数字教材的创新路径分析

【摘 要】 近年来，我国数字出版行业取得了快速的发展，数字教材也日益受到相关部门的重视，成为各出版社数字化战略中必不可少的发展重点，随着技术的不断发展，出现了多样化的数字教材形式。文章通过分析数字教材的发展形态和特征，并结合国内外成功案例，浅谈教材数字化发展的趋势与创新形式。

【关 键 词】数字教材；纸质教材；个性化教材；大数据

【作者单位】崔磊，郑州航空工业管理学院。

【基金项目】本文系郑州航院青年基金课题“新媒体时代高校品牌推广研究”（课题编号：2016142003）阶段性研究成果。

【中图分类号】G237 【文献标识码】A

比尔·盖茨在2013年度的公开信上说过：“得益于手机、卫星和廉价的传感器技术，我们如今能够更快、更准确地收集和整理数据。这些新时代的‘大法官将帮助我们加速在教育、农业及健康领域取得更大进步。”事实上，在当今社会，随着物联网、大数据等信息技术的快速发展，尤其是人工智能、3D打印等技术的日新月异，各行各业都发生了颠覆性的变革，教育领域也发生了“互联网革命”。在互联网发展下，众多出版机构推出全新的数字化产品，不仅加强了数字出版物和用户之间的互动，还满足了用户的个性化需求，为学习者提供了拓展学习的体验。据有关数据统计，2016年全球的数字教科书占总教科书销量的35%。受益于数字出版的发展契机，近年来教育类图书保持高达2%的复合增长率，高于专业类图书1.6%的增长率和大众类图书0.8%的增长率。世界各国领先的教育出版公司都在积极进行数字化转型发展的探索和创新，以期在这场数字化革命中更好地把握机遇，迎接挑战。

近年来，我国数字出版行业取得了快速的发展，尤其是在经过前期的摸索后，众多出版社探寻出了符合自身发展的数字化出版商业模式，不仅产生了巨大的社会效益，同时也获得了非常可喜的经济效益。以人民教育出版社为例，近几年来，其数字出版收入增长迅猛，从2014年的1300多万元增长到2017年预计1.3亿元，增长速度惊人。根据使用对象以及具体用途，庞大的数字出版资源可以分为在线教育平台、数字教材、服务平台、教育资源库、教学平台、综合平台等形式，其中数字教材的占比将近20%。在數字出版发展如火如荼的当下，数字教材也日益受到相关部门的重视，成为各出版社数字化战略中必不可少的发展重点。本文将通过分析数字教材的发展形态和特征，并结合国内外成功案例，浅谈教材数字化发展的趋势与创新形式。

一、数字教材的发展形态与特征

数字教材，顾名思义就是伴随数字技术出现的教材，毋庸置疑，其发展形态和特征会随着技术环境的发展而变化。笔者试图通过分析数字教材的发展形态与特征，并结合当下的精品教材，与出版同仁一同探讨数字教材发展的趋势。

1.以PC端和电子阅读器的纸质教材数字化

纸质教材数字化，就是出版社将传统的教材进行数字化转换，并且将电子版的内容加工生产成不同终端的文档格式，并通过网络或者其他数字介质进行传播。20世纪90年代，不少出版社就采用这种操作性强的教材数字化出版模式。这种数字化出版模式以文本、图像、图形、音频等为内容，通过PC端作为硬件载体呈现。出版社主要通过将纸质教材内容进行数字化的转换，将数字化内容光盘随教材附带，例如，大学英语教材就已经全面实现纸质教材数字化，读者可以通过多种形式获取数字化的教材，以满足学习的需求。目前，随着电子阅读器和智能手机的快速普及，移动终端的数字教材也逐渐受到用户的青睐，这得益于电子阅读器方便携带、功耗低等优势。

总体而言，纸质教材数字化具有模式简单、成本低廉的特点，且可检索，易于传播，更新及时，比较适合科研文献的数字化存储、检索与阅读，在数字教材领域中取得了较好的发展。但由于教学使用的习惯问题，且媒体形式简单，缺乏交互性，数字教材在知识呈现、使用体验等方面相对于传统的纸质教材并无明显优势。尽管许多出版单位及研究者试图将基于专用电子阅读器的数字教材应用于课堂教学以及学校教育中，但纸质教材的数字化难以满足课堂教学的需求。只是作为被动性满足学生对电子版本教材需求的数字教材，所产生的社会效益和经济效益都极为有限，对教学所产生的积极意义也较为有限，因而难以取得理想的效果。随着数字教材的不断创新发展，这一模式将会逐渐被更新的发展模式所取代。

2.基于HTML文档及PDF的多媒体数字教材

21世纪初，随着互联网的快速发展，以HTML文档的Web页面为例的多媒体技术应用于数字教材中。HTML文档相比于PDF等文档具有较大的优势，能够支持丰富的动态媒体形式，可以进行灵活的排版布局，而且适合安装在各类网络教学平台中，有效地支持网络教学和在线协作教学。多媒体数字教材多被用于继续教育和成人教育，内容组织与呈现的形式不拘泥于纸质教材，其以读者的需求为出发点。相比之下，在基础教育领域，数字教材的排版通常要求和纸质材料保持高度一致。此外，还有一类基于PDF的多媒体数字教材，将多媒体内容直接嵌入PDF文档中，这类多媒体教材主要依靠大屏幕一体机以及交互式电子白板等硬件设施进行展示，主要面向中小学课堂教学。

多媒体数字教材可以根据教学的需求，将各种媒体资源进行有效整合，表现形式以音频、视频等为主，形象生动地展示知识内容，并且能够创设教学情境，有效地提高教学活动质量。虽然多媒体数字教材相比于纸质教材数字化有了较大的改变，但其内容的丰富性以及交互性仍然非常有限。在多媒体资源创设的教学情境中，教学者都能对多媒体资源的内容进行简单的控制，而且这一控制是单向性的，学习者只能被动地接受多媒体资源的内容信息，并没有与多媒体内容进行交互。这与纸质教材一样，难以调动学习者的主动性和积极性，不能促使学习者参与并融入教学情境中。

3.基于新一代信息技术的富媒体数字教材

富媒体，即丰富的媒体。随着信息技术的不断升级发展，在互联网上进行传播的形式已经从简单的文字和图片，逐渐向视频、音频等形式发展，随着物联网、大数据、3D打印等技术的快速发展，富媒体甚至可以包括互动效果。然而，富媒体最重要的并不是能够提供图片、动画、音频等，而是能够基于新一代的信息技术，实现丰富多样的界面展现、深度的用户交互、便捷的部署、及时的响应等。富媒体与多媒体相比较，最本质的区别在于前者能够给用户提供非常丰富的交互式体验，而后者则只是注重内容的呈现，以单向输出为主。富媒体数字教材是利用脚本控制语言、媒体标记语言等增强媒体的交互性，有机整合多种媒体资源，实现多种媒体数据的交换。富媒体数字教材根据终端设备的功能进行内容填充，并通过用户之间的人际交互提升学习者的参与度，增加其对教材的黏性。endprint

富媒体数字教材强大的信息表现能力以及丰富的交互特性，可以为教学活动带来更丰富、更真实的体验，能够高效整合内容资源、服务平台、教学工具以及终端设备，为用户构建自主学习情境自己和课堂环境下的数字化学习环境，满足用户的多情境学习需求。

二、数字教材的创新趋势

通过对数字教材的发展形态和功能特性进行梳理分析不难看出，数字教材随着智能终端的不断发展，其形态也在不断地发生变化，从最初基于PC端的纸质教材数字化，到能够嵌入图片、动画、音频等效果的多媒体数字教材，再到随着智能移动终端的普及以及信息技术的快速发展而出现的富媒体数字教材，其功能特性也从单纯的单向内容展示朝着交互性的方向发展。近年来，随着智能终端、大数据、云计算、人工智能技术的快速发展，各行各业都发生了颠覆性的变革，富媒体数字教材也越来越多地开始深度结合新一代信息技术，朝着基于丰富的体验终端的互动式教材，以及基于大数据、人工智能技术的智慧个性化教材方向发展。

1.交互式数字教材

所谓“交互”，就是用户与教材之间的互动。交互式数字教材不同于普通电子教材，它集成了富媒体数字教材以及移动互联网、云服务等技术，充分利用智能终端的功能特性，为用户提供情景化、形象化、动态化的教材内容以及交互设计。交互式教材最大的特征是充分融合了智能终端的功能特性，为用户提供丰富的学习体验，包括视觉、听觉、触觉，甚至随着信息技术的快速发展，味觉以及嗅觉都会成为数字教材开发所要融入的重要组成部分。

虽然目前国内的交互式数字教材尚未普遍发展，但已经有较多出版社进行尝试，且出现了不少精品教材。譬如，北京交通大学出版社自主研发的“M+BOOK移动学习平台”，就是一种新型的数字教材形态，这一教材充分利用了图像识别技术以及AR技术，将纸质出版物与移动终端的媒体内容进行高度整合。北京交通大学出版社自主研发了图像识别的算法，与国内领先的技术开发商深度合作，完成了图像识别的功能模块。通过利用这一功能模块，用户只要将手机摄像头对准纸质图书的图片，就可以轻松便捷地阅读文字、浏览图片、观看视频，甚至可以立体观察物体的三维结构，从而实现交互。以M+BOOK版的系列之一《电力机车制动机》为例，用户在手机上安装M+BOOK软件，通过软件扫描图书中相关的图像，则会快速链接到对应的三维立体内容。如扫描《空气制动阀》章节的制动阀阀体图像，手机屏幕就会出现三维立体的动画模型，跳脱了原本平面图片的局限，用户甚至可以通过点击对应的按键，对“阀体”进行任意组合与拆分，大大增强了用户的“现场感”，有利于提升用户的学习体验。不仅是AR、图像识别等技术与数字教材进行深度融合，当下日趋成熟的3D打印技术也被深度应用到数字教材的开发中。譬如，2017年 5月，新华文轩出版传媒股份有限公司推出的文轩地理AR教育探究解决方案（初中地理项目），就是严格按照国家的课程标准，通过AR和3D等最新技术所开发的初中地理AR教材。通过专门的APP扫描解码后，就可以借助3D打印设备将课本中的地形图等打印出来，这样不仅可以有效降低教具成本，而且可以通过直观立体的形象来增强学生的学习效果。在地理学科教材中导入AR和3D等前沿技术，仅仅是四川教育出版社的一次初探，未来其将会陆续把技术应用到语文、物理、化学等学科当中。

2.个性化数字教材

每一个学生都是独立的个体，其掌握知识的程度、学习的能力都具有鲜明的个性特征，而传统的教育出版沿用的是工业化的思路和策略，出版的教材都是适用于班级授课制统一教学模式，满足的是同步教学需求。即便是当前一些多媒体教材、富媒体教材，亦不能主动收集学生的学习数据，无法精准诊断学生的学习弱点，判断学生的学习强项。因而不能有针对性地给学生推送个性化的学习内容，难以满足异步教学需求，更无法适应学生的差异化学习。

得益于大数据、移动互联网、云计算技术的应用，我们通过建立移动学习平台，源源不断地采集学生学习过程中所产生的数据，包括学生学习成果数据、作业数据、学习时间数据等。这些庞大的数据通过大数据分析技术进行高效分析后，可以准确评估学生对知识的掌握程度，并进行有针对性的教材教辅推送以及科学的指导。以美国麦格希教育公司与全球大型IT技术服务公司合作开发的“麥格希互联”（McGraw-Hill Connect）移动学习平台为例，早在2009年，“麦格希互联”平台就已经建立，之后基于该平台又建立了“智慧学习”平台（LearnSmart program）。用户在“智慧学习”平台使用教科书的时候，系统的自适应学习功能会周期性地针对课本的内容自动提问，学生在平台上回答，系统采集学生的答案数据，有针对性地指导学生对尚未掌握的课本内容进行复习。麦格希教育公司通过对美国7所高校的数据对比，发现“智慧学习”平台可以更好地帮助学生提高学习成绩。近年来，人工智能技术已经取得了长足的发展，自动推理、机器学习、数据挖掘都在蓬勃发展，人工智能技术结合大数据的自主学习，能够帮助人们做出精准的决策。这就意味着，随着学习者学习数据的不断积累与分析，与“智慧学习”平台相似的更多平台将会被开发出来，再通过数据分析，平台就能够代替教师对学生的学习水平和学习需求进行准确的判断，并由平台提供给学习者与之能力、水平相匹配的教材、教辅。

数字教材的形态随着终端设备以及信息技术的发展而不断发生变化，相信随着信息技术的日新月异，将会有更多的前沿技术导入教育领域，应用到数字教材当中，对传统的教学方式进行创新与变革。在不久的将来，数字教材甚至能够实现与用户“直接对话”，而此时的教材已不是单纯意义上的教材，而是智能化的数字教材。

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