數(shù)字教材的創(chuàng)新路徑分析

【摘 要】 近年來，我國數(shù)字出版行業(yè)取得了快速的發(fā)展，數(shù)字教材也日益受到相關(guān)部門的重視，成為各出版社數(shù)字化戰(zhàn)略中必不可少的發(fā)展重點(diǎn)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了多樣化的數(shù)字教材形式。文章通過分析數(shù)字教材的發(fā)展形態(tài)和特征，并結(jié)合國內(nèi)外成功案例，淺談教材數(shù)字化發(fā)展的趨勢(shì)與創(chuàng)新形式。

【關(guān) 鍵 詞】數(shù)字教材；紙質(zhì)教材；個(gè)性化教材；大數(shù)據(jù)

【作者單位】崔磊，鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院。

【基金項(xiàng)目】本文系鄭州航院青年基金課題“新媒體時(shí)代高校品牌推廣研究”（課題編號(hào)：2016142003）階段性研究成果。

【中圖分類號(hào)】G237 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

比爾·蓋茨在2013年度的公開信上說過：“得益于手機(jī)、衛(wèi)星和廉價(jià)的傳感器技術(shù)，我們?nèi)缃衲軌蚋?、更?zhǔn)確地收集和整理數(shù)據(jù)。這些新時(shí)代的‘大法官將幫助我們加速在教育、農(nóng)業(yè)及健康領(lǐng)域取得更大進(jìn)步?！笔聦?shí)上，在當(dāng)今社會(huì)，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是人工智能、3D打印等技術(shù)的日新月異，各行各業(yè)都發(fā)生了顛覆性的變革，教育領(lǐng)域也發(fā)生了“互聯(lián)網(wǎng)革命”。在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展下，眾多出版機(jī)構(gòu)推出全新的數(shù)字化產(chǎn)品，不僅加強(qiáng)了數(shù)字出版物和用戶之間的互動(dòng)，還滿足了用戶的個(gè)性化需求，為學(xué)習(xí)者提供了拓展學(xué)習(xí)的體驗(yàn)。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年全球的數(shù)字教科書占總教科書銷量的35%。受益于數(shù)字出版的發(fā)展契機(jī)，近年來教育類圖書保持高達(dá)2%的復(fù)合增長(zhǎng)率，高于專業(yè)類圖書1.6%的增長(zhǎng)率和大眾類圖書0.8%的增長(zhǎng)率。世界各國領(lǐng)先的教育出版公司都在積極進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展的探索和創(chuàng)新，以期在這場(chǎng)數(shù)字化革命中更好地把握機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)。

近年來，我國數(shù)字出版行業(yè)取得了快速的發(fā)展，尤其是在經(jīng)過前期的摸索后，眾多出版社探尋出了符合自身發(fā)展的數(shù)字化出版商業(yè)模式，不僅產(chǎn)生了巨大的社會(huì)效益，同時(shí)也獲得了非?？上驳慕?jīng)濟(jì)效益。以人民教育出版社為例，近幾年來，其數(shù)字出版收入增長(zhǎng)迅猛，從2014年的1300多萬元增長(zhǎng)到2017年預(yù)計(jì)1.3億元，增長(zhǎng)速度驚人。根據(jù)使用對(duì)象以及具體用途，龐大的數(shù)字出版資源可以分為在線教育平臺(tái)、數(shù)字教材、服務(wù)平臺(tái)、教育資源庫、教學(xué)平臺(tái)、綜合平臺(tái)等形式，其中數(shù)字教材的占比將近20%。在數(shù)字出版發(fā)展如火如荼的當(dāng)下，數(shù)字教材也日益受到相關(guān)部門的重視，成為各出版社數(shù)字化戰(zhàn)略中必不可少的發(fā)展重點(diǎn)。本文將通過分析數(shù)字教材的發(fā)展形態(tài)和特征，并結(jié)合國內(nèi)外成功案例，淺談教材數(shù)字化發(fā)展的趨勢(shì)與創(chuàng)新形式。

一、數(shù)字教材的發(fā)展形態(tài)與特征

數(shù)字教材，顧名思義就是伴隨數(shù)字技術(shù)出現(xiàn)的教材，毋庸置疑，其發(fā)展形態(tài)和特征會(huì)隨著技術(shù)環(huán)境的發(fā)展而變化。筆者試圖通過分析數(shù)字教材的發(fā)展形態(tài)與特征，并結(jié)合當(dāng)下的精品教材，與出版同仁一同探討數(shù)字教材發(fā)展的趨勢(shì)。

1.以PC端和電子閱讀器的紙質(zhì)教材數(shù)字化

紙質(zhì)教材數(shù)字化，就是出版社將傳統(tǒng)的教材進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，并且將電子版的內(nèi)容加工生產(chǎn)成不同終端的文檔格式，并通過網(wǎng)絡(luò)或者其他數(shù)字介質(zhì)進(jìn)行傳播。20世紀(jì)90年代，不少出版社就采用這種操作性強(qiáng)的教材數(shù)字化出版模式。這種數(shù)字化出版模式以文本、圖像、圖形、音頻等為內(nèi)容，通過PC端作為硬件載體呈現(xiàn)。出版社主要通過將紙質(zhì)教材內(nèi)容進(jìn)行數(shù)字化的轉(zhuǎn)換，將數(shù)字化內(nèi)容光盤隨教材附帶，例如，大學(xué)英語教材就已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)紙質(zhì)教材數(shù)字化，讀者可以通過多種形式獲取數(shù)字化的教材，以滿足學(xué)習(xí)的需求。目前，隨著電子閱讀器和智能手機(jī)的快速普及，移動(dòng)終端的數(shù)字教材也逐漸受到用戶的青睞，這得益于電子閱讀器方便攜帶、功耗低等優(yōu)勢(shì)。

總體而言，紙質(zhì)教材數(shù)字化具有模式簡(jiǎn)單、成本低廉的特點(diǎn)，且可檢索，易于傳播，更新及時(shí)，比較適合科研文獻(xiàn)的數(shù)字化存儲(chǔ)、檢索與閱讀，在數(shù)字教材領(lǐng)域中取得了較好的發(fā)展。但由于教學(xué)使用的習(xí)慣問題，且媒體形式簡(jiǎn)單，缺乏交互性，數(shù)字教材在知識(shí)呈現(xiàn)、使用體驗(yàn)等方面相對(duì)于傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材并無明顯優(yōu)勢(shì)。盡管許多出版單位及研究者試圖將基于專用電子閱讀器的數(shù)字教材應(yīng)用于課堂教學(xué)以及學(xué)校教育中，但紙質(zhì)教材的數(shù)字化難以滿足課堂教學(xué)的需求。只是作為被動(dòng)性滿足學(xué)生對(duì)電子版本教材需求的數(shù)字教材，所產(chǎn)生的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都極為有限，對(duì)教學(xué)所產(chǎn)生的積極意義也較為有限，因而難以取得理想的效果。隨著數(shù)字教材的不斷創(chuàng)新發(fā)展，這一模式將會(huì)逐漸被更新的發(fā)展模式所取代。

2.基于HTML文檔及PDF的多媒體數(shù)字教材

21世紀(jì)初，隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，以HTML文檔的Web頁面為例的多媒體技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字教材中。HTML文檔相比于PDF等文檔具有較大的優(yōu)勢(shì)，能夠支持豐富的動(dòng)態(tài)媒體形式，可以進(jìn)行靈活的排版布局，而且適合安裝在各類網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)中，有效地支持網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和在線協(xié)作教學(xué)。多媒體數(shù)字教材多被用于繼續(xù)教育和成人教育，內(nèi)容組織與呈現(xiàn)的形式不拘泥于紙質(zhì)教材，其以讀者的需求為出發(fā)點(diǎn)。相比之下，在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，數(shù)字教材的排版通常要求和紙質(zhì)材料保持高度一致。此外，還有一類基于PDF的多媒體數(shù)字教材，將多媒體內(nèi)容直接嵌入PDF文檔中，這類多媒體教材主要依靠大屏幕一體機(jī)以及交互式電子白板等硬件設(shè)施進(jìn)行展示，主要面向中小學(xué)課堂教學(xué)。

多媒體數(shù)字教材可以根據(jù)教學(xué)的需求，將各種媒體資源進(jìn)行有效整合，表現(xiàn)形式以音頻、視頻等為主，形象生動(dòng)地展示知識(shí)內(nèi)容，并且能夠創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，有效地提高教學(xué)活動(dòng)質(zhì)量。雖然多媒體數(shù)字教材相比于紙質(zhì)教材數(shù)字化有了較大的改變，但其內(nèi)容的豐富性以及交互性仍然非常有限。在多媒體資源創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境中，教學(xué)者都能對(duì)多媒體資源的內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單的控制，而且這一控制是單向性的，學(xué)習(xí)者只能被動(dòng)地接受多媒體資源的內(nèi)容信息，并沒有與多媒體內(nèi)容進(jìn)行交互。這與紙質(zhì)教材一樣，難以調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性和積極性，不能促使學(xué)習(xí)者參與并融入教學(xué)情境中。

3.基于新一代信息技術(shù)的富媒體數(shù)字教材

富媒體，即豐富的媒體。隨著信息技術(shù)的不斷升級(jí)發(fā)展，在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行傳播的形式已經(jīng)從簡(jiǎn)單的文字和圖片，逐漸向視頻、音頻等形式發(fā)展，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、3D打印等技術(shù)的快速發(fā)展，富媒體甚至可以包括互動(dòng)效果。然而，富媒體最重要的并不是能夠提供圖片、動(dòng)畫、音頻等，而是能夠基于新一代的信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)豐富多樣的界面展現(xiàn)、深度的用戶交互、便捷的部署、及時(shí)的響應(yīng)等。富媒體與多媒體相比較，最本質(zhì)的區(qū)別在于前者能夠給用戶提供非常豐富的交互式體驗(yàn)，而后者則只是注重內(nèi)容的呈現(xiàn)，以單向輸出為主。富媒體數(shù)字教材是利用腳本控制語言、媒體標(biāo)記語言等增強(qiáng)媒體的交互性，有機(jī)整合多種媒體資源，實(shí)現(xiàn)多種媒體數(shù)據(jù)的交換。富媒體數(shù)字教材根據(jù)終端設(shè)備的功能進(jìn)行內(nèi)容填充，并通過用戶之間的人際交互提升學(xué)習(xí)者的參與度，增加其對(duì)教材的黏性。endprint

富媒體數(shù)字教材強(qiáng)大的信息表現(xiàn)能力以及豐富的交互特性，可以為教學(xué)活動(dòng)帶來更豐富、更真實(shí)的體驗(yàn)，能夠高效整合內(nèi)容資源、服務(wù)平臺(tái)、教學(xué)工具以及終端設(shè)備，為用戶構(gòu)建自主學(xué)習(xí)情境自己和課堂環(huán)境下的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，滿足用戶的多情境學(xué)習(xí)需求。

二、數(shù)字教材的創(chuàng)新趨勢(shì)

通過對(duì)數(shù)字教材的發(fā)展形態(tài)和功能特性進(jìn)行梳理分析不難看出，數(shù)字教材隨著智能終端的不斷發(fā)展，其形態(tài)也在不斷地發(fā)生變化，從最初基于PC端的紙質(zhì)教材數(shù)字化，到能夠嵌入圖片、動(dòng)畫、音頻等效果的多媒體數(shù)字教材，再到隨著智能移動(dòng)終端的普及以及信息技術(shù)的快速發(fā)展而出現(xiàn)的富媒體數(shù)字教材，其功能特性也從單純的單向內(nèi)容展示朝著交互性的方向發(fā)展。近年來，隨著智能終端、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，各行各業(yè)都發(fā)生了顛覆性的變革，富媒體數(shù)字教材也越來越多地開始深度結(jié)合新一代信息技術(shù)，朝著基于豐富的體驗(yàn)終端的互動(dòng)式教材，以及基于大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的智慧個(gè)性化教材方向發(fā)展。

1.交互式數(shù)字教材

所謂“交互”，就是用戶與教材之間的互動(dòng)。交互式數(shù)字教材不同于普通電子教材，它集成了富媒體數(shù)字教材以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)等技術(shù)，充分利用智能終端的功能特性，為用戶提供情景化、形象化、動(dòng)態(tài)化的教材內(nèi)容以及交互設(shè)計(jì)。交互式教材最大的特征是充分融合了智能終端的功能特性，為用戶提供豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，包括視覺、聽覺、觸覺，甚至隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，味覺以及嗅覺都會(huì)成為數(shù)字教材開發(fā)所要融入的重要組成部分。

雖然目前國內(nèi)的交互式數(shù)字教材尚未普遍發(fā)展，但已經(jīng)有較多出版社進(jìn)行嘗試，且出現(xiàn)了不少精品教材。譬如，北京交通大學(xué)出版社自主研發(fā)的“M+BOOK移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)”，就是一種新型的數(shù)字教材形態(tài)，這一教材充分利用了圖像識(shí)別技術(shù)以及AR技術(shù)，將紙質(zhì)出版物與移動(dòng)終端的媒體內(nèi)容進(jìn)行高度整合。北京交通大學(xué)出版社自主研發(fā)了圖像識(shí)別的算法，與國內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)開發(fā)商深度合作，完成了圖像識(shí)別的功能模塊。通過利用這一功能模塊，用戶只要將手機(jī)攝像頭對(duì)準(zhǔn)紙質(zhì)圖書的圖片，就可以輕松便捷地閱讀文字、瀏覽圖片、觀看視頻，甚至可以立體觀察物體的三維結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)交互。以M+BOOK版的系列之一《電力機(jī)車制動(dòng)機(jī)》為例，用戶在手機(jī)上安裝M+BOOK軟件，通過軟件掃描圖書中相關(guān)的圖像，則會(huì)快速鏈接到對(duì)應(yīng)的三維立體內(nèi)容。如掃描《空氣制動(dòng)閥》章節(jié)的制動(dòng)閥閥體圖像，手機(jī)屏幕就會(huì)出現(xiàn)三維立體的動(dòng)畫模型，跳脫了原本平面圖片的局限，用戶甚至可以通過點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的按鍵，對(duì)“閥體”進(jìn)行任意組合與拆分，大大增強(qiáng)了用戶的“現(xiàn)場(chǎng)感”，有利于提升用戶的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。不僅是AR、圖像識(shí)別等技術(shù)與數(shù)字教材進(jìn)行深度融合，當(dāng)下日趨成熟的3D打印技術(shù)也被深度應(yīng)用到數(shù)字教材的開發(fā)中。譬如，2017年 5月，新華文軒出版?zhèn)髅焦煞萦邢薰就瞥龅奈能幍乩鞟R教育探究解決方案（初中地理項(xiàng)目），就是嚴(yán)格按照國家的課程標(biāo)準(zhǔn)，通過AR和3D等最新技術(shù)所開發(fā)的初中地理AR教材。通過專門的APP掃描解碼后，就可以借助3D打印設(shè)備將課本中的地形圖等打印出來，這樣不僅可以有效降低教具成本，而且可以通過直觀立體的形象來增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。在地理學(xué)科教材中導(dǎo)入AR和3D等前沿技術(shù)，僅僅是四川教育出版社的一次初探，未來其將會(huì)陸續(xù)把技術(shù)應(yīng)用到語文、物理、化學(xué)等學(xué)科當(dāng)中。

2.個(gè)性化數(shù)字教材

每一個(gè)學(xué)生都是獨(dú)立的個(gè)體，其掌握知識(shí)的程度、學(xué)習(xí)的能力都具有鮮明的個(gè)性特征，而傳統(tǒng)的教育出版沿用的是工業(yè)化的思路和策略，出版的教材都是適用于班級(jí)授課制統(tǒng)一教學(xué)模式，滿足的是同步教學(xué)需求。即便是當(dāng)前一些多媒體教材、富媒體教材，亦不能主動(dòng)收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，無法精準(zhǔn)診斷學(xué)生的學(xué)習(xí)弱點(diǎn)，判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)強(qiáng)項(xiàng)。因而不能有針對(duì)性地給學(xué)生推送個(gè)性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容，難以滿足異步教學(xué)需求，更無法適應(yīng)學(xué)生的差異化學(xué)習(xí)。

得益于大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，我們通過建立移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)，源源不斷地采集學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，包括學(xué)生學(xué)習(xí)成果數(shù)據(jù)、作業(yè)數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)時(shí)間數(shù)據(jù)等。這些龐大的數(shù)據(jù)通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進(jìn)行高效分析后，可以準(zhǔn)確評(píng)估學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，并進(jìn)行有針對(duì)性的教材教輔推送以及科學(xué)的指導(dǎo)。以美國麥格希教育公司與全球大型IT技術(shù)服務(wù)公司合作開發(fā)的“麥格希互聯(lián)”（McGraw-Hill Connect）移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)為例，早在2009年，“麥格希互聯(lián)”平臺(tái)就已經(jīng)建立，之后基于該平臺(tái)又建立了“智慧學(xué)習(xí)”平臺(tái)（LearnSmart program）。用戶在“智慧學(xué)習(xí)”平臺(tái)使用教科書的時(shí)候，系統(tǒng)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)功能會(huì)周期性地針對(duì)課本的內(nèi)容自動(dòng)提問，學(xué)生在平臺(tái)上回答，系統(tǒng)采集學(xué)生的答案數(shù)據(jù)，有針對(duì)性地指導(dǎo)學(xué)生對(duì)尚未掌握的課本內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)。麥格希教育公司通過對(duì)美國7所高校的數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)“智慧學(xué)習(xí)”平臺(tái)可以更好地幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)成績(jī)。近年來，人工智能技術(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，自動(dòng)推理、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘都在蓬勃發(fā)展，人工智能技術(shù)結(jié)合大數(shù)據(jù)的自主學(xué)習(xí)，能夠幫助人們做出精準(zhǔn)的決策。這就意味著，隨著學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的不斷積累與分析，與“智慧學(xué)習(xí)”平臺(tái)相似的更多平臺(tái)將會(huì)被開發(fā)出來，再通過數(shù)據(jù)分析，平臺(tái)就能夠代替教師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和學(xué)習(xí)需求進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，并由平臺(tái)提供給學(xué)習(xí)者與之能力、水平相匹配的教材、教輔。

數(shù)字教材的形態(tài)隨著終端設(shè)備以及信息技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)生變化，相信隨著信息技術(shù)的日新月異，將會(huì)有更多的前沿技術(shù)導(dǎo)入教育領(lǐng)域，應(yīng)用到數(shù)字教材當(dāng)中，對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方式進(jìn)行創(chuàng)新與變革。在不久的將來，數(shù)字教材甚至能夠?qū)崿F(xiàn)與用戶“直接對(duì)話”，而此時(shí)的教材已不是單純意義上的教材，而是智能化的數(shù)字教材。

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