为何实施教材数字化转型

从概念界定看， 数字教材是指以国家教育行政部门审定通过的国家课程教科书为内容基础， 并包含相关辅助资源、 工具的用于教学活动的电子图书。其开放性、 互动性、 智能化的功能拓展了纸质教材边界，为师生的教学活动提供了全新的学习资源和学习方式。与此相关的关键词聚类标签还包括电子教材、立体教材、 电子书包、 多媒体教材、 智能化教材等。当前数字教材建设中也存在着诸如简化为“电子文本”、 等同于“多媒体资源库”、 异化为“答题教师”的问题。

从整体布局看， 数字教材学术研究历程可追溯到信息技术应用于教育的早期， 近20年国内外研究文献数量整体处于增长状态。2010年和2011年分别是国外和国内相关研究主题与成果急剧增长时期， 通过知网文献检索分析2023年数字教材研究仍呈上升趋势。高等院校与教材出版社是数字教材研究的主体，国外以高校为主， 国内以高校与出版社合作为主。在学段划分上高职院校成果居多， 以“数字教材”为关键词在知网检索， 仅有60篇主题与中小学直接相关。可见， 数字教材是教材发展的必然趋势， 未来还需要关注研发、 出版、 评价、 管理与有效使用等问题。

依据2017版高中信息技术课程标准， 我国现有6套通过国家教材委员会审核的高中信息技术教材版本， 其光盘和配套网站等数字化学习资源均依据对应版本的纸介教材研发。而义务教育信息科技课程2022年新晋成为国家课程， 尚不存在国家教材委员会审核通过的课标教材版本， 教材数字化转型面临着诸多困难与挑战。

1.技术实现与资源整合

教材数字化转型的首要挑战是技术实现与资源整合。一方面， 信息科技课程强调“科”与“技”并重，开发数字教材不仅要紧跟信息技术的发展， 将这些技术的科学原理作为学习内容进行融入， 还需要将这些技术的操作、 应用融入教材的数字支撑平台中。技术发展的更迭性、 技术集成的复杂性、 不同设备之间的兼容性问题， 以及技术人员与教材编写人员之间的沟通难题， 都是在技术层面开发数字教材需要克服的困难。

另一方面， 资源的整合也是一大难题。教材的数字化不仅仅是将纸质教材转化为电子版， 更需要与各种教学资源与动手实践（ 如多媒体创作、 编程调试、实验操作等） 有机结合， 记录学习操作过程并形成完整的教学体系。如何有效地整合各种资源， 确保其在不同平台和设备上的一致性和可用性， 是一项复杂的工程任务。

2.教师和学生的适应性

数字化教材的使用不仅改变了教材本身的形态，也深刻影响了教学方法和学习方式。对于许多教师和学生来说， 这意味着他们必须学习和适应全新的教学和学习模式。教师可能面临如何利用数字教材进行教学、 如何结合网络资源开展教学创新、 如何评估学生在线学习效果等问题。学生则需要学会如何利用数字化教材进行自主学习、 如何与同学和教师在虚拟环境中有效沟通等。

此外， 没有纸介教材， 学生事必花费更多时间使用数字化终端， 则会出现学习时长对学生视力、 体质健康是否有影响等问题。这些都要求教师和学生在技能、 身心等方面进行相应的调整以适应。

3.教育公平与资源均衡

虽然数字化教材有助于教育资源的共享， 但在实际推广过程中， 不同地区、 不同学校、 不同学生之间的资源和技能差距可能导致新的教育不均衡问题。例如， 一些地区的学校可能无法提供足够的网络环境、软硬件设施等支持数字化教材的使用；部分教师可能因为培训不足而难以掌握数字化新教材的使用方法；一些家庭条件较差的学生可能无法在家中使用数字化教材进行学习、 完成作业等。这些问题需要政府、学校、 社会等多方共同努力， 通过政策支持、 资源投入、 培训提升等方式， 确保数字化教材能够真正促进教育公平和资源均衡。

义务教育信息科技教材数字化转型是一项全新的、 复杂的系统工程， 涉及多个层面的挑战。不仅包含将纸质教材进行数据化处理， 将各类数字化教材进行结构化加工， 还包括建立教材内容与学科知识图谱的映射关系， 以及在此基础上采集与汇总学生使用纸质教材、 数字化教材过程中的各种行为数据。

从技术实现到教师和学生的适应性， 再到教育公平与资源均衡， 每一个层面都需要教育者、 政府、 社会等多方共同努力和合作。这些挑战也为我们提出研究方向，促使我们不断反思和创新， 推动教材数字化转型不断深化。

1.数字教材的设计基础

以学生为中心进行数字教材的结构、 内容及活动设计， 确定设计策略， 这是数字教材设计的基础。

（1） 建立螺旋上升的数字教材知识体系。依据义务教育信息科技课程标准， 以数据、 算法、 网络、 信息处理、 信息安全、 人工智能为课程结构逻辑主线， 按照学生的认知发展规律， 统筹安排一至九年级各模块的学习内容。兼顾考虑学生在义务教育学习阶段使用一个网络空间账号的可能， 既要循序渐进学习， 又要网状联结系统把握知识脉络， 基于此结合信息科技课程内容持续发展、 技术工具更新快、 学习案例需求多样、 学习活动情境化等特征， 明确教材的学科、 范围、主题、 单元等学习内容， 确定数字教材的组织架构和知识图谱。

（2） 设计主题学习活动群。主题学习活动通常包括创设主题情境、 分析知识技能、 设计活动支架、组织活动实施、 开展活动评价等环节， 依据学生认知水平和课程内容特征设计活动任务， 按照知识图谱搭建主题活动环节之间以及主题活动之间的联系， 形成主题学习活动群， 研究基于数字教材系统实施主题活动的路径， 在主题学习中提升学生知识建构、 问题解决能力， 运用学习轨迹数据评价学习效果。

2.原型设计与技术实现

数字化教材建设要以教育新业态目标为发展基础， 服务教育新业态应包含递进的二个层级， 一是数字化内容资源和内容产品体系， 二是围绕数字化教学提供全方位服务， 包括同时满足课前、 课中和课后的教学服务平台。因此数字化教材的原型设计与技术实现至关重要。

（1） 创建数字教材的功能原型。选择适当的设计原则和方法， 确定数字教材系统的主要元素、 功能模块和内容架构等， 结合知识体系和技术工具特征， 设计数字教材功能， 设计出有实用价值的数字教材。采用多媒体设计工具制作数字教材原型， 呈现设计思路和主要功能。通过调研进行原型测试， 进一步调整设计元素、 增删功能、 改进用户体验等进行迭代优化。

（2） 数字教材的技术实现。根据原型设计， 选择合适的开发工具和平台， 综合考虑跨平台兼容性、 加载速度、 离线使用等问题， 编程实现数字教材各项功能，特别要考虑作为信息科技课程学习内容的数字化工具（ 如办公处理、 编程语言、 人工智能、 开源硬件等） 与数字教材平台有机融合。进一步设计一个或多个测试方案， 收集用户反馈， 对原型进行修改和优化。

3.创新应用研究与实践优化

数字化学习环境为教学方式带来了创新性改变，数字教材的创新应用应遵循教育教学理论和学习科学等原理方法， 解决信息科技课程教学中的重难点问题， 发展学生核心素养， 实现育人价值。

（1） 梳理课程实施关键问题。数字时代的育人不是简单传授知识和提升知识传授效率问题， 而是涉及为未来世界培养具有适应和超越能力人才的问题。因此需要不断创新教育思想和教育方法， 深入探索如何在数字环境下帮助学习者适应和利用数字化机遇， 实现“学会学习、 学会共处、 学会做事、 学会做人”的教育目标， 是数字时代育人的关键。

运用教育学、 心理学、 计算机科学等跨学科理论， 针对课程标准如何有效落实、 学习内容如何适应科技发展、 抽象概念和技能如何学习理解、 学习活动如何激发能力、 核心素养如何评价等问题， 多角度梳理信息科技课程实施中的教学难点， 分析成因， 研究基于数字教材应用实施的解决策略。

（2） 创新教学模式。数字教材能记录学生的学习轨迹， 为学生的个性化学习提供支撑；它所呈现的开放性、 交互性、 直观性、 趣味性等特点， 能有效弥补纸质教材的缺陷。数字教材所具有的重要教学价值正回应了新课程方案的要求。

研究针对不同教学内容的数字教材应用模式， 如翻转课堂、 混合式学习、 个性化学习、 交互式学习、 远程学习等， 对学生的接受度和学习效果的影响。研究如何设计更符合中小学生核心素养发展需求和有利于教学模式创新的数字教材， 如内容的选择、 互动设计、 反馈机制等。研究在数字教材应用过程中， 教师角色变化对教学的影响。倡导将“道法术器”理念融入教学创新， 可以引导学生经历原理运用过程、 计算思维过程和数字化工具应用过程， 建构知识， 提升问题解决能力。

4.编审规范和出版机制

数字化教材的编审规范要适应数字时代发展趋势， 一要确保教材的质量与适应性， 二要探索优化数字教材的出版机制， 满足教材数字化转型的迫切需求。

（1） 研究数字教材编审规范。结合适应未来社会、 满足教育者和学习者需求的数字教育发展趋势，分析数字教材的特性， 对比传统教材的编审规范， 研究适应数字化教材编审规范的独特要求， 包括内容质量、 互动设计、 技术要求、 导航和界面设计、 可访问性、 数据追踪和分析、 版权和隐私、 审读和反馈等。

（2） 研究数字教材出版机制。对比传统教材研究并优化数字教材的出版流程， 包括需求调研、 教材设计、 内容创作、 设计与技术实现、 教材编审、 发布和发行、 数据驱动、 版权保护等环节。研究并设计义务教育信息科技数字教材的出版策略， 满足不同的教育需求和市场变化。通过流程分析、 运营研究和市场调研等， 基于实践反馈不断优化出版机制。

综上所述， 义务教育信息科技课程面临着前所未有的挑战。本文关注的义务教育信息科技教材的数字化转型角度， 只涵盖了数字教材的设计、 实现、 创新应用及编审规范和出版机制等层面， 仅为信息科技教材数字化转型研究提供参考， 在实际操作层面可能会遇到更复杂的问题。希望未来引发更深入地探讨数字教材的实际应用效果， 包括学生的学习效果、 教师的教学改变、 学校和社区的反馈等， 藉此推动信息科技教育教材数字化转型进一步深化。