數字教材的開發模式與策略分析

2024-12-22 00:00:00李偉王桂華

傳播與版權 2024年23期

［摘要］文章從數字教材的發展與內涵入手，發現數字教材具有三種開發模式，即“單一產品式”數字教材開發，“統一平臺式”數字教材開發，“知識圖譜式”數字教材開發。基于此，文章提出“科學媒體設計，多元媒體呈現”“聚焦深度參與，多維交互設計”“立足學生中心，多元活動設計”“發揮平臺優勢，提供評價資源”的數字教材開發策略，旨在為出版業在數字教材開發方面提供有益的參考。

［關鍵詞］數字教材；教育出版；融合發展

隨著教育新型基礎設施建設進程持續推進，教材形式經歷了從吟誦史詩、手工抄本到印刷教科書、電子音像教材等的演變［1］。以大數據、人工智能等信息技術為引領的發展浪潮正深刻改變著教材形態，數字教材日益成為教材演進的新趨勢。黨的二十大報告提出，“推進教育數字化”“加強教材建設和管理”，這對教育數字化和教材建設作出了總體部署。數字教材是數字時代的新型教材形態，是院校開展智慧教學、推動教學變革、強化人才培養的核心載體。

目前，國內外學者對數字教材進行了全面的研究，取得了較為豐碩的成果。然而，一個顯著的現象是，盡管基礎教育領域對數字教材的研究較為集中，但在高等教育和職業教育領域，學界對數字教材的定義卻未能達成一致，對其與電子書、數字課程等概念的界限模糊不清，同時也缺少對數字教材開發方法的全面系統研究。針對數字教材的建設，相關主體需要先明晰其內涵、特征及優勢，進而探索有效的開發模式與策略，確保數字教材能具備師生所期望的富媒體展示、多維度交互及數字智能化等特性，以滿足數字時代對高素質人才培養的需求。

一、數字教材的發展與內涵

（一）數字教材的發展歷程

數字教材形態是隨著信息技術的發展而演變的。胡畔等提出，數字教材經歷了靜態媒體數字教材、多媒體數字教材和富媒體數字教材三種發展形態［2］。同時，教育出版融合發展的過程也是教育出版數字化轉型的過程。教材數字化轉型經歷了網絡課程、新形態教材、電子圖書、數字課程、數字教材等發展階段［3］。其中，電子圖書是紙質教材的復制與再現，其本質是紙質教材的數字閱讀形式，而非真正意義上的數字教材；數字課程本質上是課程，內容多以視頻為主，缺乏完整的圖文知識體系，因此也不屬于真正的數字教材。

數字教材是數字時代的新形態教材。有學者認為，新形態教材是一種開放動態的連續體，這個連續體的一端是紙質教材的簡單數字化，另一端則是集授課視頻、教材文本、學習資源、考評環節于一體的超級開放課程［4］，從左端到右端，教材的動態性、交互性特征逐漸明顯。江波等提出了智能教材的概念，認為智能教材是以深度交互、學習畫像和自適應為主要特征，為學生提供個性化學習、評價和規劃等服務的智能化數字教材［5］。基于此，數字教材可被定義為隨著信息技術發展而持續發展的一種教材形態，永遠處于動態發展過程并逐步朝著智能化、個性化的方向發展。

（二）數字教材的內涵分析

狹義的教材觀認為，教材就是教科書。廣義的教材觀認為，教材即教學材料，主要指依據教學大綱和教學實際需要為教師、學生選編的教科書、講義、講授提綱、參考書目、圖片、教學影片、唱片、錄音、錄像以及計算機軟件等。《職業教育教材管理辦法》也指出，教材配套的音視頻資源、圖冊等也是教材的組成部分，教材的內涵越來越趨向廣義。

數字教材（Digital Textbook）又被稱為數字化教材，也有學者將其稱為智能教材、全媒體數字教材、互動式數字教材等。教育界對數字教材的認識一般是廣義的。黃榮懷教授指出，數字教材即以數字形態存在、可裝載于數字終端閱讀、可動態更新內容、可及時記錄交互軌跡的新型學習材料［6］。陳桄等認為，電子教材是“一類遵循學生閱讀規律、利于組織學習活動、符合課程目標要求、按照圖書風格編排的電子書或電子讀物”［7］。鐘啟泉提出，數字教材是“集合了教科書、靜物畫、動畫和影片等多種表達方式（多媒體）的信息形態的教材”［8］。還有專家認為，數字教材構建了一個數字化的教學與學習環境，是“內容+平臺+終端”的集合體，是專為特定教育或學習目標設計的數字技術開發成果，包含有系統的知識內容、教學/學習工具，以及具備這些元素與設備、服務的綜合系統［9］。從教育出版的角度，毛芳、李林等指出，數字教材是以課程教學知識內容為基礎，利用多媒體技術呈現，依據教學活動需要整合各類學習資源，并按一定標準封裝正式出版的以及通過互聯網傳播的用于課程教學的數字內容產品［3，10］。由此，筆者認為對數字教材的認識需要把握以下三點。第一，數字教材的本質仍為教材，需要承擔與紙質教材相同的基礎性和核心性功能，在數字化教學體系中占據核心位置［11］。第二，數字教材是一種運行在數字平臺上的新型教材，應支持手機、Pad等各類終端，是新時代教學育人的載體。第三，數字教材以“內容+平臺+終端”的形式構建了智慧互動教學環境，具有富媒體性、交互性、智能性等特征，在豐富教學內容、創設教學情境、促進師生交互、支持探究學習、推動科學評價等方面具有明顯優勢。

二、數字教材的開發模式

（一）“單一產品式”數字教材開發

該模式指將每本數字教材都作為一個獨立產品進

行開發，開發流程一般基于ADDIE模式，即分析（Analysis）、設計（Design）、開發（Development）、實施（Implementation）和評估（Evaluation）五個階段。黃榮懷等提出，電子教材開發過程包括需求分析、學習設計、媒體開發、作品發布四個階段。康合太等針對第二代“人教數字教材”提出的“教學分析、產品設計、制作開發”三段式開發流程，以及“教學內容、系統架構、教學軟件、用戶界面”這四個測試維度，均為該路徑的標志性體現。該模式具有明顯的優勢。第一，功能設計針對性強，更能契合教學需求，版式和風格設計也更能符合主題內容呈現需求。第二，功能開發只需要以本教材需求為主，開發周期相對較短。同時，該模式的劣勢也非常顯著。第一，無法實現批量教材開發，營銷模式較為單一，無法滿足用戶多品種采購和多場景應用的需求［12］。第二，平臺功能設計普適性較差，其他教材復用可能需要進行二次開發。綜上，該開發模式在科目相對固定的基礎教育領域較為適用，對教材品種繁多的大中專院校而言，其適用性相對較低。

（二）“統一平臺式”數字教材開發

該模式是一種基于標準化平臺的數字教材開發模式，即基于教育教學的共性需求對平臺進行正向的設計和開發，涵蓋協同編校系統、教材編輯器、閱讀器、互動教學系統、運營平臺等多個關鍵組件，并基于此平臺進行數字教材的規模化開發。該模式尤其適合教材種類繁多的大中專院校。一方面，數字教材平臺依據數字教材出版的普遍需求進行設計，能夠適配多數數字教材的出版與教學需求，展現較高的成本效益。另一方面，基于“云服務+云終端”服務模式的數字教材平臺不僅能提供數字化教學內容和資源，更能提供一個支持互動學習、學情分析、教學管理的智能教學應用系統，從而助力教學管理數字化。

（三）“知識圖譜式”數字教材開發

基于知識圖譜的新型教材是一種采用文字、圖畫、色彩、音頻、視頻、VR、游戲等“多模態”表達元素，以超鏈接、網狀結構編排和組織內容，通過“服務器+PC、Pad、智能手機、電子書等設備”的形式進行發布并使用的一種新型教學內容生產、發布及應用的出版模式［1］。基于知識圖譜的數字教材除了具備內容多模態化呈現、支持廣泛學習場景及大數據分析學習行為等特點，其核心優勢是在于其獨特的知識組織方式。它通過算法收集現有學科中的概念、事實、故事、理論等實體及其相互關系，形成各學科知識融合、聯通的知識圖譜組織體系，打通了現有教材、課程、學科的邊界，還能支持教師對知識資源的重新混編（Remix）［13］。基于知識圖譜的智能教材能夠構建知識點間的關聯與層級結構，實現知識的智能檢索，確立知識技能與問題解決過程的先決條件與對應關系，并能自動分析學生能力水平與知識結構的聯系，從而將靜態數字教材轉化為具有自適應性的教材［14］。知識圖譜在數字教材建設中的應用必將對知識體系建構、個性化學習路徑拓展、自適應學習能力培養、精準教學評估、資源個性化推薦、學習效率提升等方面產生積極的影響。我們需要正確認識知識圖譜的價值，加強知識圖譜在數字教材建設中的應用，將“知識圖譜式”的數字教材開發與“統一平臺式”的數字教材開發進行有機融合，以構建更為個性化的數字化學習環境。

三、數字教材的開發策略

自2021年起，人民郵電出版社（以下簡稱“人郵社”）開始啟動對數字教材的研究與實踐探索。基于上述“統一平臺式”數字教材開發模式，按照教育部“可聽、可視、可練、可互動”數字教材建設指導思想，人郵社開發了青藍云數字教材平臺，并以此為基礎面向各類院校提供數字教材出版服務。截至2024年9月，青藍云數字教材平臺已出版100多種數字教材，服務全國70多所高等院校及職業院校。青藍云數字教材平臺不僅提供圖文結合的知識體系，還配備了多元化的教學資源，并開發了互動教學系統以支持在線互動教學，顯著優化了數字教材的學習體驗，同時為院校教學模式創新帶來了新機遇。基于實踐探索，筆者認為數字教材的開發策略包括以下幾個方面。

（一）科學媒體設計，多元媒體呈現

支持多元富媒體內容的嵌入和直接訪問，實現知識的數字化呈現是數字教材區別于紙質教材的核心優勢。要想獲得與紙質教材同等的地位，數字教材必須要為學生提供高聚焦性、高質量的資源［15］。在數字化時代，學生更傾向于觀看圖片、視頻、動畫等一些能夠直觀表征和易于理解的內容，這類內容容易激發他們的學習動機和興趣。因此，在圖文知識體系的基礎上，數字教材開發需要進行科學的系統化教學設計，采用音頻、視頻、動畫、VR/AR等多種方式呈現學習內容，促使學生多感官參與認知建構，進而提升學習效果。同時，富媒體技術的成熟使得多媒體內容從單向呈現向交互體驗發展，數字教材設計需要充分發揮富媒體技術及移動終端設備的優勢，以實現學生與教材內容的雙向交互。此外，在富媒體資源的設計與開發中，出版社需要把握兩點原則。第一，媒體設計要秉持科學性原則，避免技術至上傾向。針對一些難以理解的抽象理論，出版社要運用媒體技術強化內容展現效果，讓媒體成為提升內容表現力、促進學生吸收知識的強化工具。例如，出版社在編程類數字教材開發過程中，可采用視頻形式展現編程語言撰寫步驟；在電路類數字教材開發過程中，可采用動畫形式呈現抽象原理，幫助學生理解；在航空類數字教材的開發過程中，可采用VR技術來講解飛機的內部構造及重要零部件拆解組裝過程。第二，富媒體資源的量應以滿足教學目標為宜，避免過度堆砌而增加學生認知負荷，確保每項媒體資源均精確滿足教學目標需求。

（二）聚焦深度參與，多維交互設計

交互性是數字教材的重要特征。數字教材突破了紙質教材師生交互的時空束縛，有利于構建以學生為中心的互動學習模式。隨著數字化社會的到來，行為主義學習觀的式微與社會建構主義學習觀的興盛是時代發展的必然［8］。基于建構主義的學習理論認為，個體知識是建構而來的，個體學習需要從知識獲取走向認知參與和創造。因此，一個支持深度參與及多維交互的學習環境變得必不可少。青藍云數字教材平臺提供了人機互動和人人互動的相關功能。人機互動即學生與內容界面、媒體元素的互動，如術語釋義（氣泡）、高亮/劃線、批注、書簽、筆記、交互圖像、搜索等交互功能，還包括在線測試、即時反饋、實踐操作（如虛擬仿真實驗和編程實踐）等深度交互方式［5］。人人互動即師生、生生在平臺創設的筆記區、討論區、答疑區等協作交流的過程，如青藍云數字教材平臺具備個人筆記公開、班級筆記公開等功能，支持分類閱讀和檢索班級筆記和教師筆記，并能引導班級成員針對相關議題展開討論，進行頭腦風暴和思維碰撞，進而達成一定程度的群體智慧學習效應。

（三）立足學生中心，多元活動設計

數字教材既是教材，也是學材。當前，數字教材的開發存在活動要素缺失、活動設計與學習內容相關度低、缺乏引導、可操作性差等問題［16］。因此，出版社強化多元學習活動的設計至關重要。基于學習金字塔理論，學習活動包括閱讀、視聽、示范等被動學習型活動，以及小組討論、實踐等主動學習型活動。在吸收型學習活動方面，為了聚焦知識的理解和掌握，青藍云數字教材平臺設計了內容閱讀、音/視頻觀看、拓展閱讀等學習活動。在實踐活動方面，為了促進學生主動構建知識意義，青藍云數字教材平臺增添了筆記、高亮/劃線、書簽、測試、實訓等功能。而一些更高層次的學習活動，如生產、寫作、繪制等，基于現有的技術手段，學生無法在線上環境完成，青藍云數字教材平臺傾向于引導學生在線下完成并在線上進行分享，如完成一個網頁的制作、撰寫一篇調研報告等。在聯結型活動方面，一是與教師、同學的聯結，二是與已有知識的聯結。針對前者，青藍云數字教材平臺具有主題討論和課堂測驗功能，支持互動教學。針對后者，青藍云數字教材平臺提供知識關聯工具，助力新舊知識融合學習。具體到某一本數字教材，學習活動的設計需要遵循三個原則。第一，相關性原則。學習活動設計應緊密圍繞學習目標進行，并將學習目標分解為可操作的子任務，便于組織和實施。第二，互動性原則。學習活動的設計應鼓勵學生與教材內容、同學及教師的互動，提升其參與度。第三，科學性原則。學習活動的設計應遵循學習科學原理和認知發展規律，從簡單到復雜，從具體到抽象，逐步引導學生構建完整的知識體系。

（四）發揮平臺優勢，提供評價資源

基于大數據技術和算法，數字教材能夠全方位記錄學習數據。例如，青藍云數字教材平臺能夠記錄學習時長、學習進度、學習任務完成情況、作業/考試成績等數據，并能夠智能生成學習報告，幫助學生進行自我監控。同時，該平臺還支持教師查看班級學情報告，幫助教師精準了解學生知識掌握的情況，并為教學調整提供數據支撐。隨著數字教材智能化程度的提升，該平臺還能根據上述數據形成學生畫像（包括學習偏好、學習習慣、學習特征等），為后續的自適應學習和智能資源推送奠定基礎。基于上述青藍云數字教材平臺的相關功能，數字教材的開發需要出版社在充分理解上述功能的基礎上，從教材策劃階段就充分考慮數字教材課堂應用涉及的過程性教學評價的需求，并提供所需要的內容、資源及評價工具。一方面，出版社要了解數字教材的教學應用支撐課程評價的原理，據此構建科學的教學評價體系。另一方面，出版社要加強數字教材配套題庫建設，為用書教師和學生提供豐富題庫資源，支撐其開展個性化教學評價。

四、結語

數字教材是數字時代的新型教材形態，是教材發展的必然趨勢。數字教材不是數字和教材的簡單疊加，而是技術與教材深度融合的產物。數字教材要想真正應用于課堂教學，成為院校數字化教學的核心支撐，其關鍵在于科學的開發模式和策略。一方面，數字教材是教材，其內容撰寫和審校都需要嚴格遵守教材管理辦法；另一方面，數字教材開發需要充分發揮平臺優勢，為院校教學創設豐富多元的、以學生為中心的數字化互動教學環境，讓數字教材真正成為教學改革和新質生產力發展的助推器。

［參考文獻］

［1］郭文革，黃榮懷，王宏宇，等.教育數字化戰略行動樞紐工程：基于知識圖譜的新型教材建設［J］.中國遠程教育，2022（04）：1-9.

［2］胡畔，王冬青，許駿，等.數字教材的形態特征與功能模型［J］.現代遠程教育研究，2014（02）：93-98.

［3］毛芳，李正福.我國高等教育數字教材發展的現狀、問題與對策［J］.出版參考，2023（05）：11-16.

［4］黃明東，藺全麗，李曉峰.高校新形態教材的特征、發展態勢與建設路徑［J］.出版科學，2022（02）：32-39.

［5］江波，杜影，顧美俊.智能教材研究綜述［J］.開放教育研究，2022（03）：39-50.

［6］黃榮懷.數字化教材、大數據測評未來學習要構建智慧教育新生態［EB/OL］.（2022-04-05）［2024-10-15］.https：//m.gmw.cn/baijia/2022-04/05/1302883197.html.

［7］陳桄，龔朝花，黃榮懷.電子教材：概念、功能與關鍵技術問題［J］.開放教育研究，2012（02）：28-32.

［8］鐘啟泉.從“紙質教材”到“數字教材”：網絡時代教材研究的課題與展望［J］.教育發展研究，2019（06）：1-7.

［9］龔朝花，陳桄.電子教材：產生、發展及其研究的關鍵問題［J］.中國電化教育，2012（09）：89-94.

［10］李林，林巍，陳葉，等.對數字教材建設的認識與思考［J］.中國編輯，2021（05）：58-61.

［11］康合太，沙沙.數字教材建設的探索與實踐：以第二代“人教數字教材”為例［J］.中國電化教育，2014（11）：80-84.