1、课程与教学2023 年第 3 期(总第 315 期)FORUM ON CONTEMPORARY EDUCATION一、引言数字教材是当前教材建设的重点领域,是新时代教育教学改革的重要内容,也是加快推进教育现代化、建设教育强国的关键支撑1。在现代信息技术、数字智能技术广泛介入教育领域的背景下,数字化教育逐渐受到教育领域乃至社会各界的关注,数字教材作为数字化教育发展的重要内容,已然成为教学中不可或缺的一部分,它不仅为学生提供了更加丰富、多元化的学习体验,也为教师提供了更多的教学工具和资源。随着智能技术的快速发展,数字教材的呈现方式、学习体验以及对于学习效果的影响也发生了巨大变化。因此,需要对数字教
2、材在智能时代中的发展和应用进行深入探讨,厘清数字教材从无到有、从低级到高级的发展过程及其显著变化,明晰其开发趋势和应用前景,为进一步发展提供有益的思路和启示。二、智能时代数字教材的嬗变逻辑在信息时代盛行的阶段,中小学数字化教学环境和资源不断普及,作为教育教学的关键要素和载体,教材不断与信息技术相结合,催生出丰富多样的数字教材形态2。但是,由于受技术水平、人类认知水平等的限制,数字教材并未得到较好的优化。随着大数据时代、智能时代的到来,AR*本文系广西教育科学“十四五”规划 2022 年度广西教育科学重点研究基地重大课题“协同融合视域下广西高校课程思政教学质量评价体系研究”(编号:2022JD0
3、9)的阶段性研究成果。智能时代数字教材的嬗变逻辑、价值意蕴及新生样态*张瑞陈岩摘要 以数字技术为依托,融合大数据、信息通信技术的智能时代正以不可阻挡之势迅猛发展。在此背景下,数字教材展现出更加丰富的内容形式和学习方式,在“功能层”“形式层”和“技术层”显现出从单一机械到多元智能形态的嬗变逻辑。在教育教学中可通过构建多样联通的教学资源,打造具身化的学习环境和不断优化软硬件技术来彰显这一知识载体独有的价值。基于对智能时代数字教材的嬗变和价值的分析,研究阐释其在内容-目标自洽、跨学科知识整合、知识创生和构建个性化学评档案层面的新生样态,对于促进数字教材的多元化发展和适应智能时代的教育需求具有重要意义
4、。关键词 数字教材;智能技术;新生样态作者简介 张瑞,南宁师范大学教育科学学院教授,教育学博士,博士研究生导师,研究方向:课程与教学论、教育评价(南宁530000);陈岩,南宁师范大学硕士研究生,研究方向:课程与教学论、教育评价(南宁530000)65DOI:10.13694/ki.ddjylt.20230522.001(Augmented Reality)、AI(Artificial Intelligence)、VR(Virtual Reality)等技术逐渐渗透到数字教材领域,使得数字教材的功能、形式和技术进入了崭新阶段,具体表现为“从辅助到协同”“从单一到多元”“从机械到智能”。(一)功
5、能层:从“辅助”到“协同”在大数据和智能技术高速迭代发展的时代,教育教学的各个要素已深度卷入“智慧”“智能”的热潮,教材作为教与学的重要中介也显现出与以往不同的功能,所以从“传统”走向“数字化”,成为教材开发的努力方向。然而,在数字教材开发的前期,尽管各级各类学校已购置并开发了一系列软硬件资源,但受技术等诸多因素的制约而导致使用效果不尽如人意,数字教材在功能层面往往被视为教与学的辅助手段。除此之外,这一时期的数字教材以计算机为介质,融合了纸质教材的图文内容、音频等多媒体资源,试图呈现生动形象的问题情境,但其具体内容的丰富性和交互性仍非常有限3114,主要表现为学生只能对教材内容进行单向控制,被
6、动地接受知识信息。在此情况下,与学生进行交互学习的媒介依然是传统纸质教材,知识的系统性和明了性是该阶段的数字教材难以比拟的,数字教材形同虚设,从功能而言仅可以界定为“辅助延伸”。随着教育现代化进程的加快和人工智能技术在教育领域的进一步介入,数字教材步入了新阶段。它褪去原有的“辅助”身份,融合大数据、人工智能等前沿技术,形成了依据国家课程标准、面向中小学师生、与传统纸质教材发挥协同教学作用的教材形态。首先,它能够通过清晰直观的呈现方式帮助学生理解学习的重难点,使其学习内容变得生动形象,弥补纸质教材承载知识的平面化、抽象化的缺陷。其次,智能技术所承载的交互技术能够满足学生、教师、家长和数字教材之间
7、的人机交互、人人交互3115,在此基础上形成精准实时的数据记载和反馈信息。最后,数字教材能够利用多方交互过程中产生的教学数据和记录,凭借大数据技术进行学习内容的智能化推送,实现针对性较强的教与学。可以说,此时的数字教材交互性更强、资源更为丰富、技术属性更加明显3119,教学主体能够在使用的过程中舍短取长、择善而从,使其得以协同配合纸质教材的使用,其在教学过程中的地位明显提升。(二)形式层:从“单一”到“多元”在数字教材开发前期,虽然各类知识和教学内容栖身于数字化学习平台,但就知识组织和呈现形式而言,类型较为单一,且这类数字教材与纸质教材的文本几乎接近,多是将遵循社会发展需要和个体身心发展规律进
8、行编制的静态文本换以图片、动画;知识的呈现顺序也大多依据纸质教材固有的顺序,学生在使用这类数字教材的过程中,主要以视听去感受并积累知识。因此,该阶段的数字教材在很大程度上被视为传统教材的“翻版”4。随着大数据时代的到来和智能技术在教育领域的应用,数字教材需要将与时代特征紧密联系的技术融合进来,改变以往单一地转换纸质教材的形式,以更加多元的形式出现在教育教学的全过程。首先,在使用形式层面,数字教材借助智能技术和数字化学习平台,使学习主体在使用的过程中能够感知知识的趣味性和立体化,调动视觉、听觉和触觉等多重感官共同参与知识获取,且不受时间和空间的限制。其次,在知识呈现形式层面,纸质教材的静态知识换
9、以精讲视频、互动游戏、3D 图片乃至 VR 虚拟现实等呈现在学生面前,可激发学生的内在动机,也可满足不同学习风格学生的学习需求。最后,在知识的组织形式层面,数字教材能够打破单学科体系的界限,将不同学科的知识进行有效重组,增强学科间的联系,为培养五育并举、全面发展的人才提供保障。需要注意的是,数字教材对不同学科知识的整合绝非忽略原有的学科逻辑体系,相反是在确定不同学科知识节点的基础上进行资源整合,寻找不同学科知识之间相通的知识“管道”,将知识以点、线的形态呈现给学习者,为学习者提供导航式的学习素材5。(三)技术层:从“机械”到“智能”随着计算机应用的普及,信息技术以其高效、66便捷、互动等特点在
10、教育领域中得以广泛应用,数字教材在此背景下诞生。早期的数字教材多以视频光盘为载体,因此也多被称为光盘课件或 DVD课件。受硬件和软件的限制,其使用方式、读取速度和加载时长等都难以满足使用需求。此外,这一时期的数字教材由于存储量较小、内容和功能相对简单,一般只包括基本的文字、图片、音频材料等,不可避免地缺乏互动和交互的元素,信息技术在当中充当的仅是增加知识呈现形式的一种手段,具有较明显的“机械”特征。伴随着新的数据记载形式和新技术的发展,以大数据和智能技术为依托的数字化教材逐渐替代前期“机械”的数字教材,表现出“智能”的特点。其一,数字教材的载体可以是任何一种数字终端6,无论是在线的还是离线的,
11、无论是电脑、智能手机还是平板电脑,均可支持数字教材的使用。其二,数字教材在功能上也体现出技术的“智能”特性,即不仅可以处理文字和图片,同时也能处理音频、视频等,且能够在多种素材相互结合的基础上实现交互性和统一性。其三,数字教材可以与其他教育资源进行互动和联动,支持多种协作方式,如场景模拟、在线讨论、共享资料等,为学生的协作学习提供技术支持。由此可见,数字教材每一项功能的实现都离不开技术的支持,促使教材与技术深度融合是数字教材开发的重要一环7,数字教材的成长过程必然是教材与技术彼此成就、合作共赢的过程。三、智能时代数字教材的价值意蕴在“互联网+教育”大背景下,我国教育部等六部门联合下发了关于推进
12、教育新型基础设施建设,构建高质量教育支撑体系的指导意见,指出要加强数字资源新型基础设施建设8,推动数字资源的供给侧改革。由于数字教材是一种以数字化技术为基础的教育资源,对其进行价值探讨和意义分析是推动数字教材广泛使用、发挥数字教材高效教学作用的必要前提。本文认为,数字教材的价值意蕴主要表现为借助多样联通的教材资源充实教材的知识性,通过打造具身化的环境凸显学习过程的趣味性和真实性,依托智能软硬件设施优化数字教材的技术性。(一)以多样联通的资源为核心,坚守教材的知识性纸质教材的知识资源多为某一特定学科的定向资源,指向特定知识的学习,其编排主要源于学科知识体系,遵循学科逻辑,从而使学生分门别类地获取
13、知识9。除此之外,纸质教材的内容受纸本的限制,学生和教师很难对其进行修改和补充,相较于丰富的学习资源而言,传统纸质教材的参考范围较窄。而数字教材则恰恰是通过突破内容和时间的封闭性,使教材走向开放联通的知识体系,使其有技术性的同时又不失教材的知识性。一般来说,数字教材的内容往往不是单纯的知识体系,也不会直接照搬原有的学科体系。它要将学科中的各类知识技能、方法、情感等要素按照学生的身心发展规律重新编排,以单元或专题的形式加以呈现,在此基础上把教材、教参、教辅的内容做系统化的整合并将数字技术融入其中10,进行项目教学或现象学习,将知识更加形象、完整、系统地呈现给教师和学生,帮助教师更方便地组织教学活
14、动,提高教与学的效果。但是,作为依托信息技术呈现的数字教材而言,满足以上需求是远远不够的,数字教材不应该是将纸质教材简单地数字化,而应是充分发挥其优势,借助信息技术打破不同学科的界限,使不同学科的知识能够通过“知识管道”进行有效衔接11。基于此,一方面数字教材的价值体现在突破教材资源的壁垒,基于知识进行跨学科的整合,进而实现知识内部的有机联系,培养学生跨学科学习的能力。另一方面,数字教材的构建还能够体现丰富的资源形式,数字教材将图片、视频、音频等各种媒体资源有机结合,这样的学习资源和呈现形式不但方便教师组织教学和学生学习12,还可以激发学生多感官参与,在头脑中建构更为具体形象的知识体系。除此之
15、外,数字教材的产生意味着教材资源拥有了动态更新与扩充的可能性,在这个知识信息爆炸的时代,及时更新有价值的知67识内容对于教育教学具有极为重要的意义。(二)以具身化学习环境为依托,增强教材的趣味性具身认知理论认为身体的状态一定程度上可以塑造人的认知,人的学习过程是身体、大脑和环境交互作用的结果13。基于具身化学习环境开展教学活动便是在具身学习理论基础上发展起来的教学方法,它强调学习必须与身体感官相结合,以此来提升学习效果。于数字教材而言,主要是指通过使用数字教材,将学习内容与实际物体、空间和场景相结合,创造出一种更加真实、直观的学习环境,以此提高学生的学习参与度和兴趣,促进对学习内容的理解和记忆
16、。传统的纸质教材往往以图片、对话的形式帮助学生创设学习情境,增进知识与知识、知识与学生的联系,而这种情境多为复杂抽象的,学生需要通过想象去理解问题情境进而理解知识,这不仅使学习变得烦琐困难,也容易磨灭学生学习的兴趣。数字教材与纸本相比,在创设具身化学习环境方面的优势明显。凭借数字技术和智能技术,数字教材能够通过 AI、VR 等虚拟现实技术提升学习情境的真实感14,使学生沉浸在具体的情境中解决问题。这种具身化的环境具有多感知、高沉浸、深交互、强自主的特性,在此环境中,学生可以在虚拟的学习情境中亲自体验、动手操作、感知与实体物品相同的视觉、听觉乃至嗅觉等多维感受,从而加深对学习内容的理解与记忆,提
17、升学习的情感体验和趣味性。例如,在学习地球科学的课程中,数字教材可以用虚拟现实技术创建一个仿真的地球环境,使学生可以亲身体验地震、火山爆发等自然灾害,纸质教材的平面地球即刻变得立体,学生的课堂参与度和学习兴趣便不言而喻;又如,在学习化学的课程中,数字教材可以使学生观察分子运动的模拟,探究化学反应的过程和原理,摆脱传统化学课堂中教师作为“表演者”,通过做实验得出抽象方程式的教学方式。由此可见,数字教材的具身化学习环境可以为学生提供更加丰富、灵活、互动的学习体验15,激发学习的兴趣和积极性,从而提高学习成效。(三)以智能软硬件为保障,优化教材的技术性从教学功能与实际的教学应用来看,数字教材的软件和
18、硬件支持显得尤为重要。数字教材是使用电子技术、多媒体技术、数据库技术、人工智能技术(AI)乃至虚拟现实技术(VR)生成的电子文档,包含了文字、图片、音频和视频等多种形式的学习资源,并具备在线交互、个性定制和及时反馈等功能。此外,相应的硬件基础设施也不可或缺,如数字教材运行须凭借的计算机、手机、平板电脑等电子设备以及网络环境等。在此类软硬件的保障下,学习者能够全方位、多层次地感知学习环境,实现现实世界与虚拟世界的无缝衔接,使纸质教材难以获得的直接经验和间接知识变得触手可及。随着信息技术的介入,未来将有更多的前沿技术应用到数字教材中,特别是物联网技术、区块链技术与虚拟现实技术,以及已经在移动通讯端
19、逐渐普及的 5G 技术等,它们将促进数字教材与其他系统与平台的兼容,通过不断迭代优化,进一步挖掘数字教材的潜力3。除此之外,如前文所言,借助智能技术建立学习者、学习内容与学习环境三者之间的有效链接,为数字教材的构建和发展提供技术支撑和保障,促进学习者的知识、身体与环境的深度交融,为学生打造真实、具身化的学习情境。但是,相比传统的技术,智能技术更新换代的周期很短,使得该技术长期处于变化之中,这也难免会暴露其不成熟性。例如,数字教材承载了海量的学习资源和信息,使交互和传播变得简便易行,但是如何防止学习者在浩瀚的信息中迷失,如何使学习者在真实轻松的环境中回归数字教材所承载的核心内容,如何为学习者提供
20、安全的网络环境,以防止网络暴力或其他由网络安全导致的问题出现。诸如此类问题,我们必须正视智能技术的“不完美”,这是合理利用它的前提。除此之外,还需不断优化技术平台和各类软硬件,为数字教材的可靠性和稳定性提供强有力的技术保障,使其技术特性在合理使用的过程中得以充分彰显。68四、智能时代数字教材的新生样态数字教材的迭代优化是教育要素变革的重要体现,以纸质教材为蓝本,构建适应智能时代师生教与学的数字教材,是引领教育教学变革的必然选择。鉴于此,本文认为,可从内容、组织形式、知识生成及评价等方面理解数字教材的新生样态,为更加科学、深刻地使用数字教材提供参考。(一)呈现形式持续优化,增强内容-目标的自洽性
21、虽然数字教材融入的技术手段为各方教学主体带来了便利,但数字教材内容的编选不可随心所欲,其最终目的都应指向某一教学目标。然而,部分数字教材却存在着内容与教学目标相偏离的现象,具体有两种表现形式:一种是方向上的偏离,表现为教材内容没有将有效的学习信息传递给学生16,例如,为了呈现更加丰富的内容,数字教材多以烦琐的动画、多维的图像作为知识载体,学生将注意力集中于变化多端的动画或图像,从而难以把握知识的核心和要点;另一种是深度上的偏离,智能技术的加持使得学生更容易理解抽象、繁难的教材内容,但学生在此过程中难免会缺乏对知识的思考,使得本该发生的“发现学习”仍停留在“接受学习”的层面。因此,数字教材的内容
22、在注重知识呈现形式的同时须与教学目标深度融合,增强二者的自洽性,从而避免教材内容游离于教学目标之外。一方面,在数字教材的编选过程中应注意内容与教学目标的契合性,教材内容以向学习者传递有效的学习信息为旨归。通过动态、多媒体的呈现方式将一些抽象度较高的学习内容以具体化的方式展现给学生,合理利用技术手段,为学习者的知识结构提供一个系统的认知框架,避免被知识载体吸引而忽略学习目标。另一方面,数字教材对于知识的呈现最直接的思路是通过直观、形象的方式降低教学内容的理解难度,这种思路下的教材素材固然使学习内容变得易于接受,但教师仍须在此过程中引导学生深入思考解决问题的原理,使数字环境支持下的深层次学习能够真
23、正发生。除此之外,数字教材内容的设计还应该强调以学习情境为依托,通过可视化的方式创设更为多样、仿真的学习情境,使学生能够在具体情境中解决问题,在解决问题的过程中习得经验。(二)教材组织“交叉链接”,注重跨学科知识整合2022 年教育部印发了 义务教育课程方案和课程标准(2022 年版),该方案和标准明确提出应加强课程综合,注重关联,改进课程内容组织与呈现形式,统筹设计综合课程和跨学科主题学习17。这一要求不仅注重各学段知识的纵向衔接,还体现了不同学科的横向配合,增强了课程设置的整体性。教材是课程最直接且直观的载体,以上有关课程设置的革新需借助教材来实现,而在各项技术支持下的数字教材为整体化的课
24、程设置提供了可能和现实条件。教材的一端是界限分明的学科体系,另一端是需要德智体美劳全面发展的学生18。因此,数字教材作为学生与学习内容间的桥梁须发挥必要的衔接作用。基于此,数字教材的一大特点便是能够跨学科整合知识,打破以往封闭式的学科界限,在此基础上及时填充适应时代发展的前沿知识。具体而言,数字教材可以将多个学科知识进行综合,根据不同学段学习者的身心发展规律,将综合后的学习要点以点、线的形式呈现给学习者,借助结构网、知识框架等形式,学习者能够直观地感受不同学科间知识的“交叉链接”19,对于培养解决问题的综合能力具有较大指导作用。例如,于语文教材而言,某一课文或诗文常常反映了特定历史时期的社会、
25、文化和政治背景,数字教材便可在这一节点将语文教材与历史教材融会贯通,借助音频或虚拟现实技术呈现二者相连的知识“管道”,为学生的跨学科学习提供支持。除此之外,在教学应用的基础上,数字教材不断迭代优化,对教材中零散的资源进行系列化整理,形成资源的专题,加以各学科最新的研究问题和成果介绍,构建跨章节、跨学科、与时代发展相同步的认知体系,帮助学生实现自主学习中的总结、提升和强化。69(三)以纸质教材为蓝本,实现数纸耦合与知识创生数字教材是信息技术高速发展且与课程教学结合的产物,具有守正创新的性质20。数字教材与纸质教材相比,有其相似之处,更有所超越。首先,数字教材是一种重要的教材,有着所有教材都应遵循
26、的知识选编标准、使用规范等,数字教材与纸质教材均应根据国家要求与社会发展需要、学生身心发展规律等有目的地选择知识。其次,数字教材是信息化、技术化的直观体现,然而数字教材不是“数字”与“教材”的简单叠加,而是在技术融入的基础上实现意义的超越。在这一超越的过程中,我们便需要以纸质教材为蓝本,明晰数字教材的所为与所不为,客观、理性地对待纸质教材与数字教材的关系,实现数纸耦合,发挥数字教材的最大作用。另外,相较于传统教材,数字教材具有一定的开放性,这便为知识的创生提供了条件。一般而言,数字教材是能够为学生提供帮助其学习的辅助性材料,学生通过这些材料获得知识,在头脑中进行整合处理,充分发挥思维的创造作用
27、,创生出利于其持续性学习的新知识,而不是被动地接受负载于教材之中的固定知识。在具象化的学习环境中,学生可以尝试应用新的数字技术、工具或策略来解决问题,并评估这些方法的有效性和适用性,在此过程中便能够创造出新的解决方法和思路,推动知识的创新。数字教材的知识创生和开放性同样体现在跨学科知识整合的层面,由于不同学科的课程标准对于学生的学习有着不同的要求,因此,以纸质教材的知识逻辑为基础,提取整合不同学科的知识,形成能够帮助学习者综合解决问题的新知识也极为重要。(四)追踪精准适评的教学数据,构建个性化学评档案随着数字时代的到来,数字教育已经成为现代教育的重要组成部分。数字教材作为数字教育的重要载体之一
28、,不仅为教师和学生提供了丰富的学习资源,也为教学评价提供了重要的数据支持。主要表现为,数字教材能够追踪精准适评的教学数据,为学生构建个性化的学评档案,进一步提高学生的学习效果和学习体验。传统的纸质教材由于受纸张物理性的限制,难以实现随时评、处处评的功能,教师对于学生学习情况往往通过单元测试甚至是期中、期末的考试分数来获得。这种现象一方面体现了评价的滞后性,另一方面教师也难以根据每位学生的实际情况给予个性化的反馈信息。数字教材则可以即时收集和追踪大量的教学数据,包括学生的学习行为、学习习惯、学习进度、学习效果等,这些数据可以通过人工智能和大数据技术进行分析和处理,得出对学生学习状态的评价和预测。
29、通过对学生的学习状态和表现进行定量化和可视化的分析,形成时间和空间的纵横对比,根据学生的学习路径和结果构建个性化的学习档案,实现“教-学-评一体化”21。个性化学评档案可以为学生提供更有针对性的教学和学习支持,在应用过程中,对于学习能力较弱的学生,提供更多的辅导和个性化教学支持,帮助他们克服学习困难,提高学习效果;对于学习能力较强的学生,可提供更有挑战性的学习内容和课外扩展活动,满足他们的学习兴趣和需求。总之,数字教材为教学数据的追踪和学评档案的构建提供了重要的数据支撑22,依托学评档案的教学评价,使得数字教材的作用得以充分彰显。五、结语综上所述,在数据驱动教育的智能时代,数字教材的建设和应用
30、对教育发展具有重要的价值和意义。本文通过对智能时代数字教材的嬗变逻辑和价值意蕴的探讨,以及对其新生样态的展望,揭示了数字教材在教育领域的重要性和巨大潜力。数字教材的嬗变使得教育更加普惠、平等和可持续,传统纸本教材难以实现的个性化学习、多方交互与资源丰富共享在此成为可能。因此,数字教材的建设和应用需依托软硬件技术持续进行创新和迭代,以适应不断变化的教育教学需求和发展趋势,从而提升教学主体的使用体验和学习效果,为70Evolution Logic,Value Implication and New Formof Digital Teaching Materials in Intelligent A
31、geZhangRui&ChenYanAbstract:Based on digital technology,the intelligent age integrating big data and information andcommunication technology is developing rapidly and inexorably.Under this background,digital teaching materialsshow more abundant forms of content and learning methods.In the“function la
32、yer”,“form layer”and“technologylayer”,digital teaching materials show the evolution logic from single machine to multiple intelligent forms.Ineducation and teaching,the unique valueof this knowledge carrier can be demonstrated by constructing diversifiedand connected teaching resources,creating embo
33、died learning environment and constantly optimizing software andhardware technology.Based on the analysis of the evolution and value of digital textbooks in the intelligent age,it isofgreatsignificancetoexplaintheirnewformsintheaspectsofcontent-objective self-consistency,interdisciplinaryknowledge i
34、ntegration,knowledge creation and the construction of personalized academic evaluation files,whichwill promote the diversified development of digital textbooks and adapt to the educational needs of the intelligentage.Keywords:digital textbook,intelligent technology,nascent stateAuthors:ZhangRui,Chen
35、Yan,NanningNormalUniversity(Nanning 530000)责任编辑:罗慧教育教学的数字化、智能化乃至全球化提供借鉴。参考文献:1教育部等六部门印发意见部署教育新型基础设施建设J.现代教育技术,2021,31(8):1.2李锋,盛洁,黄炜.教育数字化转型的突破点:智能教材的设计与实现J.华东师范大学学报(教育科学版),2023,41(3):101-109.3王润.数字教材与纸质教材关系演进:历程、逻辑与展望J.教育学报,2021,17(5):111-122.4胥炜,徐学福.基于数字教材的探究教学之可能与路径J.教学与管理,2016(9):83-85.5许玲,沈欣忆.互
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