中小學數字教材建設邊界研究

趙丙勛 龍正武

（人教數字出版有限公司，北京，100081）

隨著計算機、互聯網等技術的發展，借助數字化手段進行教學在我國中小學中已成常態。截至2021 年底，我國中小學語文、數學和英語三個學科，課堂教學實現信息技術常態化應用的學校比例均超過90%[1]。中小學數字教材在我國已經有20 多年的實踐和研究歷程，主流中小學教材出版單位都基于已經出版的紙質教材開發了相應的數字教材，版本基本覆蓋全學科、全學段，并且在部分地區實現了大規模應用[2]。中小學數字教材也得到了廣大專家、學者的關注，并且產生了一系列研究成果。數字化教材建設是撬動課堂教學數字化轉型、實現優質教育資源共享的基礎[3]。在“數字中國”建設如火如荼開展、國家大力倡導數字教育的大背景下，將數字教材作為當前發展重點和未來發展趨勢，符合黨的二十大報告中“加強教材建設和管理”的要求。

1 中小學數字教材邊界產生的原因

1.1 數字教材界定

與紙質教材相比，不管是在出版實踐還是在理論研究中，數字教材的概念尚未得到清晰界定，也沒有形成相關共識。例如，王鈺將數字教材定義為基于數字技術且具有明確教育指導功能的數字出版物[4]。據此定義，市面上有關教育的學習軟件以及百科知識類網站等都可屬于數字教材。再例如，王志剛、沙沙認為中小學數字教材同時具有教育、技術、出版方面的基本屬性，第三代人教數字教材是以人教版教科書為藍本，依據課程標準要求系統設計，基于嚴格的出版流程，采用多媒體、人機交互、數據采集等技術開發，能支持信息化環境中教學活動的數字化圖書[5]。毛芳認為，數字教材相對于紙質教材，其內涵和外延都有了很大改變，但數字教材的出版屬性、意識形態屬性決定了它與教學課件、軟件、資源的不同[6]。沙沙認為可以通過教科書的概念界定和教材管理要求來確定數字教材的邊界；初步回答了數字形態的儀器、工具是否屬于數字教材范疇的問題；并指出信息化教學實踐中，滿足共性要求與個性要求的思路應是以數字教材為基礎，再配套以其他教學材料和學習工具[7]。

大家之所以會對中小學數字教材的邊界產生困惑，是由教材形態的變化、新技術的介入以及信息化教學的效率需求等多方面原因引起的。本文在參考中小學教材作用、特點等的基礎上，結合數字技術的特征，辨析中小學數字教材建設邊界問題產生的原因，試圖提出相應的邊界確定策略，從而為中小學數字教材開發與實踐提供借鑒。需要說明的是，本文提到的“中小學教材”采用《中小學教材管理辦法》的定義：“中小學教材是指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）。”[8]但在確定中小學數字教材邊界產生原因和進行辨析的過程中，要特別注意不拘泥于紙質教材的限制。

1.2 教材形態變化引發內容邊界問題

不管數字教材應該如何界定，其“數字”屬性決定了它的呈現形式是軟件。這與傳統紙質教材有著清晰、可辨別、可固化的有形載體完全不同。

正是因為紙質教材最終呈現形式是固化的，因此承載的內容會受到版面、頁面的限制，容量需控制在一定范圍內。事實上，紙質教材的編者在內容甄選與編寫時，不得不經過反復考量，有時還不得不放棄一部分內容，只將最核心或最普遍有效的內容呈現給教師和學生。假設某個內容有兩種呈現形式，一種邏輯性、系統性強，而另一種直觀性、可接受性強；那么，紙質教材的編者通常只能選擇其中一種形式，或者想盡辦法在控制篇幅的前提下將兩種形式融合為第三種形式。由此可知，傳統教材編寫強調的“少而精”實際上跟紙質教材載體的限制是有密切聯系的。一般來說，教材包括課題系統、圖像系統、作業系統[9]。無疑，作為指導學生鞏固所學知識和思考的作業系統，在紙質教材中所占篇幅不可能很大，且只能滿足通用需求。同時，由于容量的有限性、使用場景及角色的不可分割性，紙質教材被迫根據需要設計成不同類別，如學生用書、教師用書、教學圖冊、磁帶等。

數字教材基本不需要考慮版面、頁面的限制，其容量在實踐中和理論上都可以大大突破紙質教材的限制，因此也就可以將更多優質的、符合課程標準要求的、不同形式的內容納入其中。例如，前述具有不同特征的多種內容呈現形式都可以放在數字教材中。讀者可以依據自己的習慣和偏好去選擇更有利于自己提高學習效率的呈現方式，并且有充分參考其他呈現方式的機會，從而能夠部分地實現個性化學習的目的。而且，數字教材可以將一切有利于教學的內容進行有機融合，從而提高教學效率。例如，數字教材可以將語文、英語等的語音和文本密切結合在一起，做成富媒體資源或工具，教師教學和學生學習時，就可以在同一播放器上學習，不用再頻繁地在多種播放器之間來回切換。有關研究表明，在數字化學習中，堅持鄰近呈現原則（把文字、圖示、語音等整合在一起）可以避免浪費學習者的加工能力，提高學習效率[10]。另外，數字教材可以感知使用者的身份以及使用場景并據此提供個性化內容。比如學生看到的是學生用書，預習時主要看需要預習的內容，復習時主要看需要復習要點；教師看到的是教師用書，備課時看到的是備課的功能及內容，授課時用到的是授課工具及內容等。如此，數字教材就能囊括各類紙質教學材料的內容與功能，實現融合統一，也能避免內容在不同形式下的重復且有利于內容更新（紙質教材與教師用書、練習冊不配套的情況并不鮮見）。“數字屬性”也意味著增加容量的成本可能極低，甚至理論上可以無限制地增加內容。但是教材作為教育教學的基礎，海量內容與教材的定位不符，而且也不便于管理。因此，數字教材在內容數量上要符合課程標準等的要求，而且要可審可管，不能因為容量不受限制而過量增加內容，超越作為教材應該遵循的標準。這就產生了數字教材的內容邊界問題。

1.3 新技術應用帶來工具邊界問題

數字教材是數字技術發展的伴生物；相較于只用到印刷等成熟技術的紙質教材，其技術屬性更加突出。在數字教材中可以使用各種新興技術，如虛擬仿真技術、人工智能技術等。數字教材的早期發展經歷了“資源數字化”過程，也就是將學習內容用音頻、視頻等多媒體形式呈現[11]。當前很多中小學數字教材的主要形式還是紙質教材內容的數字化，也就是在圖片、文字的基礎上增加一些富媒體表現手段。那么，數字教材是不是就只能這樣呢？

簡單的載體數字化或媒體資源數字化，其實并沒有實現信息技術和教學內容的深度融合，也沒有充分體現數字技術的優勢。在數字教材中可以內嵌一些數字化虛擬工具，比如虛擬天平、虛擬鋼琴、虛擬實驗儀器、虛擬人體模型等。學生使用這些工具，可以增加學習的有效性。但是，這些工具是否屬于數字教材的范疇？一些研究者認為，根據教材定義，類似工具屬于教材策略的載體，不能歸入數字教材的范疇，就像實體試管、圓規、直尺不屬于教科書一樣[12]。然而需要注意的是，數字化工具與實體器具有很大差異，例如實體人體模型不屬于教科書，是因為形態局限性導致它與教科書本身是分離的。傳統上一些教學工具不屬于教材，主要原因是傳統教材都是紙質的，而那些工具無法與紙質教材融合在一起，只能間接通過文字描述或平面圖形表述；但是，那些表述都是教材的組成部分。質言之，這是由于在現實世界中很難將內容和工具二者統一起來造成的。但數字技術帶來的虛擬化和現實世界的本質區別在于虛擬數字化世界中，內容與工具可以完全統一，工具既可以作為教材內容也可以作為教材策略的載體。例如，初中化學要講授天平的構造及使用，音樂課要講授鋼琴的彈奏和使用，物理和化學課要講授實驗裝置和原理，生物課要講人體結構等，其中天平、鋼琴、實驗裝置、人體模型等的相關知識都應該屬于教材內容范疇。傳統紙質教材如限于篇幅不能包括這些內容，就得提供整體或分解后的掛圖、圖片供學生觀察和學習使用。從這個角度來看，數字教材中提供的數字化工具，不但具有掛圖功能，而且可以突破靜態圖片的局限性，提供從局部到整體的三維展現，甚至還能讓學生直觀感知測量、演奏、拆解和組裝、完成實驗、驗證結果正確性的過程，從而為他們進行實際操作打下基礎。因此，從本質上說虛擬化數字工具是教材內容的形象化展現，它們已經與教學內容緊密地結合在了一起，能夠幫助學生理解所學知識。從這個意義上來說，它們就是數字教材不可或缺的部分，只是這些工具同時還具有其他教學功能而已。如英語語音測評工具是將課程內容（錄音）、教學方法（人機對話）、學習評價（智能測評）集于一體的智能化工具；利用這一工具既有利于知識獲取，也有利于知識鞏固和訓練，還能進行自我測評等，也就是說能很好地滿足課程標準對教材的設計要求，因此類似的智能化工具也應屬于數字教材的一部分。

當然，有利于學生學習的數字化工具有很多，任何類似工具都可以內嵌在數字教材中作為數字教材的組成部分嗎？不難想到，那樣的話也是不符合教材定位的。這就產生了數字教材的工具邊界問題。

1.4 教學信息化要求導致功能邊界問題

教材是教育、教學的依據和基礎。這不僅僅表現在內容上，在學習方式和教學方式上，教材同樣要起到引領作用[13]。在傳統教學中，紙質教材是基礎材料，教師可用以完成基本的教育、教學工作。但傳統紙質教材的局限性也很突出，如一般它是讀、寫分離的，教材上可寫的空間有限，學生只能把自己的感想、需要記錄的內容單獨寫在筆記本上；而為了知識的連貫性及方便比對，很多時候需要把紙質教材內容也抄錄到筆記本上；學生課下復習時，則需要一邊翻看教材，一邊翻看筆記。這種形式不利于學習者集中精力學習，既影響知識吸收效率，也影響學習效果。

互聯網、智能手機等信息技術改變了人們的生活習慣、消費習慣，同時也改變了大家的教學習慣。中小學數字教材在信息化教學環境中的作用具體表現為基礎資源、基礎應用、基礎連接和基礎服務四個方面[14]。也就是說，同紙質教材的功能與作用類似，數字教材應該是信息化教育教學的依據和基礎，包括的內容和工具要能夠滿足基本的信息化教育教學的需要。目前，信息技術和教育教學已經到了深度融合階段，數字教材提供的基礎功能更要能支持常態信息化教學。比如，數字教材應該具有基礎的批注功能、筆記功能，從而有利于學生隨時利用數字化手段將自己的感悟寫下來。考慮到在用信息化手段教學時，會經常將內容進行個性化重組，因此支持將數字教材內容進行結構化編輯加工、重組以及演示也應成為數字教材的必備功能。如果失去類似基礎功能的支持，數字教材就只是數字化資源，本身容易形成類似紙質教材的封閉體，與信息化手段深度融合也就容易成為一句空話。

當然，數字教材只是教材，不應成為教學平臺，因此也不能要求它滿足所有復雜信息化教學場景的需要。數字教材提供的必要功能，要體現它在信息技術和教育教學深度融合背景下的基礎作用。

2 中小學數字教材建設中的邊界確定

教材不僅僅是“事實”的“傳輸系統”，還是政治、經濟、文化活動、斗爭及相互妥協等共同作用的結果，是真正由人們根據自己的真實興趣構思、設計和創作出來的[15]。教材的意識形態屬性特別強，其建設在我國屬于“國家事權”。紙質教材的管理與審核已經有了一整套成熟的機制，國家相關文件也給出了一系列具體要求；而數字教材目前還只是“參照管理”的相關要求[16]。那么，這是否意味著數字教材內容界定、審核等要完全依照紙質教材的方式呢？從以上對數字教材邊界問題產生的原因辨析可以看出，這種做法既不必要，也不可能。如果用傳統紙質教材的特定管理方式來框定數字教材，勢必將把它窄化為紙質教材的“載體數字化”或“資源數字化”版本，而無法形成真正意義上的“數字教材”。如此，信息技術只是教學內容的載體，其互動化、個性化、情景化、便捷化的本質特征和優勢無法發揮；但后者才是數字教材相較傳統紙質教材更有價值的地方。所以，數字教材的開發要將信息技術的特征充分體現出來，要能夠與時俱進地滿足新時代的新要求。從這個意義上來說，數字教材要由原來教育教學的“核心資源”向“核心應用”轉變，理想情況下：對教師而言，數字教材是一個教學環境；對學生而言，數字教材是個人的學習環境。當然，如何合理地確定數字教材的內容邊界、工具邊界、功能邊界等，將對其發展產生深遠影響。

2.1 落實課程標準要求為先

要求決定邊界。中小學數字教材作為相應課程標準在信息化教學環境中具體化的主要載體，首要的是須充分體現課程標準的要求。《義務教育課程方案（2022 版）》對教材編寫有一些明確要求，如“教材編寫須落實課程標準的基本要求，基于核心素養精選素材，確保內容的思想性、科學性、適宜性與時代性”，要“創新體例，吸收學習科學的最新成果，強化內容間的內在聯系”“加強情境的創設和問題的設計，引導學習方式和教學方式的變革”“充分利用新技術優勢，探索數字教材建設”[17]等。

限于載體的局限性，紙質教材在呈現方式、情境創設、教學及學習方式的指導及學科間內容的關聯等方面，能做的非常有限，而且即使做到了內容的前后關聯、縱向聯系，相關的檢索與綜合應用都是不方便的。但是數字教材可以更好地滿足有關的要求，也就是利用數字技術可以很好地突破紙質載體的局限性。比如在呈現方式上，數字教材可以分層次、多維度地呈現教學內容，將一些注釋類的內容放在更低的層級，只有在用戶需要時再進行呈現；數字教材可通過增加必要的功能工具和交互操作，來引導教學的流程或者展示學習路徑；數字教材還可以利于語義識別及智能推薦技術，建立內容間的內在聯系等。課程標準對于教材的一些具體要求，都可以通過不同的技術手段在數字教材中用合適的形式體現出來。這也就是說，中小學數字教材在開發的過程中，內容、工具、功能等的邊界確定，首先要參考課程標準的要求來進行確定。

2.2 體現教材本質屬性為重

教材的本質屬性是教學性，很多學者對此進行了系統論述。趙占良認為，從學生學的角度看，教材具有興趣激發和活動指導功能、學科展示和內外銜接功能、思想引領和思維訓練功能、總結拓展和學業評價功能；從教師教的角度看，教材應當具有教學依據功能、資源提供功能、教法指導功能、評價支撐功能[18]。國外有學者認為，教材具有喚起學習欲望的功能、提示學習課題的功能、提示學習方法的功能、促進學習個性化和個別化的功能、鞏固學習的功能，提供信息、引導教學、激發學習動機、保證教學效果、協調其他材料、合理利用時間的功能[19]。數字教材是教材，因此也需提供類似功能，是教學內容、教學方法、教學手段及教學策略信息的載體。而且，作為信息化環境下教科書的數字教材，應該具有與角色和場景匹配的支持功能。學習的有關功能如活動及實驗指導操作功能、學科內容的3D 及AR 展示功能、思維訓練、拓展和評價功能；教學有關的功能如資源提供功能、教學方法和手段支持功能、教學評價支持功能。數字教材要遵循教材的本質屬性及其基本，在充分利用信息技術特點的基礎上，突出教材意識，使數字教材成為“教材”而非“資源”或“教學平臺”。在數字教材建設中，要充分考慮其教材屬性，資源、功能、工具建設要追求基礎性、示范性及標準性，不能過于追求資源量大或功能齊全。

2.3 課堂教學實施為本

課堂教學是教育教學的主陣地。數字教材不同于普通電子書，核心任務是滿足信息化環境下課堂教學的需要。同時，它也要為實現線上、線下深度融合及個性化學習提供必要的功能支持。《中小學教師信息技術應用能力標準（試行）》指出，在應用信息技術優化課堂教學、轉變學習方式時，要“設計有效實現學習目標的信息化教學過程”“根據學習目標科學設計并實施信息化教學評價方案，并合理選取或加工利用評價工具”[20]。標準中雖然沒有對數字教材提出明確要求，但是數字教材作為信息化教育教學的基礎，應提供基礎必備條件。紙質教材是傳統教學的基礎，教師可以用它完成基本教學。同理，數字教材應該具有同樣的功能，可用以完成基本的信息化教學，也就是可以用“數字教材教學”。培生提交的教育擴展標準EPUB for Education（EDUPUB），擴展內容有如下幾個方面：（1）支持在文本內容基礎之上增加交互測評式內容，支持在教材頁面上完成測評，并給出評價，給出相應的交互規范等；（2）增加頁面內容訪問控制屬性以滿足教學需求，即可以給某些特定內容設置可見條件；（3）支持對拆分的離散內容的識別，教材內容實現模塊化，教師也可以將不同教材的章節進行個性化再組織；（4）支持可共享教學交互腳本的嵌入，如一些特殊的學習交互或學習工具；（5）支持頁面注釋，數字教材支撐系統應支持注釋的呈現，而且注釋系統支持復雜的公式等數據輸入，給教師的教學提供提示等[21]。這些擴展很好地利用了技術優勢，使得數字教材能夠非常好地突破紙質載體的局限，從而更好地滿足教育教學的需要。完成課程標準要求的教學實施是數字教材設計的根本出發點，能夠支撐基礎的教學實施是數字教材設計的主要依據之一。當然，信息化環境下的教學基礎支持和傳統教學基礎支持還是有本質變化的。信息化環境下的教學基礎支持既包含內容方面，也包括功能工具方面如畫筆、內容組織、內容順序演示、頁面局部縮放等。正如我們可以獨立利用紙質教材完成一節課的基礎講授一樣，使用數字教材也要能在信息化環境下不依托其他第三方軟件完成一節課的基礎講授。數字教材的內容、功能、工具建設都要針對教學實施去進行。

2.4 審核管理護航

我國的教材政策要求教材“凡編必審”“凡選必審”“管建結合”，以落實國家事權[22]。其中，如何做好數字教材的審核、管理是一個非常關鍵的問題。紙質教材信息是平面的，所有內容都印刷在紙面上，審核者逐字逐句閱讀即可對全部內容進行審核；所以紙質教材只需要“人審”即可。然而，數字教材的審核管理方式不能完全照搬紙質教材的相應機制。它的信息結構是立體的，需要逐層點擊閱讀才能完成內容審核。另外，數字教材提供操作交互功能及智能評判功能，需要審核操作流程、交互效果及智能評判結果；所以數字教材的審核難度高于紙質教材的審核，不是靠簡單的“人審”就可以完成的，需要“人審”+“機審”。但是，不管數字教材設計得多復雜，其基本內容應該是固定、可審的，也就是說數字教材的多層級結構、交互及智能評判功能不應成為數字教材審核管理的障礙。有人認為，用戶自由輸入內容的交互方式由于輸入可能性太多，是“不可審”的。這種認識可能存在誤解。實際上教材內容和用戶輸入內容并不都需要審核管理：前者需要審核管理；后者則既不需要也不太可能。這一點就像紙質教材無需審核、管理用戶在教材頁面上書寫的內容一樣。還有一些研究者提出，智能評判不能放在數字教材上，因為審核不能窮舉所有的可能答案來驗證評判是否正確。這個想法還是未脫離紙質教材的審核模式，是基于“人審”來考慮的。實際上，人不能做的可以借助程序來做。那么，數字教材的審定管理與紙質教材可以有哪些方面的不同呢？第一，分角色審核。不同于傳統紙質教材，數字教材與對應的教師用書及圖冊可以一體化設計開發，使用時根據用戶角色提供對應內容，這樣數字教材審核必須分角色審核內容。第二，功能和交互審核。功能及交互的應用在數字教材中是沒有邊界的，但不同角色、不同學段提供什么樣的功能與交互是有邊界的。“可用”不等于“適合”。比如讓低年級學生用文字輸入交互方式可能就不適合；連線、涂色等交互方式通常更適合低年級學生使用。第三，機器審核。通過程序審核數字教材中人力無法審核的內容。比如，檢測教材中所有的交互連接是否正確，檢測教材中的智能評判有無錯誤等。當然，不管什么角色、什么內容、什么功能和怎樣交互，審定要依據《中小學教材編寫審定管理暫行辦法》的相關條款。教育主管部門作為教材審核管理部門，在數字教材審定管理上要與時俱進，起正向的導引作用，鼓勵新技術尤其是能夠反映科技發展趨勢的技術應用于數字教材，護航教育信息化的發展。

3 中小學數字教材相關標準制定現狀與建議

相對于紙質教材來說，為數字教材制定的國家標準數量還很少。目前只有2022 年5月發布的《數字教材 中小學數字教材出版基本流程》《數字教材 中小學數字教材元數據》《數字教材 中小學數字教材的質量要求及檢測方法》。這三個標準都只是國家推薦標準，而且都是數字教材基礎規范性標準。對數字教材開發具有明確指導、規范作用的標準還缺很多，比如數字教材的形態標準。目前數字教材形態各異，不同出版社的數字教材采用不同的技術標準，用不同的閱讀器打開，彼此間不能通用，造成極大的安全隱患和資源浪費，也給使用者帶來很大不便。又如數字教材交互技術及人工智能應用標準。交互及人工智能技術應用于教材是教育與技術深度融合的重要標志，也是數字教材不同于紙質教材的重要體現。什么樣的交互及人工智能技術可以用在哪個階段，需要有比較明確的規范。相關技術應用要以滿足學生的身心發展為前提，避免純技術取向，為此需要制定標準規范來約束其應用。完善的國家標準也是確定數字教材邊界的基礎工作之一。

4 結 語

數字教材是信息技術作用于教育的重要體現，是數字教育出版中的重要課題。數字教材能突破傳統紙質教材的知識體系線性、結構單一的局限，使得知識體系向三維、結構多元的方向發展。數字教材研發是一個綜合了現代教學理論以及互聯網技術的高度集成的過程。教材要真正實現“數字化”還有很長的路要走，需要解決一系列技術、理念、安全、管理等問題，需要不斷出臺相關標準來規范技術手段、交互方式及更新機制，比如規定開發語言，限定交互層級。教材的高度政治敏感性要求數字教材要絕對安全，建立可靠的防網絡攻擊及防篡改保護系統，數字教材的開發者和研究者需要不斷地進行教學研究和學習，厘清數字教材在培養學生能力上及教師教學中應起的作用，以教育的初衷作為出發點，合理確定數字教材的內容邊界、工具邊界、功能邊界，并不斷進行中小學數字教材的更新迭代，時刻保持教材內容及形式的前瞻性和與時俱進。