随着新时代人才培养目标的变化，未来教育必定朝着智能化、个性化、多样化、协同化、集成化的方向发展。为了在新形势下更好地应对随之而来的挑战，教材在内容和形态上亟待改革。需充分发挥信息化“生动、直观、形象”和互联网信息的共享性、长存性和易升级性的优势，把教材内容和课堂教学从过去简单的“舞台剧”变成声光电效果齐聚的“大片”，使传统教材的静态纸质版通过合理利用音频、视频、虚拟现实等效能，帮助学生理解、消化和吸收，提高学习兴趣和效率，使学生成为真正的“主角”，实现个性化成长和全面发展。

材料学科是众多高校的重点学科之一，专业点多、学生数量大，目前国内开设材料类相关专业的本科院校有400余所，一流学科建设点数量居首位。本文旨在通过了解国内材料类学科新形态教材的出版规模、方式、发展趋势和存在的问题，探讨材料学科新形态教材的形式、标准与模式，提出进行传统领域新形态教材建设的规划思路，构建材料类专业基础课程群新形态教材的规划方案，给出可供参考的建设方案。

新形态教材是指在传统纸本教材中嵌入数字化内容的教材，更宽泛地说，新形态教材可以指所有有助于课程教与学的数字化内容与资源，如纯电子教材、在线课程等课程数字资源。文章针对国内正式出版的新形态教材中数字资源的配套情况、在线课程资源、在线教学资源平台等现状进行调查和分析。

针对材料学科的7个主要专业，全面分析2017—2022年出版的约270种材料类本科专业教材中新形态教材建设情况，对材料类专业现有新形态教材的数字化资源的配套方式、内容安排、使用方式等进行分析，具体如下。

（1）材料类新形态教材处于起步阶段。调查发现，材料类专业现有新形态教材数量较少，数字化内容配套表现较为明显的仅有17种，仅占调查教材总体数量的6.3%，其中2019年1种、2020年6种、2021年11种、2022年30余种，有逐渐增加的趋势。配套数字资源的教材，多为专业基础课与专业核心课较为经典的教材，例如《金属材料学》《无机材料科学基础》《材料性能学》《X射线衍射理论与实践》《高分子加工》等。

（2）数字资源的获得方式比较统一，多为二维码形式。数字资源的呈现方式一般为微信扫描二维码形式接入链接、扫码播放视频、扫码阅读、扫码下载、扫码在线答题等形式，见表1。使用手机扫码直接获取数字资源的形式操作简单，贴合学生的使用习惯，但易受到手机屏幕大小和手机容量的制约。出版者使用这种形式，可限制数字资源的不当流传，便于版权保护。

（3）数字资源的内容形式多样，作为纸质教材的补充。数字资源内容的类型主要包含：在线慕课链接、讲解短视频、拓展阅读、演示动画、彩图、英文朗读、实验视频、AR结构模型、工程案例资料、在线习题、答案解析、思政内容等。现有新形态教材只有极少量提供了多种形式的数字资源，例如把讲解视频、彩图、案例、演示动画、习题等内容有效融合到一本书中。多数教材一般包含以上1～2项内容，教材中仅有少数几个二维码。部分教材仅提供在线课程的链接或仅提供习题答案或者拓展阅读等资源。还有部分教材的二维码仅用于展示额外的图片与文字内容，主要作用为节省纸质书的版面，或者展示黑白图书无法承载的彩色图片。此种形式的数字资源主要作为纸质教材的补充和增值。

（4）数字资源的质量参差不齐，在内容选择和设计上需要提升。各书中的数字资源，在内容质量上参差不齐。从内容价值来说，需要投入较多时间和精力来制作的高质量数字化资源较少。例如，模拟动画较少，而教师授课视频、彩图、拓展阅读文字资料较多。书中的数字资源从清晰度、流畅度等方面来说，差异性较大。部分数字化资源不够清晰，链接稳定性不够，播放流畅度差。拓展阅读内容在版式设计和适用性等方面需要提升。部分数字内容的接入操作繁琐，需要读者操作多个步骤以后才能到达内容，使用体验较差。

（5）数字资源存在著作权等问题。调查中发现，部分数字资源不是原创内容，例如扫码播放中央电视台的节目内容或者来源于其他网站的视频，没有注明出处和作者。这类资源存在侵犯著作权的隐患。但是从另一个角度说，对于这类有较高权威性和参考价值的社会资源，如何解决其著作权和授权问题，使优质的社会资源成为教材中可合理使用的资源，成为一个重要课题。

根据以上新形态教材的出版，文章调研了主要出版社的教材数字化平台，了解各出版社数字化平台的现状、规模，材料类教材的资源状况和开发路径、发展规划等。

从调研结果整体来看，各个出版社依托特色学科的历史沉淀，各具发展特色，如化学工业出版社重视在线题库的开发与SPOC形式的在线教育平台建设、清华大学出版社形成五位一体的数字产品矩阵等。参与材料类专业高等教材出版的几家主要出版社，其数字平台上的材料类专业数字资源数量均较少，只有少数几个品种，各大出版社的平台并未建立全面的或是完整的专门针对材料类专业的在线数字化资源平台。

对于各专业的数字资源，学生日常接触较多的是在线课程。相较于新形态教材，在线课程因起步较早，政策引导、支持到位，其建设较为丰富，除了教育部在线课程平台以外，各高校均建设了在线课程平台。因此，文章调查了解了不同层次和级别的在线课程平台，以五种重要基础课为例，针对材料类专业国内在线课程建设情况进行了调查分析。

（1）在线课程选择性多，展示了不同学校的教学方式和优势。在国家级和全国性的在线课程平台上，一门课程可查询到多个在线课程。这些在线课程由不同的高校建设，反映了国内高校不同的教学层次和教学特点，例如材料分析测试类课程，在中国大学慕课网上可查询到的在线课程见表2。

在线课程多为优势高校建设，或者为某校的重点课程和优秀课程，在教学讲解上各具特色、可圈可点、参考性很强，可作为学生课堂学习后很好的补充，有助于学生随时随地学习，查漏补缺。但由于同类在线课程较多，部分课程的学生参与率较小。

（2）在线课程中需提升高质量可视化内容。在线课程多为教师讲解视频，多配套教学PPT和在线题库，在高质量的可视化数字内容方面，如2D和3D动画、虚拟仿真等，较为欠缺。另外，由于著作权等限制，在线课程不能像线下班级教学那样，在数字资源的选择上不受著作权限制，不能广泛自由地选择优秀资源进行演示，部分演示内容反而不如线下课堂教学形式丰富。

综合前述调研结果，材料类学科现今新形态教材存在的主要问题如下。

（1）现有新形态教材品种少，但有逐年增加的趋势。

（2）材料类专业传统优秀教材大多尚未进行新形态教材建设。

（3）教材中的数字资源有限，比较零散，且品质不高，内容多为MOOC和文本内容。高质量的模拟动画、视频和VR等内容较为缺乏，数字化内容数量有限，表现形式单一。

（4）在线课程建设较多，部分在线课程使用率低。同类在线课程资源未能共享，造成一定的资源浪费。在线课程中同样缺乏高质量可视化内容。

（5）教材中数字化内容质量参差不齐，缺乏审核与监管。

（6）各主要出版社的数字化平台中，材料类专业的数字化资源建设均较少，只有一两家出版社有少数几个品种，未成规模和气候。

材料学科作为独立的学科发展历史约六十年，现今正以蓬勃的势头在社会中发挥越来越多的作用，在各国的未来科技规划中新材料板块成为浓墨重彩的部分。同时，材料学科与生物、信息、能源、环境等多学科的交叉越来越深入，促进了多学科的快速并行发展。为此，材料类专业新形态教材的建设模式必须满足新时代人才培养的需求。新形态教材不仅需要体现传统的经典理论与技术知识体系，还需要不断与时俱进，更新创新性知识，如人工智能、材料基因工程等，重构知识体系。

（1）材料类教材的多学科交叉性，其教学理念为厚基础、宽口径、重交叉，这使得材料类专业的教学内容更加庞杂。除了必学的数学、物理、化学等基础学科知识以外，所学习的内容跨越机械、热能、电子、生物、建筑、化工、环境等多个学科，且需要与这些学科较为深度地融合。而纸质教材篇幅的限制，使得材料类专业知识的交叉性和互链性难以体现，数字化形式的新形态教材有望更好地体现知识的丰富性、交叉性和交联性，更有助于学生理解复杂性。

（2）新形态教材不仅是纸质教材的电子化，而且还包含抽象原理概念的具象化、三维化和动态化，把传统的纯文字和二维图片转化为知识点的多资源化，以更加活泼、易懂的方式呈现给学生。材料类学科兼具理科和工科特点，理科知识抽象的内容需要可视化的教学，以帮助理解。例如，材料类基础课程教材中很多抽象、晦涩的概念与原理，需要以具象和动态的图像来阐明，以便于学生能快速掌握相应的知识。工科知识中的实用技能和操作，需要实际工程案例的演示和现场模拟等。

（3）科技发展快速，知识更新快，数字化内容可实现实时更新，使教学内容体现时代性和前沿性，突破纸本教材更新慢的局限。

（4）新形态教材打破时空的限制。教与学可以不再受到时空的限制，教师和学生不再只限于面对面授课。学生的学习时间更加自由，也可满足终身学习的需要。

新时代下学生的学习角色在变化、学习习惯在变化。互联网技术使知识的获取更加简单和方便，例如，学生从传统的知识被动接受者和单一渠道学习者正在转变为知识的消费者、参与者，甚至是知识的共同创造者；又如，学生传统学习是跟随教师的上课进度来系统学习，现在以学习时间碎片化和知识碎片化的重构建立系统化的知识。这就要求教材知识的呈现形式也随之发生变化，以满足学生新形势下的学习需求。因此，通过结合互联网技术和信息技术，构建以信息技术为支撑的教材新生态，建设高质量教材体系，有利于提升教育品质。

教材融进信息化元素，不仅便于学生的获取，也有利于教师课程教育资源的共享。不同教师之间教学水平存在差异是毋庸置疑的，如何快速提升我国材料类教师的整体教学水平，是当前与未来急需解决的问题。通过优质数字化资源教材的打造，使优秀的数字资源能有效地实现全国材料类教师的共享，能够快速提升整体的教学水平，可在一定程度上解决教育资源的不平衡性，同时也推动教师主动适应互联网、大数据、人工智能等新技术变革。

本文通过158份教师调查问卷和2 572份学生调查问卷，分析了师生对教材数字化内容的接受程度、对数字化内容的形式需求、对数字化质量的要求和使用行为，并征询其在建设方式和方法上的建议等。两份调查问卷结果及分析如下。

（1）教师对教材数字化内容的接受程度高。调查中，80%以上的教师在课堂上使用过数字化教材进行教学，认为所有课程教材均需配备数字化内容；67%以上的教师，在选用教材时，认为配备数字化资源是重要的影响因素；多数教师认为，数字化资源可以辅助教学，但不能完全依靠数字化资源。

（2）教师对数字化内容的形式和内容需求明确。在调查中，在提供的数字化内容的类型选项中，教师对演示动画、授课PPT、重难点讲解视频的呼声较高，结果详见表3。部分教师对演示动画、虚拟仿真、VR技术、实验操作视频、典型案例、课程前沿内容等数字化资源提出了具体需要。

多数教师认为，数字化内容需要更多形式和不同的难易程度，以适应不同学科的学生使用。数字化资源需具有准确、丰富、有趣、启发、直观、可视、便利、易操作等基本要求。

教师最期望的教材形式是“完整的纸本教材+辅助数字化内容”，占比高达73.42%。对于数字化内容的提供形式，手机扫码观看、网站下载和手机扫码下载三种形式中，没有表现出明显的倾向性。

（3）教师针对数字化内容的建设形式，提出了一些非常有建设性的建议：在数字化资源建设方面，需要加大立项支持；各校的数字化资源能实现实名认证，进行共享和学习；数字化内容后台使用者可以纠错、更新等。多数教师对承担数字化资源建设的意愿较低，认为难度大、政策支持力度不够。教师对数字资源由权威专家制作还是由出版社以及其他机构制作，没有给出倾向性，一般认为能用即可。多数教师认为，高质量的数字化资源，需要专家、数字资源制作公司和出版社多方位合作才能开发出来。

（1）学生对教材数字化内容的接受程度高。学生课后使用数字化资源进行学习的占比高达86.35%，大多数学生更倾向于使用“纸质版+数字化资源”的形式进行学习。

（2）学生对数字化内容和形式的需求分析如下。

学生期望教材配套提供的数字化内容类型见表4，可以看出，对重难点讲解视频、授课PPT、课后习题参考答案、演示动画、在线习题的呼声较高，超过50%。

学生最欢迎的教材形式是“完整的纸本教材+辅助数字化内容”，高达68.51%；其次是“精炼的纸本教材+配套的数字化内容”，占比51.32%。

对数字化内容最佳的提供形式呼声最高的是手机扫码二维码观看，其次是网站下载。

本文基于新形态教材存在的问题，结合新形态教材的现状和师生需求分析，明确专业数字化平台的建设目的和原则如下：首先，要明确新形态教材的定位。根据师生需求的调查问卷，新形态教材的服务对象是高校师生教学，因此在建设内容上，不能以全面取代课堂教学为目的，而是作为教师课堂授课的服务素材和学生课堂学习后的辅助自学素材。在教师需求方面，提供教师需要的优质数字化资源和题库等；在学生方面，辅助学生的预习和课后自学帮助，如提供重难点的解答和自测以及互动疑难解答，解决师生最后一公里的学习和提升。其次，新形态教材中的数字资源应集中学科优势资源，共建共享。宜形成国内统一的权威平台，有针对性地共建资源，遴选现有优秀资源，解决现有问题；同时共同建设现今尚稀缺的高质量数字化资源，如高品质动画、系统的题库、有效的学习辅助工具等。在后期的使用和维护中，实现共享、交流、更新和互动。

根据前述调查分析，本文从建设平台、建设形式、建设方法等方面提出新形态教材的建设规划和路径。

新形态教材不是单独的一本教材，或者一个独立的数字化资源包，是在考量整个专业的教学系统安排的基础上，由无数个资源包组成的一个有序的大系统和平台，资源之间互相协调、互相链接、自主成长，才能从根本上服务整个专业的全方位的教学。宜建设集中统一的数字化平台，集中丰富优质的资源，然后再依托此数字化平台，个性化定制新形态教材，以满足不同层次和特色的教学需求。为有利于新形态教材的建设，需要建设两类材料类专业教学辅助平台。

（1）建设课程在线教学资源平台。在线教学资源平台，区别于在线课程以及分布于纸本教材的零散的数字化资源，是出版社与教学团队需紧密合作，建设适合于材料类基础课特点的，包括对纸本教材、教学视频、动画、案例讲解、最新科研动态等加工和整理的多维立体的优秀资源集合的出版平台。充分发挥多媒体的众多优势，整合、重组更多的内外资源，以适应跨媒介融合发展的新态势，不断完善和开发教材建设的数字化产品、丰富新形态教材形式与内容。此外，读者/学生也可以向教师和平台提供素材、贡献案例等，在更广泛的维度实现教学互动，教学相长。统一的课程在线资源平台建设，再加上长期、有效的维护，可为课程师生提供全过程的教学辅助和服务，实现更有效的学习和获得途径。

（2）实践教学平台。在传统教学实验课的基础上，增加现场实践教学，在课堂上开展紧扣教学主题且趣味性强的教学实验，这就要求设计高质量的实验形式和教具。数字化教学平台或虚拟实验平台，再配合课堂的演示实验和教具，可提升教学效果和学习兴趣。

新形态教材建设形式不是简单的数字化教材，而应是在教材建设之初，将纸质教材与数字化内容进行一体化设计，纸本和线上资源做好深入规划和布局，在出版时做到有机结合，两者之间互为补充、相得益彰，使之达到1+1>2的效果。

（1）纸质教材系统完整，内容紧扣教学基本要求，涵盖教学的主要内容，依然是教学的基础，因此，应继续打造精品纸本教材。

（2）数字化内容、网络信息等是纸质教材的补充、拓展以及形式的多维立体化，利用大数据等信息平台，立足于相对独立完整的知识点，进行教学资源、素材的重整与完善，尤其针对纸质版教材存在无法具象描述重要知识点、设备内部构造、工艺流程、实验进程等先天不足之处，对内容进行多媒体化，可以发挥其独特的作用和功效。

（3）纸本与数字化融合。在实施上，做到课本内容与数字化内容的无缝衔接，通过二维码等形式，合理安排纸本内容与线上平台数字化内容的融合，实现课本与在线平台的无缝交叉与互动。

（1）应建立共建共享机制避免重复性建设、鼓励基础性和探索性建设。多校携手共建的组织方式既能实现资源的立体共享，又可以充分吸收各高校教学成果和特色。由各高校材料类专业教学经验丰富、教学水平高超的教学名师、优秀学科带头人跨校、跨区域联合组建编写团队。制定有关系列教材的数字化、立体化、规范化建设编写纲要和实施细则，确保材料类基础课新形态系列教材质量。

（2）材料类基础课教材应体系化共同建设，形成内容互链、形式统一的数字化资源体系。在资源形式上，可以“模块整合”模式进行建设。首先使专业内容分解成独立的模块化知识点，围绕模块化知识点，建设形式多样的数字化资源，汇总到数字化平台中。在数字化平台中，不同的知识点组合为不同的课程模块，不同的课程构建为课程体系。模块化建设符合互联网和智能化发展的趋势。在建设中以模块化分解建设任务，使建设目标明确化，建设任务小量化，方便遴选合适的建设人员，跟踪建设进程和结果。在后期的使用过程中，模块化建设方便数字化平台中资源的检索、选择与整合，可方便地选择不同模块化的内容组成适合不同高校培养方案的学习系统和适合不同学生的学习方案，实现真正精准定位的新形态教材的定制、印刷、出版、使用。

编写新形态教材比编写纸质教材面临更大的挑战，需要编写教师能力水平的提升和大量精力的投入，各级教育部门应该在政策与资金上予以支持。各级部门在新形态教材的教材建设规划、教材立项以及管理服务体系等方面给予更多的政策性支持，对新形态教材的建设成果给予政策性的认定。

各级教育部门可结合专业教学改革实际，制定新形态教材建设规划。分批次组织院校和行业企业、教科研机构、出版单位等联合开发深入浅出、图文并茂、形式多样的新形态教材。充分发挥高校在教材建设中的主体作用，以及专家与行业组织的重要作用。