐不斷加快、內(nèi)涵不斷深化、質(zhì)量不斷提升，已經(jīng)進入數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要時期。數(shù)字化教材的建設(shè)有賴于從編輯加工、內(nèi)容審核、出版發(fā)行到教學(xué)使用、平臺支持等環(huán)節(jié)的全流程數(shù)字化，是撬動課堂教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源共享的基礎(chǔ)。

新型教材建設(shè)項目積極響應(yīng)了國家數(shù)字化建設(shè)號召，探索新型教材建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和知識體系編寫規(guī)范，研發(fā)新型教材互動設(shè)計與編輯工具，建設(shè)知識圖譜、支撐平臺和示例教材等，探索基于各種應(yīng)用場景的數(shù)字化教學(xué)新模式（祝智庭等，2022）。新型教材的建設(shè)不僅創(chuàng)新了教材建設(shè)形式，探索了“智能＋”背景下教材的使用模式，促進了新興領(lǐng)域教材高質(zhì)量發(fā)展，而且也推動了新技術(shù)融合的數(shù)字學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建。新型教材適應(yīng)了大模型時代的數(shù)字教育發(fā)展，未來必將成為教育資源的新載體。

新型教材建設(shè)與標(biāo)準(zhǔn)研制研究，旨在通過建立新型教材標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范新型教材的制作與發(fā)行，從而引領(lǐng)新型教材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為新型教材的研發(fā)應(yīng)用提供參考。新型教材的建設(shè)以知識圖譜為內(nèi)容組織方式，其標(biāo)準(zhǔn)涉及了設(shè)計開發(fā)、技術(shù)應(yīng)用、管理運行等多方面，這對教材研發(fā)者和授課教師等相關(guān)人員都提出了更高的要求。未來新型教材的應(yīng)用還需要多方人員的共同努力，基于新型教材建設(shè)打造人機共進的學(xué)習(xí)新模式，探索數(shù)字教育新范式（吳永和等，2023），促進教育高質(zhì)量發(fā)展。