数字教材在高校教学中的融合应用_【教学设计师】

自2010年教育部颁布《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020）》和新闻出版总署下发《关于发展...

自2010年教育部颁布《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020）》和新闻出版总署下发《关于发展电子书产业的意见》以来，电子书产业迎来了爆发式快速增长的五年。现在，电子书已经发展成为一种知识信息传播的重要载体和新型出版物的主要形态，是出版发行和互联网、数字化等高新技术相融合的产物。由此，市场上涌现出一批提供内容原创、编辑加工、数字转换、平台投送的优秀企业和知名品牌，其中也不乏大批自由创业者，他们对技术实现的聚焦专注力和快速执行力，马上衍化成为产业加速器，推动着产品链的各个环节迅猛发展。早在2010年和2011年，地平线报告连续两年预测，电子书将被广大教育者所接受并在课堂教学实践中运用，在短时间内成为教学和创造性探究的主流应用媒体，逐渐被教育机构所选择使用。不可否认，我国已经进入“无纸书籍”学习的新时代，教材作为学生学习和获取系统知识的主要来源之一，其电子化是发展的必然趋势。

经过近十年的技术衍变和产业发展，数字教材已不再是简单的纸版教材的“电子化翻版”,而是更加强调视频、音频、图像、文本、动画等多种富媒体技术与交互性体验的有机融合，目的就是遵循学生的阅读规律，让数字教材更加有利于教师和学生组织学习活动，达到课程的教学目的。因此，从教育教学应用情景来看，新时期的数字教材具有结构化呈现、媒体可操控性、作业功能、笔记功能、管理功能等特征，同时在设计理念和开发方法等方面，对教材的设计者和开发者提出了更高的专业要求。

总体上，数字教材的设计与开发面临着三大挑战。

首先，新时代数字教材要应对从传统学习方式向信息化学习方式变革的需要。现在，年龄在10-29岁之间的用户群体互联网使用率在保持高速增长，学生的认识观和学习观发生了革命性变化，他们不再限于仅知道“是什么”和“为什么”，更侧重于想了解“在哪里”和“怎样做”，以及知识来源是什么。每个学生的学习路径是差异化的，学习方法也更加灵活，对于创新性的知识单元会更加关注。学习过程不再仅仅是匹配问题，而更多地转向如何理解问题情景、如何界定问题、如何提出问题、从何处寻找解决问题的途径等，这就对数字教材的内容设计和用户体验设计提出了很高的要求。

其次，新时代数字教材要应对富媒体时代告用户体验的需求。当今的大学生是伴随着计算机和互联网成长起来的，他们具有很强的快速信息检索能力，更擅长同时处理多种任务，很容易接受数字技术对教学内容的影响，这就推动着高校逐渐探索在教学过程中应用移动终端和互联网，实现传统单一的媒体形态向富媒体转变。那么，如何让学生轻松有效地投入学习，对媒体进行直接操控，获得比传统教材更加个性化和沉浸式的阅读体验，就是数字教材设计人员亟待解决的问题之一。

再次，新时代数字教材要应对教学设计有效性和开发过程专业性的要求。传统纸质教材开发主要由作者（学科专家）和编辑共同完成。相比之下，数字教材的设计和开发过程变得更加复杂，需要众多工作角色承担不同的任务分工，包括课程设计人员、教学设计人员、媒体制作人员和技术开发人员等。团队规模增大了，对每位成员的专业性要求就更高了，不同专业背景往往秉持不同的思维方式，如何保证开发团队有效沟通、确保预期成果，对设计开发团队提出了更高的专业要求。

一般情况下，数字教材的设计与开发过程主要包含9个关键环节，分别是内容分析、学习者分析、知识图绘制、学习路径设计、用户体验设计、呈现界面设计、内容封装、资源发布和总结性评价。这些环节分布在整个过程的四个阶段中。

在需求分析阶段，内容分析和学习者分析并行开展工作。其中内容分析的主要任务是设计课程的能力结构和学习目标，分析课程的核心知识模块及典型知识类型，分析知识模块之间的关系，明确知识对于课程目标实现的重要程度以及学习的难度。学习者分析的主要任务是系统分析学习者的能力水平、学习风格、人口统计学特征和使用场景等，并为后面的设计环节提供基础数据支撑，包括划定知识范围、设计个性化学习路径、影响交互方式和界面风格等。

在分析设计阶段，知识图绘制是学习路径设计的基础，两个环节是承上启下的关系。其中知识图绘制是在前面内容分析的基础上，依据绘制规则设计知识之间的关系，明确知识的层次以及与教学目标的紧密程度，形成内容组织的基本方式。

学习路径设计的主要任务是根据课程内容和学习者特征选择学习方式，形成学习路径图，设计学习活动和媒体呈现方式，促进认知参与和知识建构。实践证明，可视化的知识结构和可选择的学习路径更加有利于保证课程目标、教材内容和学习方式的一致性。

前两个阶段是需要课程设计人员、教学设计人员和媒体制作人员最紧密协作的两个重要时期，直接决定了数字教材的预期效果。这也正是好多学校和出版社更加倾向于选择有既有技术开发水平、又有成功案例经验的数字教材开发商的主要原因，媒体制作人员对于教学业务的熟悉程度，会很大程度上决定其与课程和教学设计人员的磨合周期。

在媒体开发阶段，用户体验设计环节是一个反复评审的迭代过程，通过作品原型的多次修正，结构化内容呈现，形成优良的交互机制和使用体验。交互是连接内容分析、学习设计与呈现界面设计3个环节的桥梁，采用“图书”的基本隐喻，设计数字教材的结构、导航系统和任务操作流程。

其中呈现界面设计的主要任务包含界面组件设计、视觉效果设计、版式设计等。内容封装环节则要根据跨平台、适应多种段的需要选择合适的封装方式。一般，数字教材的输出格式包含Epub和H5两种标准格式，像方正电子这样的专业公司还会输出Dpub等自有格式设计文件，同时支持基于Ios、Android和Windows系统的多种类型电子阅读终端的跨终端应用。

在作品发布阶段，将数字教材与后台数据库建立联系，做好网络服务器端的部署，保证数字教材应用的可靠性和可接入性，同时保证阅读行为的过程数据能够有效收集和存储，以供后续进行大数据挖掘和分析。

综合以上描述，可见数字教材设计与开发一套有逻辑关联的、可操作性的技术过程，不是个体能够独立完成，需要学科专家、富媒体技术专家等团队成员共同协作，方可设计出一套高水平、高体验度的数字教材，从而达到降低学习难度、多角度激发学习兴趣、加深知识理解的目的。

除了上述9个专业设计环节外，数字教材从设计、开发到应用的全生态链中，不可或缺的同时需要三个核心要素作支撑，分别是制作工具、阅读器和电子阅读终端。一个专业的数字教材制作工具可以提供几十种交互组件、上千种图形模板与素材，以及可实现多种类型文件格式便捷转换的工具插件等，有效支撑设计人员的无限创意，在极大减轻设计人员工作量的同时，增强数字教材的整体交互效果。

阅读器是运行数字教材的程序，可以集成搜索、字体调整、书签、随时笔记、书城、书架等满足阅读和教学要求的功能；电子阅读终端是指数字教材的显示终端，包括PC电脑、Pad平板电脑、智能手机等，目前，Pad平板电脑因其便携性和适宜阅读，成为最理想的数字教材电子阅读终端。

那么，新时代的数字教材，如何与高校的教学活动进行融合应用呢？

现在，高校开展教学模式改革普遍尝试采用线下课堂教学和线上慕课教学相结合的方式，部分课程实现了面向大众开放，学生不受地域、专业和学籍等条件限制，教学内容与课程可依据学生的需要实现在线动态调整与扩充，一门线上慕课课程的报读人数可能动辄上万人，“大规模”特征明显。

“翻转课堂”等教学模式的出现和应用，极大地冲击了以课堂、教师、书本为中心的传统教学体系，教师、学生、教学媒体三者的关系也随之发生了根本性变化。学生可以在线完成知识的学习，而线下课堂变成了师生之间或学生之间互动的场所，进行答疑解惑、交流知识应用的经验等。课堂的主要功能不再是知识的讲解，而是评价、交流与互动。

同时，根据学生的在线学习表现，通过网络大数据信息挖掘，分析和判断学生的学习特征，并提供个性化的评价与辅导，使得学习目标和学习过程能够得到有效监控。那么，在这样的背景下，教师应当具备哪些信息化教学素养，学生真正需要哪些信息化教学方式，以及数字教材等在线教学资源应当如何支撑教学过程，已然成为高校迫切需要思考的问题。

新时代大学生普遍具有三个方面特点。一是自主性。到了大学阶段，大部分学生已经形成自己独特的学习风格，可支配的时间多、学习的途径多、学习的内容选择性大、对数字内容接受速度快，能够自有把握学习的主动权，发挥学习的自主性。二是独立性。高校的教学过程实际上是一个学习和发现相结合的过程，重在引导学生独立地探索知识。

随着自主性的不断增强，大学生对教师传授的知识不再是全盘接受，而是按照某种标准对信息进行选择，或接受、或忽视、或排斥。教师的“教”也发生了变化，由简单的传授、灌输知识转变为对学生学习的引导和启发，课堂讨论、质疑、实验等环节的时数显著增加。三是阶段性。大学教学在于构建学生合理的知识和能力结构，教学内容既深又广，由浅入深，循序渐进，呈现出明显的阶段性。这些特点都要求数字教材需要为大学生提供一个资源丰富、容易理解且具有吸引力的学习内容环境。

从调研结果来看，大部分教师和学生认为学习过程中是比较需要数字教材的，并且认为数字教材可以实现随时阅读，增加教学互动，获取丰富的课程资料和最前沿的学科知识，易于检索、存储和富媒体化。此外，教师还认为数字教材可以有效减少他们的备课和教学工作量，提高教学质量。

对于数字教材的功能需求，教师和学生普遍提出，希望数字教材能够基于大数据和互联网，实现全方位立体教学，主要体现在四个方面。

一是跨终端应用，包括PC机、Pad平板电脑和智能手机，同时支持Ios、Android和Windows操作系统。

二是阅读器的辅助学习功能，包括资源检索、随堂笔记、学习工具、课堂录音、作业管理、智能标记、实时交流等。对于教师监控功能，大部分学生不希望有此功能，而教师则半数以上希望具有此功能。

三是大数据挖掘与分析，维度包括阅读行为分析（例如阅读次数、阅读时长、阅读完成率等）、配送资源使用分析（例如激活率、下载率、使用率等）、交互参与行为分析（例如书签使用数量、批注使用数量、激光笔使用次数、拍照录制使用次数、投屏学生评分数据等）、学案使用分析（例如学案数量、编辑次数、资源下载频率、素材下载频率、作业和测验使用次数等）、微课学习分析（例如微课资源数量、编辑次数、知识点覆盖度、时长、视频使用频率等）、资源共建共享分析（资源共建共享数量、老师使用评价、学生使用评价等）等。通过应用大数据，挖掘真正影响学生学习成效的因素，记录学习行为并进行学习分析，进而对学生进行多元深层次评价，并为学生提供个性化学习服务。

近两年，得益于AR/VR技术的快速发展，数字教材也实现了很多延伸发展，主要形态就是增强现实（AR）电子书。所谓增强现实（AR），就是将计算机生成的虚拟信息叠加到真实场景上，并借助感知和显示设备，将虚实信息融为一体，最终呈现给观察者一个感官效果真实的新环境。增强现实技术曾经被看作是一种善意的欺骗，在真实的三维空间中融合虚拟的信息，给人一种全新的体验。

增强现实（AR）电子书，也被称为互动3D图书，是指在传统纸质图书的基础上，通过增强现实的图像识别，显示虚拟三位景象的电子图书。其最大优势就是，可以使学习具有高度可视化和互动性，学生可以在真实情景的基础上通过创建虚拟景物来获取新的认识。典型应用常用场景包括操作技能培训、实验教学、游戏教学、情景学习、残障人群学习等。

来源：方正智慧教育