云教材的開發(fā)與探索
——以工科教材為例

董立娟

（北京航空航天大學(xué)出版社有限公司，北京 100191）

教材作為傳道授業(yè)的傳統(tǒng)媒介和重要載體，在學(xué)習(xí)實踐過程中必不可少，長期以來在教育教學(xué)、人才培養(yǎng)、知識傳承方面扮演著至關(guān)重要的角色。隨著信息時代的到來，以互聯(lián)網(wǎng)+為特征，以人工智能、大數(shù)據(jù)、高性能計算處理為技術(shù)依托的融媒體介質(zhì)正在不斷地提升著知識傳播的質(zhì)量和效率。傳統(tǒng)圖書因其呈現(xiàn)形式單一、版面不活潑、紙張及印刷限制等局限性，越來越無法滿足讀者日益增長和創(chuàng)新創(chuàng)意的閱讀需求。圖書教材的形式創(chuàng)新和品質(zhì)突破已經(jīng)勢在必行，無法回避了。眾多的信息化技術(shù)手段已經(jīng)促使圖書教材必然謀求轉(zhuǎn)型，進(jìn)一步促進(jìn)了信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，云教材在當(dāng)前行業(yè)大背景下應(yīng)運而生。[1-2]

1.云教材的特點

1.1 云教材的定義

云教材是智能化、立體化教材的閱讀、學(xué)習(xí)終端應(yīng)用，可以呈現(xiàn)豐富的多媒體、較好的閱讀體驗和交互學(xué)習(xí)功能，從而幫助學(xué)習(xí)者充分感受智能化、立體化教材帶來的良好體驗。云教材還可以與Moso Cloud 云服務(wù)充分結(jié)合，為學(xué)習(xí)者提供隨時筆記同步、分享筆記等云服務(wù)功能。

云教材集成了移動學(xué)習(xí)、富媒體數(shù)字出版和云服務(wù)三大領(lǐng)域的前沿技術(shù)，從學(xué)習(xí)者情景化、動態(tài)化、形象化的學(xué)習(xí)需求出發(fā)，將傳統(tǒng)紙質(zhì)教材的內(nèi)容重新進(jìn)行多媒體編排設(shè)計和交互設(shè)計，形成了面向各端進(jìn)行全新設(shè)計呈現(xiàn)（如手機、Pad、PC），為受眾提供了豐富的、可擴展的、可互動的、進(jìn)度隨時可跟蹤的全新教材學(xué)習(xí)體驗，同時也為講解、實驗、應(yīng)用等環(huán)節(jié)釋放了大量的教學(xué)壓力，顯著提升了知識交互和流轉(zhuǎn)的效率，同時通過云教材共享和分享的技術(shù)要素，能夠動態(tài)地修正和完善教育教學(xué)過程的方法和技巧，以更靈活多樣的方式提升教材使用效率和效果。[3]

1.2 云教材的特點

一是版面設(shè)計精致討巧。云教材的界面采用天然的數(shù)字產(chǎn)品設(shè)計理念，雜志化風(fēng)格排版，版面精致，讀者的閱讀感受非常愉悅。

二是媒體素材形式多樣。云教材可以提供海量的高清圖片、視頻、音頻、動畫、3D 等多媒體素材，以滿足讀者的閱讀需求。

三是學(xué)習(xí)效果大大提高。云教材提供了趣味性、游戲性、情景性的交互評測和模擬練習(xí)模塊，提高了互動性，大大激發(fā)了閱讀興趣和獲得感。

四是輔助工具門類齊全。除隨時增刪筆記、添加書簽、高亮顯示重點等傳統(tǒng)功能外，云教材還提供了全書檢索、記錄學(xué)習(xí)歷史、分享筆記等功能，滿足不同讀者的需求。

五是學(xué)習(xí)互動共享更加高效、便捷。可以配合云班課來方便地實現(xiàn)教學(xué)互動，隨時翻閱學(xué)習(xí)指導(dǎo)和教學(xué)重點，與同學(xué)分享摘要、筆記，以點帶面，有助于形成良好的閱讀氛圍。

六是終端使用互聯(lián)多樣。云教材支持手機、Pad、PC等多端使用，且各端互動聯(lián)通，方便讀者隨時隨地閱讀。

通過技術(shù)梳理，從版面設(shè)計、多媒體素材、交互學(xué)習(xí)等8個不同維度，形成云教材與傳統(tǒng)出版物教材的細(xì)分優(yōu)劣勢評價，如表1所示。

表1 云教材與傳統(tǒng)紙質(zhì)教材的特征對比

2. 云教材在高等院校工科教學(xué)實踐中的應(yīng)用案例

案例一：《C語言程序設(shè)計》

作為一款計算機語言類基礎(chǔ)教程，《C語言程序設(shè)計》介紹了常用編程語言C語言的基本定義、各種數(shù)據(jù)類型的使用技巧、程序控制、函數(shù)、指針及有關(guān)程序設(shè)計的思路、方法等內(nèi)容。同時C語言程序設(shè)計也是高校計算機專業(yè)和其他非計算機工科、理科專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)教程，也是高等教育階段程序設(shè)計類學(xué)科專業(yè)的啟蒙語言課程。該課程的重要性不言而喻，通過該課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生更好地了解和應(yīng)用計算機，提升學(xué)生研究和探索計算機科學(xué)相關(guān)專業(yè)的興趣，同時可以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計算機獨立解決問題的能力，為學(xué)生今后進(jìn)一步的學(xué)習(xí)深造奠定良好的、扎實的計算機語言基礎(chǔ)。

同其他計算機語言類似，該課程的教學(xué)景象抽象、知識點眾多，課程體系完整但對初學(xué)者來說，認(rèn)知理解起來相對困難。初學(xué)者對知識的把握、應(yīng)用、實踐和效果的場景建構(gòu)非常模糊，很難通過傳統(tǒng)的知識傳播方式讓學(xué)生快速深入地掌握知識體系。C語言程序設(shè)計云教材的使用，從教材內(nèi)容的選擇、組織及呈現(xiàn)方式上體現(xiàn)了內(nèi)容模塊化、項目為導(dǎo)向的宗旨，具體學(xué)習(xí)項目包含了具體的知識點，這樣就可以讓學(xué)生在具體的應(yīng)用景象中學(xué)習(xí)知識點，并能夠和類似應(yīng)用場景融匯，達(dá)到觸類旁通的功效。同時云教材引入氣泡標(biāo)注，加入了擴展的知識點學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓受眾更容易將課程學(xué)習(xí)的理論知識帶回實際的應(yīng)用案例中，不斷在學(xué)習(xí)實踐的反復(fù)迭代中鞏固知識，多維度加強讀者對該知識點更深入的理解。再者C語言程序設(shè)計云教材還同時配套了隨堂練習(xí)題型，讀者可以在線隨時查看作業(yè)效果。

案例二：《工程制圖與CAD》

工程制圖是高校機械、土木類工科專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，是創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化工程圖紙的技術(shù)，該課程貫穿上述專業(yè)本科、研究生教育始終，用以培養(yǎng)學(xué)生對三維目標(biāo)形狀及相關(guān)位置、形態(tài)的空間邏輯思維和形象思維能力，目的是培養(yǎng)學(xué)生徒手繪制草圖的基本能力，進(jìn)而在計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計算機繪制工程圖樣的基本能力，同時提升學(xué)生閱讀理解工程圖樣的能力。工程制圖是工科教學(xué)和設(shè)計的基本技能，也是CAD/CAE（計算機輔助設(shè)計/計算機輔助工程）學(xué)科發(fā)展和應(yīng)用的最基礎(chǔ)能力和最重要推手。該課程以畫法幾何入門，通過具體的零件、部件級圖例的繪制和使用，達(dá)到對工程圖紙的規(guī)范編制、閱讀和使用。

工程制圖和CAD是基礎(chǔ)知識和熱點工具的完美結(jié)合，該教材著眼發(fā)展，落地生根，既有系統(tǒng)理論又有明顯的應(yīng)用屬性，不僅能夠系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的工程制圖能力，更有利于學(xué)生把握未來技術(shù)發(fā)展趨勢，使其學(xué)習(xí)更有目標(biāo)和針對性，也對未來的知識和技能應(yīng)用更有信心。該教材以項目為導(dǎo)向，講解了繪圖的基本技能，并且提供了相應(yīng)的實際操作視頻，深入淺出地展示和分析了工程制圖的技術(shù)體系和CAD應(yīng)用的現(xiàn)實場景，具有強烈的視覺沖擊力和情景代入感，充分彰顯了云教材中大數(shù)據(jù)工具的優(yōu)勢，把傳統(tǒng)課堂中不便于實現(xiàn)的創(chuàng)新思路和想法借助信息技術(shù)予以實現(xiàn)，形成知識的集成和教學(xué)互動，顯著提升了學(xué)生學(xué)習(xí)效果，優(yōu)化了教學(xué)人員的知識傳播手段，更全面立體地促進(jìn)了工程制圖教育教學(xué)方式的多樣化。

案例三：《飛機總體設(shè)計》

《飛機總體設(shè)計》是高校航空航天類專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程，通過對飛機總體設(shè)計的基本概念和方法的系統(tǒng)闡述，傳授給學(xué)生進(jìn)行飛機設(shè)計的基礎(chǔ)知識、基本流程、基本方法和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并折射出飛機總體設(shè)計過程中的綜合協(xié)調(diào)、折中權(quán)衡、反復(fù)迭代的技術(shù)哲學(xué)觀點。飛機總體設(shè)計可以說是技術(shù)與藝術(shù)融合、多學(xué)科耦合交叉、持續(xù)發(fā)展創(chuàng)新的高科技領(lǐng)域，對飛機的研制及競爭力的提升起著決定性作用。

由于飛機總體設(shè)計中包含了飛機初始總體設(shè)計參數(shù)與方案設(shè)計、飛機總體設(shè)計參數(shù)詳細(xì)設(shè)計、飛機操縱系統(tǒng)設(shè)計與分析、飛機費用與效能分析、飛機總體參數(shù)優(yōu)化等眾多內(nèi)容，知識結(jié)構(gòu)體系如同飛機中的各個系統(tǒng)一樣異常繁雜，為了便于學(xué)生的理解認(rèn)知，體現(xiàn)更好的沉浸式學(xué)習(xí)感受，該教材中提供了豐富的多媒體形式，讀者可以手動、任意角度地觀察航模的細(xì)節(jié)，更加充分地感受智能立體化教材帶來的美好和精致體驗。通過親自上手實踐，讓不同專業(yè)的學(xué)生既能從空氣動力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料學(xué)和制造工藝等基礎(chǔ)科學(xué)為題入手，理解飛機設(shè)計的重要原理，更能以直觀的形式讓學(xué)生切身體會到為了使飛機能飛行并遂行特定的任務(wù)使命，飛機上的動力裝置、飛行控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、救生系統(tǒng)、航空電子系統(tǒng)，以及武器和火力控制系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計初衷。這些全方位的教學(xué)感受是傳統(tǒng)書本教學(xué)方式不可比擬的，讓學(xué)生知其然，更知其所以然。

案例四：《大學(xué)數(shù)學(xué)實驗》

作為實驗教學(xué)輔助類教材，通俗易懂，亦形亦色，是本教材的編輯目標(biāo)，即讓學(xué)生在實驗操作過程中，深入淺出，靈活應(yīng)對，既符合操作規(guī)程，又實現(xiàn)實驗?zāi)康模瑥亩_(dá)到潤物細(xì)無聲的教學(xué)目的。所以本教材為讀者提供了高清大圖177張、視頻16段、氣泡標(biāo)注30處、交互任務(wù)64處等內(nèi)容豐富、門類齊全的教育學(xué)習(xí)資源。學(xué)生可以直接觀察軟件運行過程和結(jié)果，還可以直接看該詞條的百科或該詞的字典解釋，強化學(xué)習(xí)效果。

案例五：《物理現(xiàn)象演示與研究》

物理現(xiàn)象存在于萬事萬物中，展示和講解這些現(xiàn)象既容易又復(fù)雜，容易在于隨處可見、隨時發(fā)生；復(fù)雜在于要創(chuàng)造合理的條件才能孕育物理現(xiàn)象的發(fā)生。如何讓學(xué)生通過淺顯的物理現(xiàn)象理解和認(rèn)知復(fù)雜的物理原理，進(jìn)而引發(fā)思考，引起探索，才是教材傳道授業(yè)的精髓。正是基于上述考慮，本教材取材自然和生活中的點滴，如怪坡、3D 電影、足球場上的香蕉球等，通過視頻和具體的實物演示生動形象地展示了自然界中這些奇妙現(xiàn)象，以此喚醒讀者的好奇心，引發(fā)他們獨立思考，點燃其探索未知的欲望。[4-6]

3.云教材教學(xué)的效果

云生態(tài)體系建設(shè)逐步完善，平臺能夠給師生提供越來越穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，為行業(yè)搭建結(jié)構(gòu)化的數(shù)字教育服務(wù)供給，為云教材的推廣和使用提供了便利條件。特別在疫情期間，網(wǎng)絡(luò)課程的開展逐漸成為教學(xué)常態(tài)，線上線下混合式教學(xué)成為當(dāng)下及至未來的教學(xué)趨勢。于是云教材的發(fā)展迅猛，在全國多個高校開始使用、普及。[7]

云教材的使用一定程度上解決了教學(xué)過程中教材及資源獲取的“困惑”，依托大數(shù)據(jù)將教師設(shè)想與優(yōu)質(zhì)資源融為一體，實現(xiàn)隨時隨地可用，新老師能夠“拿來就用”“就地取材”，經(jīng)驗豐富的教師也可以發(fā)現(xiàn)自己的不足。[8-12]

云教材的使用也使得課堂變得更加豐富多彩。課文以動畫形式生動呈現(xiàn)，電子白板播放視頻資源，音響同步輸出課文朗誦，語音標(biāo)準(zhǔn)、情緒飽滿、聲情并茂……學(xué)生們對科技支撐下的學(xué)習(xí)方式興趣滿滿。

4.開發(fā)過程中需要注意的問題

第一，同紙質(zhì)出版物一樣，云教材首先要把握的問題就是選題方向。無論是基本立意，還是主要內(nèi)容，都應(yīng)該是傳播先進(jìn)文化，弘揚社會正氣，引人積極向上、奮發(fā)進(jìn)取的，從而體現(xiàn)出明確的引導(dǎo)性；或者是政治上的導(dǎo)向，或者說思想上的啟發(fā)，或者說道德上的熏陶，或者說科學(xué)知識上的傳授，或者是幾方面兼而有之。

第二，嚴(yán)格執(zhí)行“三審三?！敝贫?，嚴(yán)控云教材的質(zhì)量。質(zhì)量是圖書的生命線，更是對讀者的尊重，出版社應(yīng)該高度重視“三審三?！惫ぷ?，把這項制度作為云教材出版工作的一項基本制度堅持并不斷完善。其中涉及的每個環(huán)節(jié)、每個當(dāng)事人必須強化政治意識和責(zé)任意識，嚴(yán)格執(zhí)行“三審三校”制的各項要求，履行職責(zé)，嚴(yán)把關(guān)口，不走形式。

第三，云教材的使用是在開發(fā)平臺上進(jìn)行的，所以對平臺的使用和維護(hù)提出了非常高的要求。這要求出版社從選題前期開始就要加強對平臺的

測試和適配，不斷調(diào)整，加大相關(guān)方面技術(shù)人員的投會產(chǎn)生軟硬件方面的問題，并積極提供各方面的配套服務(wù)。

第四，作為新的出版形式，云教材具有傳播方便、易獲取等特點，因此要特別注意版權(quán)事宜。出版方應(yīng)通過增加水印或者使用區(qū)塊鏈等技術(shù)手段，加強版權(quán)的管理。

結(jié)語

未來的教育、未來的課堂一定離不開信息化，但是信息技術(shù)與教育教學(xué)創(chuàng)新融合沒有現(xiàn)成的模式和經(jīng)驗可循，是一場全新的探索。面對云教材這個新生事物，要有勇氣、有膽量、有熱情去迎接挑戰(zhàn)，在對數(shù)字教材的應(yīng)用和探索中繼續(xù)砥礪前行！