科技与出版, 2023, 42(2): 62-68 doi: 10.16510/j.cnki.kjycb.20230221.003

融媒之光

我国数字教材建设与应用的路径探析

曾斌, 刘海溧

人民邮电出版社有限公司,100078,北京

摘要

数字教材是教材进化的重要方向,是顺应数字时代学习方式变化和教学改革的必然趋势。如何认知数字教材,正确认识数字教材与纸质教材的关系,发挥数字教材的价值,更好地支撑院校教学过程数字化改革是教育出版面临的核心任务。文章通过梳理数字教材的内涵与发展脉络,对数字教材的核心特征进行分析,提出数字教材建设与应用存在的问题及对策建议。

关键词: 高校数字教材 ; 高等教育 ; 数字化转型 ; 知识深度建构

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曾斌, 刘海溧. 我国数字教材建设与应用的路径探析. 科技与出版[J], 2023, 42(2): 62-68 doi:10.16510/j.cnki.kjycb.20230221.003

随着互联网和信息技术的发展,数字中国建设逐步深入,各行各业都在进行数字化转型,教育行业也不例外。党的二十大报告提出要“推进教育数字化”,全国教育工作会议提出要“实施国家教育数字化战略行动”。教育数字化转型已成为我国教育改革发展的战略主题,高校课堂教学模式和教学组织发生了巨大而深刻的变化,线上线下混合式教学成为高校教学新常态,这势必对教育出版提出更高的要求。《教育课程教材改革与质量标准工作专项资金管理办法》[1]提出要“开展数字教材等新形态教材的研发、试点和推广”;《普通高等学校教材管理办法》[2]提出要“组织建设信息技术与教育教学深度融合、多种介质综合运用、表现力丰富的新形态教材”;《“十四五”职业教育规划教材建设实施方案》[3]提出要“推动教材配套资源和数字教材建设,探索纸质教材的数字化改造,形成更多可听、可视、可练、可互动的数字化教材”。

在高等教育和职业教育领域,数字教材是新形态教材的组成部分,是未来教材建设的重要方向。作为教学内容的载体,融合信息技术的数字教材在教育教学的作用和地位日渐突出,已然成为高等教育教材改革的重要方向。2022年4月,国家首批中小学数字教材标准颁布[4],为国家治理数字教材提供了支撑,为出版单位保障数字教材质量提供了参考。新时代背景下,正确认识数字教材的内涵和核心特征,积极探索推进数字教材建设的路径,为院校教学提供更加丰富的数字化教学资源,是教育出版在信息化时代的核心任务。

1 数字教材的概念与发展脉络

数字教材是信息化时代教材的新形态,清晰认识数字教材的内涵与发展脉络有助于我们更好地定位数字教材在教育出版中的价值,更好地推进数字教材的建设与应用。

1.1 数字教材的概念

我们首先需要明确一下教材的概念。教材是指根据教学大纲和实际需要,为师生教学应用而编选的资料或者材料,如课本、讲义、练习册、录音、录像资料等。数字教材是教材的新形态,目前数字教材的形态非常多,如电子教材、数字(化)教材(教科书)、全媒体数字教材、智能型数字教材、智慧教材、智能型数字教材系统等。黄荣怀教授认为,数字教材即以数字形态存在、可装载于数字终端阅读、可动态更新内容、可及时记录交互轨迹的新型学习材料。[5]李林等指出,数字教材是以课程教学知识内容为基础,利用多媒体技术呈现,依据教学活动需要整合各类学习交互、学习工具等要素,并按照一定标准封装正式出版的,通过互联网传播的用于课程教学的电子图书。[6]从上述2个典型定义分析来看,前者指出了数字教材的3个典型特征,即数字终端装载使用、动态更新、记录交互轨迹,偏重广义的新型学习材料;后者则偏重狭义的数字教材,从内容、呈现、传播渠道等多个方面进行定义,认为数字教材需要正式出版且具备交互机制、学习工具、多媒体教学内容等元素。

1.2 数字教材的发展脉络

随着数字信息技术、媒体技术、网络技术的发展以及与智能终端的融合,数字教材出现并呈现阶段性发展的形态与特征。[7]从技术介入的深入程度看,数字教材经历了资源数字化、工具通用化、教材平台化3个阶段。[8]从媒体多样性和交互性的角度看,数字教材经历了静态媒体数字教材、多媒体数字教材和富媒体数字教材3个阶段。[9]随着互联网和媒体技术的发展,数字教材逐渐发展出多媒体、富媒体形态,乃至向着教学平台、教学系统、教学数据库的规模不断延展。[10]

在高等教育和职业教育领域,数字教材尚未进入教材采购的视野,是作为纸质教材的配套资源存在的。王润等提出了数字教材与纸质教材关系演进的四大阶段[7]:1.0数字教材是电子音像教材,仅仅是教学内容的承载介质发生了变化,是纸质教材的从属配套;2.0数字教材是镜像电子书,与纸质教科书的内容完全相同,是纸质教材的异路模仿;随着多媒体技术的发展,3.0数字教材能够整合运用多种媒体手段创设教学情境并实现一定的互动,是纸质教材的有效延伸;4.0数字教材与纸质教材是协同配合的关系,整合内容、终端和平台服务,立体化地与纸质教材形成协同配合的关系。李林等指出,数字教材类型包括新形态教材、以纸质教材为蓝本的数字教材、脱离纸质教材的数字教材(如慕课等)。[6]也有其他学者将新形态教材称作“互联网+数字教材1.0”,将纯数字化的数字教材称为“互联网+数字教材2.0”。

本研究认为,数字教材不是纸质教材的简单数字化,而是教学内容、富媒体教学资源、学习工具和技术平台的有机整合,是运用数字化技术和思维对教材建设进行重构和升级的产物。数字教材与纸质教材配套使用,能够支持信息化环境下的教学、测评和管理等。数字教材的本质是教材,关乎国家人才培养质量,应该具备教材的基础特征。因此,我们不宜将其内涵过分泛化。数字教材需要遵循正规出版流程,遵循教育教学规律,符合人才培养方案、教学计划和教学大纲的要求,具备完整的知识体系和图文内容,符合教材管理办法规定的教材“编审选用”标准。在当前的阶段,数字教材应与纸质教材协同配合,共同为院校信息化教学、开展教学改革和教学模式创新提供支撑。

2 数字教材的核心特征

数字教材是内容与技术相融合的新型教材产品,其本质是教材,教育教学属性是其核心价值所在。笔者认为,数字教材具备如下3个核心特征。

2.1 富媒体性和交互性:支撑学生自主/个性化学习

(1)富媒体性。得益于数字媒体技术的发展,数字教材能够突破传统教材图文表格的单一呈现方式,创新应用图文、音频、视频、动画、虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等富媒体形式呈现教学内容,实现教学内容的“情景化、仿真化、形象化”,能够有效创设教学情境、丰富学生感官体验、降低认知负荷,还能够激发学生的学习兴趣,有效提升学习效果。

此外,数字教材能够根据教学目标的不同设计不同的媒体呈现方式,从而更高效地实现教学目标。教育目标分类学将不同领域的教学目标分为多个层次,如认知领域的教学目标从低到高分为知识、理解、应用、分析、综合、评价。对于知识层次的教学内容,其学习要求偏重了解和记忆,采用图文即能达成教学目标;对于理解层次的教学目标,一段设计精良的演示视频要优于纯图文……以此类推,对于应用、分析等高层次的教学目标,需要学生学会应用所学知识来分析并解决具体问题,这时嵌入一个编程实训练习或者布置一个案例分析试题就是最佳的教学方式。对于重点和难点部分,甚至可以设计不同形式的媒体呈现方式,以满足不同学习风格学生的学习需求,保证自主学习效果。

(2)交互性。数字教材能够融合人机交互、互动交流工具等,支持教师与学生、学生与学生之间的互动交流,提升学习的参与感。胡畔等指出,数字教材能够充分利用终端设备的功能特性,实现学习者与媒体资源之间自然丰富的人机交互,提升学习者的沉浸感、参与度和资源黏合度。[9]以某数字教材编辑软件为例,其交互设计类型包括全景图、自由拖拽、下拉内容、弹出内容、图表、网页超链接等多种形式,还能够根据用户操作提供及时反馈,创设了游戏化的学习体验,极大促进了学生自主学习的效果。基于媒体标记语言、脚本控制语言等技术,数字教材使得学生能够通过点击、输入答案、触控屏幕(如长按)、传声器输入、做笔记、提交作业等各种学习方式,交互的维度和即时性大大增强,极大提升了学习的互动性和参与感。人民卫生出版社数字教材还嵌入了专业词典功能,学生在学习时能够随时练习复杂的专业英语词汇的发音。有些数字教材还能够实现英文发音矫正练习并智能化评分,弥补了传统英语教学的短板。此外,数字教材还能够提供社区交流、笔记交流等功能,允许教师和学生进行实时互动,也允许不同学习者之间的互动交流,营造积极的学习氛围。

2.2 多元教学活动设计:赋能教师高效教学

数字教材是教学内容和教学活动的载体。传统的纸质教材更多是呈现教学内容,在教学环节和教学策略发挥空间不大,即便使用同一本教材的班级,其教学效果也会因授课教师的教学设计、内容演绎和授课水平而呈现较大差异。而数字教材能够基于平台支撑,将内容呈现和教学活动设计一体化融合,覆盖教、学、练、测、评等核心教学环节,形成有效的学习闭环。一些原来无法呈现在纸质教材的教学环节,如操作演示、实训教学、课中测验、课后作业等都能够成为教材的组成部分,为授课教师备课和上课提供教学策略指南和教学路径指引,有效保证了课程目标的达成。

教材形态的变化是媒介技术发展、教学理念革新的必然结果,反过来它又成为促进教学理念革新和落地的推动力。[9]基于SECI的知识创新模型指出,知识学习需要经过信息接收、小组讨论、建构创新、内化反思4个阶段[11],从而实现从知识到知识建构的学习环节设计,这充分说明了教学活动设计的重要性。戴尔经验之塔理论指出,要在被动学习活动的基础上设计主动学习活动,让学生成为学习的主体。因此,数字教材的优势不仅体现在纸质教材的富媒体化及学科知识的认知学习上,更体现在以纸质教材为核心,以能力发展为目标的知识建构支持上。[11]数字教材可以提前将这种教学策略和教学环节融入教材建设,设计笔记、讨论、练习、测试、作业等主动学习活动,帮助学生完成从知识到能力的建构,能够有效促进课堂教学从讲授型向交互型、共创型转变。

2.3 智能化技术平台:引领教学模式创新

平台是数字教材建设的基础设施,与数字教材的内容建设密不可分,数字教材的很多教学功能、互动特征都是平台赋予的,脱离数字教材,很多教学功能和教学环节的支撑将不能成立。数字教材运行在各类数字终端,呈现方式包括网页、客户端、App等,越来越具有智能化和平台化的属性。通过“内容+平台+数字终端”,数字教材能够较好地支撑院校课堂教学的改革和创新,使得翻转课堂、混合式教学等成为可能。融入更多智能元素的智能型数字教材系统必将成为数字教材的未来发展趋势。

翻转课堂等混合式教学的设计需要设计线上和线下学习的时间分配问题,还需要将线上和线下教学做融合设计,而数字教材平台能够支撑各类数字教材的媒体呈现和系统运行,并通过各类功能设计和辅助学习工具嵌入,支持学员智能学习。此外,数字教材平台具备教学管理和数据服务的功能,能够记录学习行为数据、分析并进行可视化呈现,为教师后续教学安排提供数据支持,为教学评价带来革命性变化。知识图谱及大数据分析技术的综合应用也使得教学资源的智能个性推送成为现实。如高等教育出版社的《植物学》2.0数字教材就通过与测评系统的关联互通,支持学生进行诊断性、过程性、总结性等教学评价,有助于教师全面了解学习效果。此外,还设置讨论功能供学生之间讨论和教师解答。[12]有研究者指出,数字教材的内容过滤机制完全是基于互联网的,包括算法机制和社交机制[13],前者基于数据挖掘技术分析学员的学习行为数据为其推送知识,后者则可以分析同班级、同学科、学同一门教材的学生的数据信息,从而进行个性化学习内容推荐。

3 数字教材建设与应用存在的问题

综上,数字教材对于院校数字化教学改革的核心价值毋庸置疑,也是国家教材建设的重要方向。然而,数字教材的建设与应用需要持续优化,各个环节需要鼎力配合、协同提升。目前,数字教材建设进展缓慢,在课堂教学中的应用也存在很多问题,距离高校教学对高质量、互动性数字教材的需求尚有不小的距离,主要表现在如下方面。

3.1 数字教材建设缺乏开发标准和规范

目前国家推出的数字教材的标准和规范是针对中小学领域的,缺乏对于高等教育、职业教育数字教材的政策指导性文件、建设标准和规范。2022年4月,全国新闻出版标准化技术委员会发布了中小学数字教材的相关规范和标准,包括《数字教材·中小学数字教材出版基本流程》《数字教材·中小学数字教材元数据》《数字教材·中小学数字教材质量要求和检测方法》,要求数字教材“凡编必审”,以落实教材建设国家事权,这充分证明了国家对数字教材在内容和技术两个方面进行规范的重要价值。《深化新时代教育评价改革总体方案》也指出,“完善教材质量监控和评价机制”,此项要求同样适用于数字教材。

从教材内容的层面来看,与对纸质教材的要求一致,数字教材需要具备严谨的知识体系和结构,数字教材的媒体形式和教学功能日益丰富,其包含的多媒体资源、交互功能、测评练习等内容也需要相应的建设规范和质量标准来进行规范和约束。从技术支撑的层面来看,保证数字教材“可听、可视、可练、可互动”的数智化学习体验,是非常关键的,决定了数字教材可否在教学中被广泛使用。国家智慧教育公共服务平台已汇集了各类数字化资源,未来数字教材也会成为其组成部分,这就需要统一的开发标准来确保数字内容的有效对接,实现优质教学资源的便捷共享。此外,数字教材开发与应用标准的缺失势必会导致数字教材的审核缺乏依据,迫切需要推出数字教材的建设标准、规范及相应的内容质量要求和审核办法,为加速推进数字教材建设奠定基础。

3.2 数字教材建设的实践探索有待加强

数字教材的建设包括两个层面:一是数字教材的内容研发;二是数字教材的平台建设,包括阅读器、阅读支持功能、教学支持功能、教学管理功能等模块。周启毅指出,当前数字教材功能设计不够完善,设计比较单一、扁平,只是对传统教科书进行简单的数字化,缺乏优质的数字化教学资源。[14]要创作出优质的数字教材,使之在课堂教学中发挥主流作用和支撑价值,就需要一支懂内容、懂技术、懂交互的专业研发队伍。目前,高等教育出版社、人民卫生出版社、国家开放大学等都开发了数字教材。以高等教育出版社为例,其数字教材的研发包括产品策划、版式设计、功能设计、内容审校和技术审核、阅读器和平台建设等环节[13],这些是由一支专门的团队协同配合而完成的。然而,我国大部分数字教材研发机构尚没有建设一支专业化团队来从事本工作。在平台建设方面,有些机构已建立了自己的数字教材平台,而更多则是使用专业的制作工具完成和运营,如苹果公司的iBooks Author、北大方正的飞翔工具、蓝墨的数字教材制作工具等,他们各有自己的封闭系统来支持数字教材的建设、管理和发行。较之中小学的数字教材,高等教育、职业教育领域的学科门类和课程繁多,各机构都需要结合课程内容开发特色学科教学工具,形成具有学科特色的数字教材云平台。然而,平台研发的困难也是现实存在的,现代的智能型数字教材系统需要具备知识结构图谱化、资源组织系统化、学习数据可视化、学习管理智能化等形态特征,技术含量较高,开发技术复杂且成本高昂,想研发出理想的数字教材平台难度较大,在一定程度上制约了数字教材的发展。

3.3 数字教材建设与应用的多方协同机制尚不完善

在数字教材的建设和应用方面,教育主管部门、院校、教育出版机构尚未探索出一套有效促进的协同工作机制,极大制约了数字教材的建设和应用。首先,政府部门缺少对数字教材的监管,缺乏对数字教材准入、出版、发行资质的管理和数字教材审定、选用的要求。其次,院校的教学管理、学分政策等缺少对数字教材应用和认定的规则,教师尚未掌握基于数字教材开展教学的模式和方法。当前,教师对数字教材的应用层次不高,“为何用、何时用、如何用”的综合能力均需要提升。相关研究指出,数字教材教学应用行为集中在多媒体呈现、作业提交等浅层学习上,讲授型课堂仍十分普遍,未能实现学习的深度交互、主动参与和有效建构。[11]最后,教育出版机构缺乏院校师生数字教材应用场景及教学需求的调研,对于数字教材内容设计、功能开发如何满足相应场景的教学需求尚需进一步深入。

4 推动数字教材建设与应用的对策

4.1 加快研制数字教材开发与应用标准

为了大力推进数字教材实践探索的深入,建议教育主管部门加快研究制定高等教育、职业教育领域数字教材的开发与应用标准,为数字教材建设实践探索提供指导性规范,保证数字教材的开放、兼容、跨平台应用对接等应用问题。参考中小学数字教材的标准体系,高等教育、职业教育的数字教材标准也应包括出版流程、元数据标准和内容审核与检测办法3个方面。(1)在出版流程方面,相关部门可以参考沿用传统教育出版的流程、“三审三校”制度,再结合数字教材的核心特点来优化制定,提高审核的精准性。(2)在元数据标准方面,相关部门一方面可以参考借鉴中小学数字教材相关标准,另一方面还可以延续使用目前已有的各类教学资源建设标准如SCORM标准、中国网络技术标准CELTS、精品课程建设标准等来制定。(3)在内容审核与检测办法方面,一方面,相关部门应落实教材管理办法的相关要求,同时需要考虑一线教师开展课堂教学对数字教材的需求以及学生专业知识和技能学习的需求;另一方面,还需要重点研究如何对数字教材及其复杂的媒体形式、教学功能、交互性内容等的机器智能化审核和检测,以满足教材“可编可审”的本质需求。

4.2 加强数字教材的内容研发和平台建设

建议教育出版机构、院校、社会机构等协同配合,或在教育主管部门的支持下,加强数字教材的内容研发和平台建设。综合国内学者的研究来看,教育出版机构应组建由课程专家、教学设计专家、作者、编辑团队与技术开发人员组成的数字教材研发队伍,基于纸质教材的体系化内容进行一体化的设计,以体现数字教材的核心特色。以人民邮电出版社数字教材建设实践为例,主要体现如下5个方面的核心优势:(1)实现全景内容呈现,以图文知识体系为框架,以教学目标和内容分析为基础,综合利用多媒体技术、富媒体交互技术等,实现教学内容的富媒体呈现,提升内容的表现力和学习体验。对于重难点内容还可以尝试应用多元化方式开展知识解构,帮助学生达到教学目标。(2)增强交互学习体验,融合人机交互、学习辅助工具等教学功能,支持教师与学生、学生与学生之间的交流互动,提升学习参与感。(3)支持多元泛在学习,创设基于各类学习终端的智能学习环境,支持“时时可学、处处能学、人人皆学”,满足不同学习场景(正式学习和非正式学习,课下自主学习和课后复习)的学习需求和教师教学的需求。(4)实现“教—学—练—测—评”一体化的功能设计,融合设计阅读/观看、写笔记、实训练习、互动测评、作业提交、拓展阅读、主题研讨等多元教学活动,形成有效学习闭环,支撑完整的教学环节。(5)搭建智能化支撑平台,实现数字教材的建设、内容把控和质量审核、出版发行,实现数字教材的管理、分发销售、数据分析等必备功能。同时,平台的大数据分析、知识图谱等技术也能够实现数字教材的用户数据记录、分析及资源的智能化推送,实现院校智能化教学跃迁。

4.3 探索数字教材建设与应用的协同机制

为了更好地促进数字教材的建设与应用,笔者建议从如下几个方面加强对数字教材建设与应用的协同机制的探索。首先,教育主管部门需要主导开展数字教材建设与应用相关课题研究,联合院校、教育出版机构、社会机构等共同参与,进行数字教材建设标准和规范的研究、数字教材研发出版的试点探索,总结数字教材建设的有效经验和应用模式,积极推动不同专业领域数字教材建设的经验分享和实践交流,共同促进数字教材的建设与应用。其次,院校要积极开展基于数字教材的混合式教学研究,积极总结经验提炼模式,制定相应的教学管理和学分管理政策,同时联合教育出版机构积极组织培训和学习活动,帮助广大高校教师提升应用数字教材开展教学的能力,形成“以建促用、以用促建”的良性循环机制。最后,教育出版机构需要积极参与教育主管部门的研究课题,成为数字教材建设应用的推动者,与各院校协同配合,加强数字教材内容和平台开发,加强数字教材教学应用模式研究及总结推广,给广大教师应用数字教材进行课堂教学提供模式参考及可借鉴的范本。

5 结语

教育数字化转型为传统教育出版带来了新的机遇与挑战,数字教材建设是教育出版机构贯彻落实教育数字化战略的必然选择。教育出版机构需要加强理念更新,抓住教育数字化良机,以院校教学需求为基础,加快推进数字教材内容及平台建设,引领教材建设的智能化升级,推动院校教育教学过程的数字化,从而实现从内容供给到内容资源平台一体化的教学服务,以构建新型竞争力,实现教育出版高质量发展。

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