智能型數(shù)字教材系統(tǒng)的核心理念和技術(shù)實(shí)現(xiàn)

張 治 劉德建 徐冰冰

(1.上海市電化教育館，上海 200086; 2.北京師范大學(xué)智慧教育研究院，北京 100003)

近年來，隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、5G、人工智能等新興技術(shù)的快速發(fā)展和普及，人類正加速邁入以多維感知、泛在互聯(lián)、智能融合為特征的智能時(shí)代，正掀起一輪“智能+”創(chuàng)新與發(fā)展的大潮。在這場(chǎng)大潮中，知識(shí)的生產(chǎn)、存儲(chǔ)、加工與傳播方式同樣發(fā)生了變化，從原來紙質(zhì)形式發(fā)展到數(shù)字形式，可存儲(chǔ)于虛擬網(wǎng)絡(luò)空間，可無限復(fù)制、隨時(shí)隨地獲取。紙質(zhì)書籍已不再是人類獲取知識(shí)、傳承文明的唯一載體。然而，作為教育最核心的媒介，教材至今仍主要以紙質(zhì)形式存在，其內(nèi)容是靜態(tài)的，呈現(xiàn)方式單一，知識(shí)容量、傳播速度與傳播范圍也極為有限。這讓教與學(xué)的成效極大地依賴教師對(duì)教材的解讀和再加工，由此帶來教育的不公平。因此，探索、設(shè)計(jì)、開發(fā)與智能時(shí)代相適應(yīng)的新形態(tài)教材，是技術(shù)深度融入教育的重要著力點(diǎn)，也是教育現(xiàn)代化的關(guān)鍵。

基于此，本研究結(jié)合智能時(shí)代背景，將智能要素與教材深度融合，嘗試提出智能型數(shù)字教材系統(tǒng)的核心理念和技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑，為其設(shè)計(jì)與實(shí)踐提供借鑒和參考。

一、智能型數(shù)字教材系統(tǒng)

(一)教材及其演進(jìn)

一般而言，教材是教師和學(xué)生開展教學(xué)活動(dòng)的材料，是教學(xué)的主要載體(顧明遠(yuǎn)，1998)，也是實(shí)現(xiàn)教育目的與教學(xué)目標(biāo)的重要工具和核心資源，在教育教學(xué)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用(靳玉樂等，2012)。

教材的發(fā)展史是一部人類媒介技術(shù)發(fā)展史。伴隨著媒介技術(shù)的發(fā)展，其形態(tài)經(jīng)歷了從口頭教材、手抄教材、紙質(zhì)教材、視聽教材，再到數(shù)字教材的演進(jìn)過程。從口語傳播、文字傳播到印刷術(shù)的推廣(郭文革，2018)，信息傳播的主渠道從口口相傳、文字傳播，再到利用紙張大批量、高效率地傳播信息，信息可以異時(shí)、異域廣泛地傳播，教材形態(tài)也注入了媒介技術(shù)發(fā)展帶來的新活力，從無形到有形。

在口口相傳的時(shí)代，教材還沒有以顯性形態(tài)呈現(xiàn)出來，“教學(xué)內(nèi)容”大部分保存在人的大腦中，這一時(shí)期的教材稱為口頭教材。在手工抄寫時(shí)代，人們將文字刻在龜殼、竹簡(jiǎn)、木牘等載體上，產(chǎn)生了手抄教材，人類的知識(shí)因此得以長(zhǎng)久保存。到了印刷時(shí)代，基于印刷裝幀技術(shù)和藝術(shù)，紙質(zhì)教材批量印制，標(biāo)準(zhǔn)的教科書正式出現(xiàn)，所承載的信息量迅速增加，使得規(guī)?；虒W(xué)成為可能。隨著視聽技術(shù)的發(fā)展，電子傳播時(shí)代的來臨，形象、生動(dòng)的影音視聽教材、電子書開始出現(xiàn)，知識(shí)的儲(chǔ)存方式再次發(fā)生巨大變化。

20世紀(jì)90年代以來，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展給教材帶來了革命性變化，數(shù)字教材應(yīng)運(yùn)而生。它集合了文本、圖形、圖像、動(dòng)畫、音頻、視頻等多種形態(tài)，嵌入多媒體學(xué)習(xí)資源及工具，整合了產(chǎn)品、平臺(tái)、服務(wù)等技術(shù)支撐與服務(wù)體系。有學(xué)者稱，數(shù)字教材是綜合了旨在實(shí)現(xiàn)教育目標(biāo)而數(shù)字化的學(xué)習(xí)素材與管理學(xué)習(xí)過程的信息系統(tǒng)(山內(nèi)祐平，2010)。數(shù)字教材在教育教學(xué)領(lǐng)域，特別是在基礎(chǔ)教育主課堂中的普及與常態(tài)應(yīng)用，成為推進(jìn)教育信息化改革的關(guān)鍵環(huán)節(jié)與核心要素之一(胡畔等，2014)。

但是，數(shù)字教材的發(fā)展時(shí)間較短，還存在一些問題，如設(shè)計(jì)與用戶體驗(yàn)感有待提高(王曉晨等，2014)、教材內(nèi)容不能滿足學(xué)習(xí)者的個(gè)性化需求(Davy, 2007)、內(nèi)容呈現(xiàn)與交互方式單一、數(shù)字教材相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不完善(龔朝花等，2012)、開發(fā)機(jī)制不夠完善(李芳媛等，2011)、缺乏“復(fù)合型”專家建設(shè)團(tuán)隊(duì)等，這些制約了數(shù)字教材的實(shí)踐應(yīng)用。

當(dāng)下，在大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)的推動(dòng)下，數(shù)字傳播技術(shù)有了新的、劃時(shí)代的發(fā)展，學(xué)習(xí)資源的個(gè)性化、智能化、豐富性、交互性、動(dòng)態(tài)性不斷增強(qiáng)，數(shù)字教材隨之悄然發(fā)生著變化。技術(shù)賦能給教材增添新的教學(xué)場(chǎng)景想象力，固化的教材體系開始向人機(jī)交互和智能協(xié)同的方向發(fā)展，凝固的教材逐漸具備了感知、分析甚至“思考”的智能，促進(jìn)了數(shù)字教材新一輪的升級(jí)。數(shù)字教材漸從“沉默的教師”升級(jí)為懂學(xué)習(xí)者、能互動(dòng)的“認(rèn)知導(dǎo)師”，呈現(xiàn)出智能化轉(zhuǎn)向。媒介技術(shù)引起教材變革可分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段是“新瓶裝老酒”，即用紙記錄語言、用印刷機(jī)復(fù)制書稿、用數(shù)字媒介收錄紙質(zhì)課本，新媒介“裝”舊內(nèi)容；第二個(gè)階段是“新瓶裝新酒”。得益于新媒介不斷提升知識(shí)傳播的速度和效率，文化壟斷逐漸消融，數(shù)字教材逐漸平臺(tái)化、富媒體化、智能化。同時(shí)，架構(gòu)在平臺(tái)上的智能型數(shù)字教材系統(tǒng)，能拓展認(rèn)知場(chǎng)景和交互模式，重構(gòu)學(xué)習(xí)生態(tài)和教學(xué)流程，促進(jìn)教育服務(wù)供給的智能化和個(gè)性化?，F(xiàn)在，數(shù)字教材已基本走完第一個(gè)階段歷程，在努力實(shí)現(xiàn)第二個(gè)階段的突破。因此，下一代數(shù)字教材的研究尤為緊迫。融入更多智能元素的智能型數(shù)字教材系統(tǒng)必將成為數(shù)字教材的未來發(fā)展趨勢(shì)。

(二)智能型數(shù)字教材系統(tǒng)及其特征

智能型數(shù)字教材系統(tǒng)是數(shù)字教材發(fā)展到智能時(shí)代的新產(chǎn)物。孫眾等(2013)指出，智能型數(shù)字教材以傳統(tǒng)教材的內(nèi)容體系作為學(xué)習(xí)的主要脈絡(luò)，以圖書編排為基本頁面主要布局形式，集數(shù)字化資源、學(xué)習(xí)工具，以及學(xué)習(xí)社群為一體，是學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)群智學(xué)習(xí)和個(gè)性學(xué)習(xí)的數(shù)字學(xué)習(xí)空間入口，它能夠?qū)崿F(xiàn)集體學(xué)習(xí)情境下的內(nèi)容共享與學(xué)習(xí)過程共享，還能滿足個(gè)性化學(xué)習(xí)需要。本研究認(rèn)為，智能型數(shù)字教材系統(tǒng)是以數(shù)字教材和智能學(xué)習(xí)平臺(tái)為支撐，以提升教學(xué)效率和個(gè)性化為目的，具有知識(shí)結(jié)構(gòu)圖譜化、資源組織系統(tǒng)化、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)可視化、學(xué)習(xí)管理智能化的形態(tài)特征，集成智能終端、數(shù)字化資源、教與學(xué)工具、學(xué)習(xí)社群、學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃、教學(xué)策略實(shí)現(xiàn)等的組合系統(tǒng)，其本質(zhì)是基于數(shù)字教材的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

智能型數(shù)字教材系統(tǒng)繼承了傳統(tǒng)教材的教學(xué)性、科學(xué)性、思想性、工具性等特征和屬性，教學(xué)性仍然是其核心特征與本質(zhì)屬性。技術(shù)性是智能型數(shù)字教材系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)教材、數(shù)字教材的關(guān)鍵屬性之一，具體體現(xiàn)在以下幾方面：

1.形態(tài)豐富

智能型數(shù)字教材系統(tǒng)能提供更豐富的內(nèi)容資源。從形態(tài)看，智能型數(shù)字教材系統(tǒng)融合圖形、圖像、音頻、視頻、3D、VR、AR等資源形態(tài)；從內(nèi)容看，它將名師資源捆綁教材，使得偏遠(yuǎn)地區(qū)的學(xué)習(xí)者也可以享受名師資源，普通“教書匠”也能當(dāng)“教育專家”。傳統(tǒng)的教學(xué)依賴于教師對(duì)教材的解讀，而優(yōu)質(zhì)教師的稀缺，導(dǎo)致教育的不公平和失衡。頂級(jí)名師資源進(jìn)駐智能教材系統(tǒng)，有助于解決這一難題。

表一 智能型數(shù)字教材系統(tǒng)各維度比較

2.智能交互

傳統(tǒng)教材的交互方式單一，而個(gè)性化、智能化的交互方式是智能型數(shù)字教材系統(tǒng)的顯著特征之一。智能交互技術(shù)的多通道用戶界面，越來越貼近人類的自然交互習(xí)慣，學(xué)習(xí)者可以采用觸摸、語音、手勢(shì)、眼動(dòng)等交互通道和交互技術(shù)，如屏幕觸控技術(shù)、傳感感應(yīng)技術(shù)、語音交互技術(shù)等，以自然、并行、協(xié)作的方式進(jìn)行人機(jī)交互(吳軍其等，2015)。

3.個(gè)性化推送

傳統(tǒng)教材一般由專家預(yù)先編制，內(nèi)容質(zhì)量雖然高，卻不能滿足教師的教學(xué)需求和學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求。智能型數(shù)字教材系統(tǒng)可以基于學(xué)習(xí)者特征與學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)建立起學(xué)習(xí)者檔案與認(rèn)知模型，通過知識(shí)圖譜技術(shù)對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行聚類和學(xué)習(xí)對(duì)象抽取，對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行語義增強(qiáng)，以支持教材內(nèi)容的深度檢索和學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)路徑的自動(dòng)生成。智能型數(shù)字教材系統(tǒng)能感知學(xué)習(xí)者個(gè)性化需求，為學(xué)習(xí)者推送動(dòng)態(tài)的教材內(nèi)容和個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源，自動(dòng)生成學(xué)習(xí)路徑，從而更好地支持學(xué)習(xí)者的個(gè)性化學(xué)習(xí)。

4.精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)支持服務(wù)

智能型數(shù)字教材系統(tǒng)可以預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)行為并為學(xué)習(xí)者規(guī)劃學(xué)習(xí)路徑，為學(xué)習(xí)者建構(gòu)知識(shí)提供可持續(xù)、靈活和動(dòng)態(tài)的工具支持，還可以根據(jù)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為和結(jié)果的記錄，進(jìn)行智能診斷與評(píng)價(jià)，為學(xué)習(xí)者提供更精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)支持服務(wù)，如記錄學(xué)習(xí)者在線參與互動(dòng)問答情況、作業(yè)完成情況、最終學(xué)習(xí)效果、錯(cuò)題點(diǎn)等。如A同學(xué)花了20分鐘做對(duì)了所有題目，B同學(xué)用一個(gè)小時(shí)也做對(duì)了所有題目，二者耗時(shí)不一樣，智能型教材可以捕捉到這種差異?；诖罅窟^程性數(shù)據(jù)的教學(xué)評(píng)價(jià)更加精準(zhǔn)，對(duì)學(xué)習(xí)者的服務(wù)、學(xué)習(xí)管理、學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)定就有了更科學(xué)的依據(jù)。

(三)建設(shè)智能型數(shù)字教材系統(tǒng)的價(jià)值與意義

智能型數(shù)字教材系統(tǒng)的核心價(jià)值如下：

1.教材解讀去中介化，促進(jìn)教育公平

教材的解讀受制于教師水平，不同地區(qū)、學(xué)校甚至不同班級(jí)的教師水平都存在差異，即使同一個(gè)教師，班級(jí)授課制下的“以學(xué)定教”，通常以中等學(xué)習(xí)者水平為常模，存在學(xué)困生“跟不上”，學(xué)優(yōu)生“吃不飽”的困境。同時(shí)，教材解讀高度依賴教師，而教師資源不均衡，是影響教育公平的主要矛盾。智能型教材不僅能融入最優(yōu)質(zhì)的、數(shù)字化的教師智慧，讓教材的解讀不受制于師資水平差異，還能嵌入學(xué)習(xí)者模型，讓學(xué)習(xí)走向個(gè)性化，可以成為促進(jìn)教育公平的有力抓手。

2.提升教學(xué)效率，重塑教育流程

傳統(tǒng)教學(xué)中，教師需大量時(shí)間維持課堂紀(jì)律，吸引學(xué)生注意力。智能型數(shù)字教材系統(tǒng)自帶學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)，配有趣味互動(dòng)和任務(wù)驅(qū)動(dòng)等功能，激發(fā)學(xué)生內(nèi)在學(xué)習(xí)興趣，因人而異地管理學(xué)生學(xué)習(xí)過程，幫助教師減負(fù)增效，促進(jìn)教學(xué)流程再造。

3.豐富知識(shí)呈現(xiàn)形式，滿足多元需求

知識(shí)以精講視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)、互動(dòng)游戲、動(dòng)畫、3D圖片等多種形式形象生動(dòng)地呈現(xiàn),可以增加學(xué)習(xí)趣味性，激發(fā)學(xué)生內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，滿足不同學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)習(xí)需求。

4.實(shí)現(xiàn)泛在學(xué)習(xí)和大規(guī)模因材施教

智能型數(shù)字教材系統(tǒng)可以打破時(shí)空壁壘，實(shí)現(xiàn)人人、時(shí)時(shí)、處處可學(xué)，實(shí)現(xiàn)泛在學(xué)習(xí)。同時(shí)，智能型數(shù)字教材系統(tǒng)基于學(xué)習(xí)者模型設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)路徑，更有大數(shù)據(jù)和知識(shí)圖譜作支撐，可以為不同的學(xué)習(xí)者定制適合的學(xué)習(xí)服務(wù)，學(xué)習(xí)者能自主選擇或智能推送學(xué)習(xí)內(nèi)容，有助于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模因材施教。

二、設(shè)計(jì)框架

智能型數(shù)字教材系統(tǒng)不是單純的教材數(shù)字化，而是需要基于系統(tǒng)的技術(shù)服務(wù)體系才能充分實(shí)現(xiàn)其價(jià)值。其價(jià)值主要在于拓展教與學(xué)場(chǎng)景的想象力，促進(jìn)人類在更高的維度重構(gòu)教育范式和服務(wù)模式，在人類已有的教育智慧基礎(chǔ)上，促進(jìn)教學(xué)智能體的持續(xù)進(jìn)化。智能型數(shù)字教材系統(tǒng)依據(jù)其核心理念構(gòu)建的設(shè)計(jì)框架見圖1。

圖1 智能型數(shù)字教材系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架

(一)知識(shí)結(jié)構(gòu)圖譜化

傳統(tǒng)教材的內(nèi)容相對(duì)固化與封閉，且知識(shí)點(diǎn)更新慢，教材的生產(chǎn)周期也長(zhǎng)。紙質(zhì)教材一經(jīng)印刷，內(nèi)容基本不會(huì)變動(dòng)。視聽教材以音、視頻為主，一旦拍攝或錄制，改動(dòng)起來較為困難。數(shù)字教材雖然以圖形、圖像、音頻、視頻等形式呈現(xiàn)，仍很難改變知識(shí)內(nèi)容。

在智能型數(shù)字教材系統(tǒng)中，知識(shí)結(jié)構(gòu)的圖譜化是對(duì)傳統(tǒng)教材內(nèi)容固化的重大革新。知識(shí)圖譜技術(shù)是海量教育資源組織、表征與管理，實(shí)現(xiàn)教育資源融合的關(guān)鍵技術(shù)之一，是資源聚合研究的前沿領(lǐng)域。知識(shí)圖譜，也稱為知識(shí)域可視化、知識(shí)領(lǐng)域映射地圖，是利用具有結(jié)構(gòu)化語義知識(shí)的概念網(wǎng)絡(luò)，用以描述實(shí)體及其間關(guān)聯(lián)的知識(shí)表示(Dong，2018)。知識(shí)圖譜可以作為診斷學(xué)習(xí)者學(xué)科知識(shí)點(diǎn)掌握的底層依托，用于支持學(xué)科知識(shí)的智能問答與檢索等交互(盧宇，2020)。利用知識(shí)圖譜技術(shù)，可以將學(xué)科知識(shí)體系中分割的、松散的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行提煉、抽取、組合，結(jié)構(gòu)化表示知識(shí)點(diǎn)及知識(shí)點(diǎn)之間存在的前后承繼關(guān)系。

(二)資源組織系統(tǒng)化

傳統(tǒng)教材是相對(duì)封閉的體系，高度依賴于教師的解讀。優(yōu)質(zhì)教師資源的稀缺，會(huì)帶來教育的不公平。傳統(tǒng)教材資源形式相對(duì)單一，不利于學(xué)與教活動(dòng)的開展，也無法滿足復(fù)雜多樣的學(xué)與教場(chǎng)景的需求。如紙質(zhì)教材的資源形態(tài)單一，以靜態(tài)的文本、圖形、圖像為主；視聽教材的資源形態(tài)以音頻、視頻為主，雖然內(nèi)容從靜態(tài)轉(zhuǎn)向了動(dòng)態(tài)，但固化的內(nèi)容結(jié)構(gòu)不能滿足教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。與紙質(zhì)教材、視聽教材相比，數(shù)字教材常被認(rèn)為是“一組專門用于教學(xué)的逐步結(jié)構(gòu)化的數(shù)字資源集”(朱雁，2020)，資源形態(tài)較為豐富，但受制于技術(shù)，很難實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源推薦。

從靜態(tài)書本，到動(dòng)態(tài)數(shù)字教材，再到智能型數(shù)字教材系統(tǒng)，智能技術(shù)的賦能使得教材在內(nèi)容形式與組織方面得到極大的躍升。在智能型數(shù)字教材系統(tǒng)中，從資源內(nèi)容看，名師資源與教材捆綁，使得偏遠(yuǎn)地區(qū)的學(xué)習(xí)者也可享受優(yōu)質(zhì)的名師資源，一定程度上緩解了教育不公平問題。資源形態(tài)的豐富性為學(xué)習(xí)者的個(gè)性化資源推薦奠定了基礎(chǔ)。MOOC、SPOC、VR教學(xué)資源、教師教案、微課、題庫、教育游戲、音視頻資料等系統(tǒng)化地組織在一起，呈現(xiàn)出非結(jié)構(gòu)化、精準(zhǔn)化、個(gè)性化、動(dòng)態(tài)化的特征，為學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)與教師教學(xué)提供了重要支撐。

(三)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)可視化

在傳統(tǒng)教材中，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)很難完整地記錄與保存，更不用說可視化了。對(duì)于紙質(zhì)教材而言，課內(nèi)、課外等多種復(fù)雜的使用情境，使得獲取學(xué)習(xí)者使用過程的相關(guān)數(shù)據(jù)難度非常大(曾家延等，2019)，而且過程性數(shù)據(jù)多是靜態(tài)的，更加大了獲取的難度。而視聽教材在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)作為輔助教學(xué)和課內(nèi)外學(xué)習(xí)的材料，多樣的使用情境和技術(shù)的限制，很難將學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)有效地保存。教師與學(xué)習(xí)者使用數(shù)字教材時(shí)，可以存留過程性數(shù)據(jù)，但不能可視化處理與分析。

而在智能型數(shù)字教材系統(tǒng)中，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)從“不可見”躍升到“可視化”。首先，系統(tǒng)會(huì)描繪學(xué)習(xí)者畫像。學(xué)習(xí)者畫像是用戶畫像的教育應(yīng)用(肖君等，2019)。借助圖像識(shí)別、語音識(shí)別、手勢(shì)識(shí)別、人臉識(shí)別、情感識(shí)別等技術(shù)，收集大數(shù)據(jù)環(huán)境下的學(xué)習(xí)者特征，可以精準(zhǔn)地描繪學(xué)習(xí)者畫像，勾勒出學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)地圖、能力模型和能力圖譜，準(zhǔn)確識(shí)別和判斷學(xué)習(xí)者狀態(tài)。其次，系統(tǒng)可對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程全程跟蹤并進(jìn)行可視化呈現(xiàn)(Van et al., 1998)。全程記錄學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)教材的開始時(shí)間、離開時(shí)間、學(xué)習(xí)內(nèi)容、測(cè)評(píng)結(jié)果等關(guān)鍵指標(biāo)，深度挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)過程軌跡，利用可視化分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)過程數(shù)據(jù)的可視化，以利于對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)路徑進(jìn)行分析。再者，系統(tǒng)可以建立學(xué)習(xí)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型，并進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)補(bǔ)救內(nèi)容推送，結(jié)合知識(shí)圖譜和智能算法，精準(zhǔn)匹配，把合適的學(xué)習(xí)資源推送給合適的學(xué)習(xí)者，同時(shí)可建立個(gè)性化學(xué)習(xí)預(yù)警機(jī)制，確立干預(yù)等級(jí)，制定干預(yù)措施。

(四)學(xué)習(xí)管理智能化

紙質(zhì)教材、視聽教材的使用場(chǎng)景一般是課內(nèi)與課外，學(xué)習(xí)管理主要依賴于教師、家長(zhǎng)和學(xué)習(xí)者個(gè)體，大多呈現(xiàn)出非顯性的特征。到了數(shù)字教材階段，除教材呈現(xiàn)數(shù)字化特征外，伴隨著學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)如WebCT、Blackboard、Moodle、Sakai、iLearning(黎加厚等，2008；蔡新，2010)等的涌現(xiàn)，學(xué)習(xí)管理也呈現(xiàn)出數(shù)字化、便捷、高效的特征。學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)融合數(shù)字化教學(xué)資源和各種交互工具，集教學(xué)信息發(fā)布與管理、信息交流、課堂教學(xué)管理、作業(yè)管理、考試管理等多種功能為一體，學(xué)習(xí)者的過程性數(shù)據(jù)得以留存。這使學(xué)習(xí)管理的便捷性有了提升，但受制于技術(shù)和功能，離智能化還有很長(zhǎng)的距離。在大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天，學(xué)習(xí)管理的流程與模式正在發(fā)生變革，智能化是重要趨勢(shì)之一。這種趨勢(shì)在智能型數(shù)字教材系統(tǒng)中也較為突出。人工智能技術(shù)整合了教育大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)分析、自適應(yīng)、情感計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)等先進(jìn)技術(shù)，不僅重新定義教育的手段、方法和途徑，更通過對(duì)教學(xué)流程與管理流程的再造，支持學(xué)習(xí)向?qū)W習(xí)者為中心、適應(yīng)性和個(gè)性化轉(zhuǎn)向，改變管理的服務(wù)方式和組織方式。智能教育助理、學(xué)習(xí)管理與分析系統(tǒng)、教育機(jī)器人等智能工具的研發(fā)會(huì)賦能甚至取代部分教師職能，比如模仿學(xué)習(xí)者的認(rèn)知和情感狀態(tài)(Grawemeyer et al.,2015)、通過提問回答和討論等對(duì)話策略讓學(xué)生參與蘇格拉底式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)中、采用元認(rèn)知框架提高學(xué)生的動(dòng)機(jī)和參與度(Boulay et al.,2007)、根據(jù)學(xué)習(xí)表現(xiàn)推送學(xué)習(xí)任務(wù)或資源等。學(xué)習(xí)與教學(xué)過程數(shù)據(jù)的無感采集能夠支撐學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)結(jié)果與學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)資源和教學(xué)行為等變量的相關(guān)關(guān)系分析。這種基于大數(shù)據(jù)的智能化學(xué)習(xí)管理，一方面能夠幫助教師全過程、全方位跟蹤，掌握每一位學(xué)習(xí)者的發(fā)展動(dòng)態(tài)，量身定制更合理的個(gè)性化學(xué)習(xí)管理策略；另一方面，可以幫助教師根據(jù)每個(gè)個(gè)體的學(xué)習(xí)進(jìn)程和效果反饋，提供更精細(xì)、有效、智能的個(gè)性化學(xué)習(xí)管理服務(wù)。

三、技術(shù)實(shí)現(xiàn)

智能型數(shù)字教材系統(tǒng)需要融入智能教學(xué)的四個(gè)核心組件是:學(xué)習(xí)模型、教學(xué)策略模型、學(xué)習(xí)者數(shù)字畫像和知識(shí)圖譜。本研究團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)與開發(fā)方面作了探索，并在上海市部分學(xué)校開展了應(yīng)用研究。下面本研究將技術(shù)實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用場(chǎng)景相結(jié)合，展示智能型數(shù)字教材系統(tǒng)的應(yīng)用給師生帶來的改變。

(一)學(xué)習(xí)模型

學(xué)習(xí)模型是實(shí)現(xiàn)教育個(gè)性化服務(wù)的關(guān)鍵。傳統(tǒng)學(xué)習(xí)以“預(yù)習(xí)-聽講-練習(xí)-糾正-回顧(復(fù)習(xí))”為主要學(xué)習(xí)路徑。由于性格與行為習(xí)慣不同，每位學(xué)習(xí)者都存在學(xué)習(xí)差異和偏好差異，個(gè)體學(xué)習(xí)表現(xiàn)出來的行為方式與特征也必然存在個(gè)體差異。因此，長(zhǎng)期以來單一的學(xué)習(xí)路徑已不適合學(xué)習(xí)者，不同的學(xué)習(xí)者個(gè)體適合的學(xué)習(xí)模式不一樣，因此，設(shè)計(jì)多種學(xué)習(xí)模型滿足不同學(xué)習(xí)者就顯得尤為必要。

1.模式一：基于聽講的消化吸收式學(xué)習(xí)模型

基于聽講的消化吸收式學(xué)習(xí)模型最為常用，它通過新知授予、練習(xí)強(qiáng)化、復(fù)習(xí)鞏固等以教師講授為主導(dǎo)，比較適用于學(xué)習(xí)主動(dòng)性和學(xué)習(xí)興趣不強(qiáng)的學(xué)習(xí)者。這種學(xué)習(xí)模型雖遭受批評(píng)，但仍是我國(guó)中小學(xué)生主要學(xué)習(xí)模式。

基于此，智能教材系統(tǒng)把這種模型抽象化，形成一種學(xué)習(xí)模型，適應(yīng)這類學(xué)習(xí)者風(fēng)格。如A學(xué)習(xí)者喜歡先聽教師講授新知，通過全方面學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)之后，再結(jié)合練習(xí)鞏固知識(shí)點(diǎn)。根據(jù)A學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)習(xí)慣，系統(tǒng)推薦其進(jìn)入基于聽講的消化吸收式學(xué)習(xí)模型，學(xué)習(xí)者先學(xué)習(xí)名師講授視頻，再理解和消化，用習(xí)題鞏固，反饋知識(shí)點(diǎn)掌握程度。以下是本研究團(tuán)隊(duì)基于聽講的學(xué)習(xí)模型應(yīng)用場(chǎng)景(見圖2)。

小張同學(xué)登陸智能教材，先進(jìn)行學(xué)習(xí)風(fēng)格測(cè)試，系統(tǒng)根據(jù)他的學(xué)習(xí)風(fēng)格，推薦了基于聽講的學(xué)習(xí)模型。之后小張同學(xué)開始課程學(xué)習(xí)。

圖2 基于聽講的學(xué)習(xí)模型內(nèi)容界面

2.模式二：基于探究-發(fā)現(xiàn)的學(xué)習(xí)模型

基于探究-發(fā)現(xiàn)的學(xué)習(xí)模型是給學(xué)習(xí)者發(fā)布一項(xiàng)挑戰(zhàn)性任務(wù)或一個(gè)探究場(chǎng)景，通過任務(wù)激發(fā)學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)者通過查閱資料、閱讀書籍或者探究實(shí)驗(yàn)等完成任務(wù)，最終達(dá)到對(duì)知識(shí)點(diǎn)的深度理解。這種任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)模型是基于自主探究的學(xué)習(xí)方式。

基于此，智能教材系統(tǒng)把這種學(xué)習(xí)模型抽象化，形成基于探究-發(fā)現(xiàn)的學(xué)習(xí)模型。這種模型適合學(xué)習(xí)主動(dòng)性較強(qiáng)和對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容感興趣的學(xué)習(xí)者。它通過激發(fā)學(xué)習(xí)者的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)力，達(dá)到理解建構(gòu)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)效果，同時(shí)鍛煉學(xué)習(xí)者自主思考的習(xí)慣以及發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。如B學(xué)習(xí)者對(duì)按部就班地聽老師講解不感興趣，喜歡自主探究，他就可以選擇這種學(xué)習(xí)模式，通過自主探究，在解決問題的過程中掌握知識(shí)與技能。以下是本研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的基于探究-發(fā)現(xiàn)的學(xué)習(xí)模型應(yīng)用場(chǎng)景(見圖3、4)。

小張同學(xué)登陸智能教材系統(tǒng)，先進(jìn)行學(xué)習(xí)風(fēng)格測(cè)試，系統(tǒng)根據(jù)他的學(xué)習(xí)風(fēng)格，推薦探索-發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)模式。之后小張同學(xué)開始預(yù)習(xí)新課程，通過視頻了解知識(shí)點(diǎn)背景，在AI老師的引導(dǎo)下，理解各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的概念。跟著智能教材的節(jié)奏，按教材的引導(dǎo)與提示，一步步完成教材所呈現(xiàn)的學(xué)習(xí)任務(wù)，小張不知不覺完成了預(yù)習(xí)，輕松又有效果。在智能教材系統(tǒng)的幫助下，小張同學(xué)不但學(xué)習(xí)成績(jī)提升了，也能感受到學(xué)習(xí)的樂趣。

圖3 學(xué)習(xí)者風(fēng)格測(cè)評(píng)與學(xué)習(xí)模型界面

圖4 基于探究-發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)模型學(xué)習(xí)任務(wù)界面

3.模式三：基于測(cè)評(píng)的補(bǔ)償型學(xué)習(xí)模型

基于測(cè)評(píng)的補(bǔ)償型學(xué)習(xí)模型是在了解學(xué)習(xí)者知識(shí)掌握程度的基礎(chǔ)上，明確學(xué)習(xí)的起點(diǎn)和障礙點(diǎn)，開展補(bǔ)償學(xué)習(xí)，適用于復(fù)習(xí)或應(yīng)試學(xué)習(xí)場(chǎng)景。學(xué)習(xí)者進(jìn)入這種學(xué)習(xí)模式，先完成相關(guān)知識(shí)測(cè)評(píng)，系統(tǒng)根據(jù)測(cè)評(píng)情況有針對(duì)性地講解知識(shí)盲點(diǎn)、薄弱點(diǎn)，提供學(xué)習(xí)資源推送、定制測(cè)試題等補(bǔ)償型學(xué)習(xí)服務(wù)。

基于此，智能型數(shù)字教材系統(tǒng)將其抽象為一種基于測(cè)評(píng)的補(bǔ)償型學(xué)習(xí)模型，以評(píng)價(jià)為導(dǎo)向，根據(jù)試題結(jié)果有針對(duì)性地開展學(xué)習(xí)。這種模式對(duì)短時(shí)間、高效率的知識(shí)掌握有顯著效果，如C學(xué)習(xí)者喜歡先做題再學(xué)習(xí)，他可以選擇這種學(xué)習(xí)模式，先做測(cè)試題，根據(jù)試題測(cè)試結(jié)果。系統(tǒng)了解了C學(xué)習(xí)者的薄弱點(diǎn)，有針對(duì)性地為其規(guī)劃學(xué)習(xí)路徑和學(xué)習(xí)內(nèi)容。以下是本研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的智能型數(shù)字教材系統(tǒng)中，基于測(cè)評(píng)的補(bǔ)償型學(xué)習(xí)模型的應(yīng)用場(chǎng)景(見圖5、6)。

應(yīng)用場(chǎng)景：學(xué)習(xí)者小張同學(xué)回到家里，打開智能化教材復(fù)習(xí)當(dāng)天的課程。系統(tǒng)根據(jù)他的學(xué)習(xí)風(fēng)格，推薦使用“測(cè)評(píng)模式”進(jìn)行復(fù)習(xí)。系統(tǒng)快速組織了適合的題目進(jìn)行摸底，評(píng)估小張的知識(shí)掌握情況，然后針對(duì)其薄弱點(diǎn)，推薦相應(yīng)的知識(shí)講解視頻。高效的測(cè)評(píng)模型，讓小張輕松地掌握章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)。

圖5 測(cè)評(píng)界面

以上三種模型可覆蓋中國(guó)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)常模的80%～90%。盡管我們僅設(shè)計(jì)了三種學(xué)習(xí)模式，但經(jīng)過學(xué)習(xí)者的自由組合，可以演變出更多學(xué)習(xí)路徑(見圖7、8)。學(xué)習(xí)者登錄后先需接受學(xué)習(xí)風(fēng)格測(cè)試，系統(tǒng)根據(jù)測(cè)試結(jié)果推薦學(xué)習(xí)模式。但是，通常情況下，學(xué)習(xí)者不會(huì)沿著某一種學(xué)習(xí)路徑學(xué)到底，而是多種

圖6 測(cè)評(píng)結(jié)果呈現(xiàn)

模式切換，形成三種學(xué)習(xí)模式兼具的復(fù)合型學(xué)習(xí)模式。因此，這種設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)路徑從單一化走向多元化。

圖7 學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)路徑和所需支持的差異性示意圖

圖8 學(xué)習(xí)路徑示意圖

(二)教學(xué)策略模型

教學(xué)策略模型是規(guī)范，也是引導(dǎo)。教師上崗前，大都學(xué)習(xí)了大量的理論知識(shí)，如多元智能理論、認(rèn)知心理學(xué)……但是，這些理論很少在教師教學(xué)生涯中踐行。我們花了大量的時(shí)間、精力把世界上最先進(jìn)的教育理論傳授給教師，遺憾的是，教師還是用傳統(tǒng)的方式教學(xué)，教育理念和實(shí)踐的差距非常大。很多教師對(duì)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)、探究式教學(xué)沒有真正理解，即使有理解，受制于班級(jí)環(huán)境等因素，最終也很難實(shí)施。教師一般會(huì)選最簡(jiǎn)潔、容易駕馭的方式講授。因此，智能型數(shù)字教材系統(tǒng)可融入先進(jìn)的教學(xué)策略模型，能將其在課堂上“用”起來。教學(xué)策略模型不是唯一的，模型之間可自由切換。主流教學(xué)策略模型有三種：講解輔助的建構(gòu)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的探究、評(píng)價(jià)驅(qū)動(dòng)的補(bǔ)救。三種模型彼此交叉，生成N種路徑，加上學(xué)習(xí)空間的支持，智能型數(shù)字教材系統(tǒng)打開的過程將是一場(chǎng)多源、異步的對(duì)話。本研究的教學(xué)策略模型符合前面提到的三種學(xué)習(xí)模型和相關(guān)的教學(xué)策略。

1.策略一：微課+評(píng)價(jià)+資源推送

對(duì)于偏好聽講的學(xué)習(xí)者，其學(xué)習(xí)始于教師講解，這可以通過智能型數(shù)字教材系統(tǒng)里微課視頻的學(xué)習(xí)，并匹配以知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的測(cè)試題，根據(jù)測(cè)試結(jié)果得出其知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)的反饋結(jié)果與評(píng)價(jià)。此類教學(xué)策略需包含視頻資源、配套試題及與測(cè)試結(jié)果匹配的評(píng)價(jià)。學(xué)習(xí)的過程就是“學(xué)習(xí)內(nèi)化-學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)-評(píng)價(jià)反饋”無限循環(huán)的螺旋上升。

2.策略二：設(shè)計(jì)問題鏈

第二種學(xué)習(xí)模式對(duì)應(yīng)的教學(xué)策略需要設(shè)計(jì)問題鏈。第一個(gè)問題很重要，決定學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。其知識(shí)點(diǎn)應(yīng)盡可能地引發(fā)學(xué)習(xí)者的好奇心和探究欲，逐漸加入啟發(fā)性議題、引導(dǎo)性議題和探究性議題，設(shè)計(jì)出具有沉浸感的學(xué)習(xí)模式，用問題鏈驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)者不斷深入地開展探究與學(xué)習(xí)。這需要教師結(jié)合知識(shí)點(diǎn)，研究怎樣的問題能引發(fā)學(xué)習(xí)者深入思考和探究，激發(fā)其深度學(xué)習(xí)；還需要教師精心設(shè)計(jì)問題，設(shè)計(jì)出連貫的、層層推進(jìn)的問題鏈和問題矩陣，并通過相關(guān)的評(píng)價(jià)體系反饋學(xué)習(xí)效果。

3.策略三：測(cè)試評(píng)價(jià)+資源推送

第三種教學(xué)策略主要提供習(xí)題測(cè)試，然后給出評(píng)價(jià)，再開展有針對(duì)性的學(xué)習(xí)。通過做題，系統(tǒng)反饋給教師和學(xué)習(xí)者知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，據(jù)此開展驗(yàn)證性評(píng)價(jià)，然后根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果決定推送給學(xué)習(xí)者的視頻、動(dòng)畫等學(xué)習(xí)資源，并給予有針對(duì)性的輔導(dǎo)，以學(xué)定教。

(三)學(xué)習(xí)者畫像

學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)會(huì)留下許多數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過分析形成學(xué)習(xí)者畫像，可以幫助教師了解學(xué)習(xí)者特征(張治，2019)。學(xué)習(xí)者畫像可以描繪學(xué)習(xí)者第1次學(xué)習(xí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與第2次、第3次的區(qū)別及變化，包括學(xué)習(xí)行為路徑、測(cè)試的正確率、學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)，甚至包括學(xué)習(xí)者哪類題目一做就對(duì)，哪類題目耗時(shí)很久還是做錯(cuò)等。這些行為數(shù)據(jù)全面呈現(xiàn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況，可以幫助學(xué)習(xí)者建立錯(cuò)題數(shù)據(jù)庫，類似于電子錯(cuò)題本，學(xué)習(xí)者可通過賬號(hào)登錄數(shù)字教材系統(tǒng)查閱自己的的錯(cuò)題本(見圖9)。

圖9 學(xué)習(xí)者行為畫像

學(xué)習(xí)者畫像有助于教師了解每位學(xué)習(xí)者，起點(diǎn)在哪里、怎么給他幫助。A學(xué)習(xí)者一登錄智能型數(shù)字教材系統(tǒng)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)識(shí)別，并顯示A學(xué)習(xí)者某個(gè)知識(shí)點(diǎn)始終沒有掌握。

學(xué)習(xí)者畫像是一份詳盡的學(xué)情報(bào)告，學(xué)生群體學(xué)習(xí)情況也可以通過群體畫像展現(xiàn)。教師可以清晰地了解學(xué)生哪些知識(shí)點(diǎn)出現(xiàn)了共性的錯(cuò)誤，據(jù)此調(diào)整授課計(jì)劃，例如下一節(jié)課該講什么內(nèi)容，哪些方面需要增加訓(xùn)練量，哪些方面必須增加講解的精細(xì)度等，幫助教師改進(jìn)教學(xué)。

(四)知識(shí)圖譜

隨著教育現(xiàn)代化進(jìn)程的加速，未來的學(xué)校形態(tài)更趨向于教育智能體。學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)方式都具有自我改進(jìn)的能力。學(xué)習(xí)資源的改進(jìn)離不開知識(shí)圖譜。知識(shí)圖譜旨在描述真實(shí)世界存在的各種實(shí)體或概念以及它們之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，常用于大規(guī)模知識(shí)庫構(gòu)建。Google、百度和搜狗等公司均構(gòu)建了自己的知識(shí)圖譜，將其應(yīng)用于搜索引擎，改進(jìn)搜索質(zhì)量，甚至可以直接回答問題。

如果知識(shí)是人類進(jìn)步的階梯，知識(shí)圖譜就是人工智能進(jìn)步的階梯。教育中知識(shí)圖譜的構(gòu)建則是把人工智能的基因注入教育，智能型數(shù)字教材系統(tǒng)是其最佳載體。借助這個(gè)載體，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中與學(xué)習(xí)資源互動(dòng)，促成學(xué)習(xí)資源的動(dòng)態(tài)改變，使學(xué)習(xí)者的知識(shí)結(jié)構(gòu)達(dá)到最優(yōu)。學(xué)習(xí)者在互動(dòng)中改變知識(shí)結(jié)構(gòu)，教育資源也在互動(dòng)中改進(jìn)。而傳統(tǒng)教材很難根據(jù)學(xué)習(xí)對(duì)象的個(gè)性作出調(diào)整。

知識(shí)圖譜可以讓教育資源自我進(jìn)化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的人機(jī)對(duì)話。作業(yè)和試題批改原本是教師必須承擔(dān)的重要工作。隨著信息技術(shù)的進(jìn)步，自動(dòng)批改軟件開始出現(xiàn)，但它只能判斷正誤，無法給學(xué)習(xí)者提供指導(dǎo)性建議，無法判讀學(xué)習(xí)者哪些地方不懂，哪些知識(shí)點(diǎn)沒掌握。知識(shí)圖譜能夠建立知識(shí)與知識(shí)之間的聯(lián)系，讓機(jī)器像人腦一樣去思考，讓機(jī)器學(xué)會(huì)對(duì)試題進(jìn)行判讀，給出指導(dǎo)性建議，甚至與學(xué)習(xí)者進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。結(jié)合知識(shí)圖譜和學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能判斷學(xué)習(xí)者哪里不懂，甚至能推斷這道錯(cuò)題的前置性題目，或者知識(shí)盲點(diǎn)是什么。這相當(dāng)于給教師配備了人工智能助手，提高學(xué)生個(gè)性化指導(dǎo)的同時(shí)也能減輕教師負(fù)擔(dān)。但是，教學(xué)不能完全依靠機(jī)器，教師的任務(wù)是根據(jù)系統(tǒng)診斷書對(duì)學(xué)習(xí)者提供處理方式的指導(dǎo)和規(guī)劃。因此，實(shí)際教學(xué)需要教師的智慧與機(jī)器的智慧相結(jié)合(張治，2018)。

從上述分析不難看出，具備前瞻性和時(shí)代性的智能型數(shù)字教材系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)紙質(zhì)教材無法承載的信息與能力。同時(shí)，系統(tǒng)基于大數(shù)據(jù)描繪的用戶畫像，結(jié)合知識(shí)圖譜為用戶構(gòu)建系列化、策略化、科學(xué)化的學(xué)習(xí)體系，將課堂內(nèi)外多渠道、全方位打通，使泛在化學(xué)習(xí)和自適應(yīng)學(xué)習(xí)成為可能，實(shí)現(xiàn)線上線下教學(xué)無縫鏈接，這在培養(yǎng)新一代具有綜合素養(yǎng)的學(xué)習(xí)者過程中不可或缺。

四、推進(jìn)機(jī)制

智能型數(shù)字教材系統(tǒng)的推進(jìn)涉及設(shè)計(jì)、開發(fā)、采用和推廣等，不僅是教師、學(xué)?；蛘呓滩拈_發(fā)者的職責(zé)，更是需要多方利益相關(guān)者參與的系統(tǒng)工程。

(一)多方協(xié)同聯(lián)動(dòng)機(jī)制

智能型數(shù)字教材系統(tǒng)的推進(jìn)是項(xiàng)全民族教育智能化改造的基礎(chǔ)工程。它的實(shí)現(xiàn)，需要利益相關(guān)者秉承互贏理念，積極參與，聯(lián)手合作。知名教育專家和名校教師扮演資源貢獻(xiàn)者、智囊團(tuán)的角色，將名師資源與教材捆綁，使得偏遠(yuǎn)地區(qū)的學(xué)習(xí)者也可以享受到名師資源。企業(yè)扮演教材開發(fā)者、技術(shù)服務(wù)提供者，遵循學(xué)習(xí)者為主體的原則，對(duì)智能型數(shù)字教材系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)化、專業(yè)化、精準(zhǔn)化的技術(shù)開發(fā)與實(shí)現(xiàn)。教育信息化專家、學(xué)科教學(xué)專家、名師等扮演研究指導(dǎo)者，為智能型數(shù)字教材系統(tǒng)的設(shè)計(jì)貢獻(xiàn)智慧。

(二)企業(yè)效益驅(qū)動(dòng)機(jī)制

企業(yè)參與教材設(shè)計(jì)與開發(fā)的內(nèi)在動(dòng)力在于經(jīng)濟(jì)效益的回報(bào)、共享教材資源的價(jià)值實(shí)現(xiàn)等(錢冬明等，2013)；外在動(dòng)力有政策驅(qū)動(dòng)、教材需求方的積極評(píng)價(jià)等。為了讓企業(yè)積極地投入技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用推廣和學(xué)習(xí)者服務(wù)，要找到一種相對(duì)合理的方式，使其在推進(jìn)智能型數(shù)字教材系統(tǒng)的過程中發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)。企業(yè)效益驅(qū)動(dòng)的方式包括有償和無償兩種(祝智庭等，2013)。有償?shù)姆绞娇梢酝ㄟ^學(xué)習(xí)者、學(xué)校等購買服務(wù)來補(bǔ)償，但是，企業(yè)也應(yīng)具有社會(huì)責(zé)任感，不能僅僅追求經(jīng)濟(jì)效益最大化。

(三)服務(wù)成本補(bǔ)償機(jī)制

學(xué)習(xí)者、學(xué)校等是智能型數(shù)字教材系統(tǒng)的需求方和使用者，可以通過有償方式對(duì)技術(shù)服務(wù)提供者和資源貢獻(xiàn)者支付部分成本，使資源貢獻(xiàn)者和技術(shù)開發(fā)者獲得必要的收益，這就是服務(wù)成本補(bǔ)償機(jī)制。這種機(jī)制不僅可以提高企業(yè)參與的積極性，使企業(yè)提供適合學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)需求的服務(wù)，也能讓學(xué)習(xí)者真正受益。

(四)持續(xù)迭代進(jìn)化機(jī)制

智能型數(shù)字教材系統(tǒng)是人工制品，其設(shè)計(jì)與開發(fā)不是一蹴而就的，需要多輪的“設(shè)計(jì)-實(shí)施-改進(jìn)”循環(huán)迭代，逐步完善。迭代指采用逐步改進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，把最初的設(shè)計(jì)原型付諸實(shí)施(張文蘭等，2007)。將設(shè)計(jì)好的智能型數(shù)字教材系統(tǒng)應(yīng)用于自然情境的教學(xué)實(shí)踐，檢測(cè)其應(yīng)用效果，并根據(jù)實(shí)踐反饋，改進(jìn)人工制品的設(shè)計(jì)，直至排除所有缺陷，形成可靠而有效的設(shè)計(jì)，促進(jìn)教材得到逐步改進(jìn)與完善。

總之，伴隨著教育信息化2.0改革走向深入，教材的進(jìn)化吸引著更多的人不斷探尋與思索。我們應(yīng)該在理念層面，秉承以學(xué)習(xí)者為中心的教材觀；在實(shí)踐層面，呼吁學(xué)校、政府、企業(yè)等多方利益相關(guān)者形成合力，為學(xué)習(xí)者設(shè)計(jì)、開發(fā)適宜的、個(gè)性化的教材；在研究層面，亟待開展智能型數(shù)字教材系統(tǒng)的理論與實(shí)踐研究，關(guān)注教材進(jìn)化對(duì)社會(huì)環(huán)境、學(xué)校生態(tài)等帶來的變革，以更好地為學(xué)習(xí)者服務(wù)。 智能型數(shù)字教材系統(tǒng)雖能為促進(jìn)教育公平、開展大規(guī)模因材施教提供重要支撐，但其價(jià)值實(shí)現(xiàn)仍離不開教師的設(shè)計(jì)、組織與引導(dǎo)。其廣泛應(yīng)用將帶來的潛在問題也不容輕視：一方面，智能型數(shù)字教材系統(tǒng)附著大量學(xué)生數(shù)據(jù)，其衍生出的數(shù)據(jù)安全、隱私保護(hù)、數(shù)據(jù)倫理和智能算法的公平性問題必須有應(yīng)對(duì)之策；另一方面，智能型數(shù)字教材系統(tǒng)有隨時(shí)隨地可取的學(xué)習(xí)資源、智能化的學(xué)習(xí)管理，但教育要不忘“以人為本”的初心，在知識(shí)建構(gòu)的同時(shí)，還要融入價(jià)值觀的塑造和情感的交流，師生之間的交互不能被技術(shù)取代，要警惕新的技術(shù)綁架。智能型數(shù)字教材系統(tǒng)登上歷史舞臺(tái)，并不意味著傳統(tǒng)教材的離場(chǎng)或消亡(鐘啟泉，2019)，短期內(nèi)，紙質(zhì)教材由于其固有優(yōu)勢(shì)，仍然是學(xué)生學(xué)習(xí)最普及、無疑也是最有效的學(xué)習(xí)工具(熱拉爾等，2009)。雖然，國(guó)際上很多先發(fā)國(guó)家已經(jīng)開始探索、嘗試數(shù)字化教科書，但我國(guó)的智能型數(shù)字教材系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)必須因地制宜，需要經(jīng)歷系統(tǒng)的研究、試點(diǎn)，才能推廣、普及。