建設數(shù)字教材，助力學生數(shù)字素養(yǎng)與技能提升

李鋒 熊璋

摘要：教材作為人類優(yōu)秀文化的傳播載體，其承載形式需要與時俱進?！读x務教育信息科技課程標準（2022年版）》頒布后，如何研制與之相適應的數(shù)字教材就成為課程資源建設的一項重要任務。素養(yǎng)導向的信息科技教材應充分發(fā)揮信息科技優(yōu)勢，通過互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術拓展教育時空，創(chuàng)新信息科技教材形態(tài);利用數(shù)字教材跟蹤、記錄、分析學生學習過程，促進學生個性化學習;借助數(shù)字教材應用中記錄的學習數(shù)據(jù)生成個性化學習報告和構建學生學習畫像，促進增值學習評價的開展，推動“教—學—評”一致性實施。

關鍵詞：信息科技課程;數(shù)字教材;個性化學習;綜合性評價;數(shù)字素養(yǎng)

2022年4月，教育部頒布的《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“信息科技課程標準”）明確提出，信息科技課程要培養(yǎng)學生信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新、信息社會責任等核心素養(yǎng)，促進學生數(shù)字素養(yǎng)與技能的提升[1]。為實現(xiàn)信息科技課程育人價值，落實課程標準的目標要求，加強數(shù)字教材建設，整合多種媒體類型數(shù)字資源，以數(shù)字化手段推動信息科技教育發(fā)展，就成為信息科技課程實施的一項重要任務。

一、數(shù)字教材實現(xiàn)信息科技課程教學資源多元化

教材作為人類優(yōu)秀文化的傳播載體，其承載形式需要與時俱進?；ヂ?lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術的發(fā)展促進了線上線下教育深度融合，創(chuàng)生出教材建設的新形態(tài)。2020年1月，國家教材委員會印發(fā)的《全國大中小學教材建設規(guī)劃（2019—2022年）》指出，教材建設要適應信息技術與教育教學深度融合需要，滿足互聯(lián)網(wǎng)時代學習特性需求[2]。因此，素養(yǎng)導向的信息科技教材建設要充分發(fā)揮新技術優(yōu)勢，創(chuàng)新教材形態(tài)。

（一）“互聯(lián)網(wǎng)+信息科技教材”，拓展信息科技學習時空

信息科技紙質教材受傳統(tǒng)編輯、印制流程的影響，一定程度上其內容更新難以與數(shù)字時代的新技術、新工具發(fā)展同步，導致信息科技教材內容滯后于社會需求，影響了信息科技課程改革，甚至阻礙了學生對信息科技新技術、新工具的學習。近年來，移動通信、智能終端等新技術在教育領域中的廣泛應用，加速了物理學習空間與網(wǎng)絡學習空間的深度融合，拓展了學生的學習時空，推動了信息科技教育資源的多樣化發(fā)展。

因此，在教育數(shù)字化轉型的大背景下，信息科技教材建設就應發(fā)揮網(wǎng)絡環(huán)境超越時空、實時交互、資源共享、個性化應用的優(yōu)勢，根據(jù)信息科技教學的需要，及時更新和拓展信息科技教育資源，為學生提供符合時代發(fā)展的信息科技學習內容。信息科技教材還應針對學生的學習需要，實現(xiàn)個性化學習資源推送，創(chuàng)建“時時可學、處處能學、人人皆學”的在線學習環(huán)境，支持學生根據(jù)個人學習基礎、學習需求、學習風格自定步調地開展學習活動，打破封閉式教室或紙質教材的時空限制，促進學生跨時空合作學習的開展。

（二）“增強現(xiàn)實（AR）+信息科技教材”，豐富信息科技學習資源

受媒介條件的限制，信息科技紙質教材主要以文字、圖片、配套光盤視頻等方式呈現(xiàn)教材內容，學生則主要通過視覺和聽覺獲取學習信息。從學習組織方式來看，信息科技紙質教材主要以“傳送—接受”的方式組織學生學習。盡管有些信息科技紙質教材增加了配套光盤，體現(xiàn)出“雙通道多媒體學習原理”，為學生選擇信息、組織內容、建構知識創(chuàng)造了條件，但仍難以有效支撐信息科技課程標準所倡導的“做中學”“用中學”和“創(chuàng)中學”的課程理念。

教材資源不應再局限于傳統(tǒng)的視聽材料，還應通過新的技術環(huán)境與方法為學生提供體驗式、交互式、情境性的學習資源。AR技術是建立在三維計算機圖形學基礎之上的人機交互技術，它集交互性和想象性于一體，可以再現(xiàn)真實存在或虛擬仿真的場景，并實現(xiàn)人機交互。AR技術應用于信息科技教材中，可把抽象的科學概念轉化為生動的交互場景。學生借助AR技術提供的感官體驗，也將從被動地接受紙質書本知識轉變?yōu)橹鲃拥貐⑴c科學探究活動，在信息科技學習過程中的參與度更高、參與時間更長，產(chǎn)生“身臨其境”的學習體驗。

（三）“人工智能+信息科技教材”，強化信息科技育人功能

信息科技紙質教材通常是在教師的傳授下進行課堂教學應用的。但是受教師教學能力和專業(yè)水平的影響，在教學過程中，教師對信息科技教材的解讀效果也會存在差異。人工智能作為新一輪社會發(fā)展的核心驅動力，其知識圖譜、數(shù)字畫像、個性化推薦等技術推動了教材資源組織與呈現(xiàn)方式的創(chuàng)新。人工智能通過在信息科技教材建設中融入優(yōu)質的、數(shù)字化的教師智慧，可以讓教材傳授不再受制于師資水平的差異，并能嵌入學習者模型，讓學習走向個性化，通過個性化推薦為學生提供自適應的學習支持，為促進教育公平提供有力抓手。

通過互聯(lián)網(wǎng)、增強現(xiàn)實、人工智能等新技術的應用，信息科技數(shù)字教材既繼承了紙質教材的教學性、科學性、工具性等特征與屬性，也發(fā)揮出了信息科技的動態(tài)性、豐富性、交互性等優(yōu)勢，創(chuàng)造出了信息科技資源建設的新形態(tài)，賦能信息科技教育[3]。

二、數(shù)字教材助力學生信息科技課程個性化學習

素養(yǎng)導向的課程實施注重因材施教，關注學生的個性化學習。新修訂的國家《義務教育課程方案（2022年版）》[4]對課程實施提出了明確要求，強調要創(chuàng)設以學習者為中心的學習環(huán)境，凸顯學生的學習主體地位，發(fā)揮新技術優(yōu)勢，探索線上線下教學的深度融合，服務學生個性化學習。信息科技數(shù)字教材融入了互聯(lián)網(wǎng)、VR、人工智能等新技術，有助于記錄分析學生學習的全過程，精準推薦學習資源，促進學生個性化學習。主要表現(xiàn)在以下方面。

（一）跟蹤記錄學生信息科技學習過程

信息科技課程注重以真實問題或項目驅動教學，強調引導學生經(jīng)歷原理運用過程、計算思維過程和數(shù)字化工具應用過程，以此提升學生的數(shù)字素養(yǎng)與技能。信息科技數(shù)字教材建設與應用可依據(jù)核心素養(yǎng)表現(xiàn)特征，有針對性地收集學生應用信息科技解決問題的過程性數(shù)據(jù)，如解決問題設計的方案、實施步驟、數(shù)字設備類型、具體任務成果、活動時長等。這些數(shù)據(jù)為判斷學生的素養(yǎng)表現(xiàn)提供了直接證據(jù)。

（二）實時分析學生信息科技學習進展

信息科技課程依據(jù)核心素養(yǎng)和學段目標， 按照學生的認知特征和信息科技課程的知識體系，圍繞數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡、信息處理、信息安全、人工智能六條邏輯主線，設計義務教育全學段內容模塊，組織課程內容，體現(xiàn)出循序漸進、螺旋式上升的特點。教學過程中，為能支持學生由淺入深地持續(xù)學習，教師可借助信息科技數(shù)字教材的學習分析與數(shù)據(jù)處理功能，以可視化方式呈現(xiàn)和反饋學生的學習數(shù)據(jù)分析結果，幫助師生了解學習目標達成度，發(fā)現(xiàn)學生在學習過程中存在的問題，有針對性地指導和改進學習。

例如，為分析學生的素養(yǎng)表現(xiàn)特征，教師可依托數(shù)字教材為每位學生創(chuàng)建在線學習空間，按照核心素養(yǎng)的學段特征設計分析框架，并從信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新、信息社會責任等維度分析學生的素養(yǎng)表現(xiàn)，以可視化方式反饋學習數(shù)據(jù)分析結果。

（三）依據(jù)學習問題提供個性化學習指導

學生在學習信息科技的過程中難免會產(chǎn)生這樣或那樣的問題和錯誤，在對學生進行評價與檢測時，往往也會出現(xiàn)不同類型的錯題，引發(fā)教師的擔憂。教師若能分析出錯題產(chǎn)生的原因，有針對性地提供學習指導，便可將錯題轉化為促進學生學習的教育資源。借助信息科技數(shù)字教材，教師可為每位學生建立“在線錯題庫”，幫助學生找到個人學習的薄弱之處，有針對性地進行學習干預，達到因材施教的目的。通過“在線錯題庫”，教師可從“資源推送”“錯題抽檢”與“交流共享”等方面進行學習指導[5]。

“資源推送”是針對學生學習過程中出現(xiàn)的錯誤，教師從數(shù)字教材資源庫中找到與之相適應的學習資源，推送給學生進行補充學習?！板e題抽檢”則是在學生階段性學習結束后，教師利用“在線錯題庫”對學生出現(xiàn)過的錯題進行再次檢測，判斷學生對知識技能的掌握情況，以確定是否繼續(xù)提供相應的學習支持?！敖涣鞴蚕怼笔轻槍﹀e誤率較高的習題，教師將相關習題推送到數(shù)字教材上的交流平臺，并在交流平臺上組織學生對錯題進行研討，或者進行面對面的講解與研討，分享解決錯題的經(jīng)驗和方法。

（四）生成個性化在線學習文檔

信息科技課程的實施效果最終是由學生的學習成果來反映的。在信息科技數(shù)字教材應用過程中，教師可發(fā)揮其高速存儲和分類管理的技術優(yōu)勢，及時保存、整理學生的過程性學習成果。學生在使用數(shù)字教材完成學習任務后，數(shù)字教材可為每位學生實時生成一個過程性的學習文檔。通過分析個人學習文檔，學生可查漏補缺，發(fā)現(xiàn)個人學習不足，有針對性地開展補償學習;教師也可以對這些學習文檔進行匯總分析，梳理學生學習成果，發(fā)現(xiàn)學生學習過程中的難點，合理應用學生的學習成果，支持后期教學活動開展。

三、數(shù)字教材輔助學生信息科技學業(yè)綜合性評價

評價事關教育發(fā)展方向，有什么樣的評價指揮棒，就有什么樣的辦學導向[6]?！读x務教育課程方案（2022年版）》強調課程實施要改進教育評價，強化過程評價，探索增值評價，健全綜合評價，著力推進評價觀念、方式方法改革，提升考試評價質量[7]。顯然，素養(yǎng)導向的信息科技課程評價過程，就要超越孤立的、細碎的操作性技能測試，注重真實情境中學生學習的整體表現(xiàn)，加強過程性與綜合性評價，發(fā)揮信息科技數(shù)字教材的優(yōu)勢，實時反饋學生學習目標達成情況，體現(xiàn)出“教—學—評”的一致性。

（一）分析學生信息科技學習數(shù)據(jù)，構建學生學習畫像

學生學習畫像是依據(jù)學生的個人身份信息、在線交流內容、在線學習行為以及學習結果評價等方面反映出的學習數(shù)據(jù)，構建出的具有“標識特征”的學生學習模型。學生學習畫像可通過分析學生應用數(shù)字教材產(chǎn)生的學習數(shù)據(jù)，描繪出學生個體和學習群體的學習信息全貌，較真實地反映出學生核心素養(yǎng)的表現(xiàn)情況。學習畫像作為學生的“虛擬代表”，較好地實現(xiàn)了對學生信息科技學習過程的觀察、記錄與分析，幫助師生準確了解學習狀況，聚焦學習問題，促進了基于過程性證據(jù)的評價。

（二）創(chuàng)建數(shù)字學習報告，真實反映學生學習現(xiàn)狀

數(shù)字學習報告是借助數(shù)字教材和學習平臺跟蹤并記錄學生信息科技學習過程，利用數(shù)字化工具分析和呈現(xiàn)學生學習狀況的一種學習分析報告。它能反映學生應用數(shù)字教材學習的現(xiàn)狀，分析影響學生學習的要素，并給出相應的學習建議。數(shù)字學習報告是在學生學習數(shù)據(jù)分析基礎上進行的，能較真實地反映學生個人與群體對于信息科技的學習狀況。通過數(shù)字學習報告，教師可針對學生學習中的問題，采用“問題預警”“過程監(jiān)管”和“學習激勵”等方式進行學習干預。

“問題預警”是將學生應用數(shù)字教材的學習進度與預期學習計劃進行比對，如果學生信息科技學習內容進展與規(guī)定內容不符、學習表現(xiàn)出現(xiàn)異常等，在線學習報告會給出預警提示?！斑^程監(jiān)管”是通過數(shù)字教材記錄與描述學生的學習情況，及時判斷和發(fā)現(xiàn)學生的學習問題與不足，并將此反饋給學生和指導教師，起到學習督促與監(jiān)管的作用?！皩W習激勵”是根據(jù)學生學習進展和所取得的學習成績，給予相應學習等級和積分鼓勵，激發(fā)學生進一步開展學習活動的積極性。

（三）關注學生自身學習的進步，促進增值性學習評價

在信息科技課程的教學過程中，教師借助數(shù)字教材的智能測試功能，可持續(xù)獲取學生不同時間段的學業(yè)成績的數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計方法或分析模型對學生不同時間點上的學業(yè)成績進行比較分析，得到學生學習成就變化的“凈效應”，以此診斷學生個人的進步程度。

開展信息科技課程增值性學習評價，可充分發(fā)揮數(shù)字教材中的模擬演示功能，為評價活動開展創(chuàng)設問題情境，借助人機交互功能實現(xiàn)復雜學習結果的具體化，真實反映學生在解決問題過程中的核心素養(yǎng)表現(xiàn)。在保證同等素養(yǎng)表現(xiàn)水平的情況下，教師還可利用數(shù)字教材開放性的學習空間，創(chuàng)設類型多樣的評價問題情境，并利用數(shù)字教材快速存儲、數(shù)據(jù)分析、實時反饋等功能，對學生解決問題的過程進行全程追蹤，記錄學生在解決問題、設計方案、實施方案、得出結果等方面學習前后的素養(yǎng)表現(xiàn)，準確計算出學生素養(yǎng)表現(xiàn)的增值量，以此避免因學生在評價過程中的機械記憶而產(chǎn)生的虛假評價結果。數(shù)字教材還能通過電子學習報告單，及時反饋學生在學習中取得的成績以及學習過程中存在的問題與不足，指導學生個性化學習。利用數(shù)字教材開展信息科技增值性學習評價，可激發(fā)學習成績不良學生的學習動力，讓他們感受到自己在持續(xù)進步，樹立起學習的信心;也可增強學優(yōu)生的危機意識，引導他們察覺到自己在學習過程中的進步程度，促使他們在良性學習競爭過程中挖掘個人的學習潛能，樹立起“不比基礎比進步”“不比條件比努力”的內生教育發(fā)展觀。

當今，信息科技正以新理念、新業(yè)態(tài)、新模式，全面融入人類的經(jīng)濟、政治、文化、社會、生態(tài)文明建設各領域和全過程，給人類生產(chǎn)生活帶來廣泛而深刻的影響。信息科技課程旨在幫助學生掌握數(shù)字時代的知識建構與創(chuàng)新方法，引導學生在使用信息科技解決問題的過程中遵守道德規(guī)范和科技倫理。因此，信息科技課程實施過程中就要加強數(shù)字教材建設，通過信息科技手段與方法促進學生對信息科技課程的學習，提升數(shù)字素養(yǎng)與技能。

注：本文系國家社會科學基金教育學一般課題“線上線下融合的信息技術教材新形態(tài)及創(chuàng)新應用研究”（BCA210081）的研究成果。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準：2022年版[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2] 中華人民共和國教育部.全面落實教材建設國家事權 系統(tǒng)描繪大中小學教材建設藍圖 ：國家教材委員會辦公室負責人就《全國大中小學教材建設規(guī)劃（2019-2022年）》答記者問[EB/OL].（2020-01-07）[2022-6-25].http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s271/202001/t20200107_414566.html.

[3] 張治，劉德建，徐冰冰.智能型數(shù)字教材系統(tǒng)的核心理念和技術實現(xiàn)[J].開放教育研究，2021（1）：44-54.

[4][7]中華人民共和國教育部.義務教育課程方案：2022年版[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

[5] 李鋒，王吉慶.中學生在線學習伴隨式干預：環(huán)境、策略、方法與案例[J].中國電化教育，2019（11）：91-98.

[6] 新華社.中共中央、國務院印發(fā)《深化新時代教育評價改革總體 方案》[EB/OL].（2020-10-13）[2022-6-25].http：//www.gov.cn/ zhengce/2020-10/13/content_5551032.htm.

（作者李鋒系華東師范大學教育信息技術學系副教授，教育部義務教育信息科技課程標準研制組核心成員;熊璋系對外經(jīng)濟貿易大學信息學院院長、教授，教育部義務教育信息科技課程標準研制組組長）

責任編輯：牟艷娜