高校教材数字化深度融合与创新实践
——以《植物学》2.0版数字教材为例
本文刊登在《中国编辑》杂志2021年第11期
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中国编辑 Chinese Editors Journal 主办单位：中国编辑学会；高等教育出版社 ISSN:1671-9220 CN：11-4795/G2 出版地：北京市 |
[ 摘要 ] 数字教材是教材与信息化深度融合的产物，是推动教育教学改革的重要抓手。本文以《植物学》2.0版数字教材为例，介绍数字教材的演变过程和开发实践，思考和展望数字教材未来发展方向。
[ 关键词 ] 植物学 数字教材 教育信息化 个性化培养 融合发展 教学改革
无论是教育迈向现代化的新发展格局，还是新一轮信息技术革命对教育引发的深刻变革，都在推动教育信息化的快速发展。《中国教育现代化2035》明确提出，要加快信息化时代教育变革，利用现代技术加快推动人才培养模式改革，实现规模化教育与个性化培养的有机结合[1]。教材作为学校教育教学的基本依据，对教育教学起着基础支撑的重要作用，在教育信息化浪潮中必将与信息技术深度融合，在内涵和形式上发生革新。纸质教材以其精当的内容和标准化的形式，极大地推动了规模化教育的发展，但对于个性化培养的新要求，已不能完全满足。在信息化环境下日益兴起的数字教材，在保持纸质教材一般属性的同时，通过富媒体呈现、多样化应用、高效率传播、生成性评价、大规模互动等方式，提升教育教学效果，能够有效满足不同专业甚至是跨专业、不同课程、不同层次学生对教材的个性化需要，从而有力推动规模化教育与个性化培养的有机结合。
高等教育出版社自2003年以来，积极研发“纸数融合”的新形态教材，有力推动了高校教学改革，同时顺应互联网技术的快速发展，加快研究教育出版新模式，探索实现新形态教材向数字教材转变，《植物学》数字教材应运而生。《植物学》数字教材具有内容全面准确、编排科学合理、结构严谨清晰、页面精致美观、资源丰富多样、传播方便快捷、多终端应用等特点，使用高校近百所，特别是在疫情期间，提供学生免费使用，为“停课不停学”提供了强有力的支撑。《植物学》1.0版入选“十二五”国家级规划教材，2.0版入选首届全国优秀教材建设二等奖。
《植物学》2.0版数字教材由作者团队、高等教育出版社编辑团队和笔者团队共同建设完成，笔者团队承担了《植物学》2.0版数字教材的设计制作工作。此文总结了建设过程中的关键经验，以期对推动数字教材建设提供有益借鉴。
一、从线下到线上，数字教材的演变
同任何事物成长过程一样，数字教材也经历了由不成熟到逐渐成熟的发展过程[2]。《植物学》从出版以来，经历了纸质教材、新形态教材、数字教材1.0版、数字教材2.0版共四种形态的演变，这一演变过程体现了在教育信息化发展大背景下，教材数字化的不断创新发展，是教育出版深度融合的产物。
1. 纸质教材出版
南京农业大学强胜教授长期坚持本科一线教学工作，教学中不断创新教学模式和方法，积累了丰富的教学经验，荣获第六届高等学校教学名师奖。2006年，经高等教育出版社策划，强胜教授主编的《植物学》第一版教材正式出版，教材内容叙述精炼，重难点突出，反映了学科最新知识，突出呈现了植物学在研究方法上的不断创新和发展，对植物学教学起到了重要的支撑作用，受到了高校和学生的广泛好评。
2. 新形态教材出版
强胜教授在课程建设方面也投入了大量精力，他在国内率先研制出植物学网络课程并由高等教育出版社出版，持续在教学中开展网络教学模式的改革试验和示范，形成了完整的植物学网络教学体系，取得了显著的教学效果，他主讲的植物学课程入选了国家精品课程和国家精品视频公开课[3]。基于强胜教授课程建设的丰硕成果，高等教育出版社编辑策划采用“纸质教材+数字课程+数字资源”的新形态教材出版模式，出版了《植物学》第二版，不仅保持了纸质教材的优点特色，更进一步把出版的数字课程和包括彩色图片、推荐阅读、视频、动画等在内的数字资源与纸质教材融合，提升了教材的实用性和易学性，有效促进了学生的自主学习。
3. 数字教材1.0版研发
在新形态教材出版的同时，编辑团队和笔者团队更进一步探索教材形态创新，试验在纸质教材为蓝本和数字资源为配套的基础上，开发完全线上的数字教材。2013年，《植物学》1.0版数字教材制作完成，具备在电子终端学习的功能，迈出了教材从线下到线上的关键一步，为提高教材的传播效率和使用效率，实现优质教学资源的共建共享起到了积极的推动作用。
《植物学》1.0版数字教材使用苹果公司的iBooks Author制作，完全吸收了纸质版教材的内容，并在对应的位置插入了彩色图片（比纸质教材插图更为丰富）、推荐阅读、视频、动画等数字资源，经过重新数字化排版，由纸质教材的单色变为4色呈现，并且图片、视频等资源均可放大显示，较大提升了教材的阅读体验。
《植物学》1.0版虽然相比于纸质教材已经取得了一定进步，但以现在的标准再去审视，1.0版仅实现了数字教材初级形态的呈现，存在需要进一步解决的问题。一是由于当时的资源制作技术跟不上，导致制作完成的数字教材整体容量过大，再加上当时网络条件的限制，造成整本制作、下载难度大，最终仅实现了按章节拆分下载呈现的形式，影响了数字教材的实际使用和阅读体验。二是1.0版在制作标准上采用了苹果公司标准，这一标准较为封闭，难以实现教学功能和教学工具的定制化开发，导致1.0版教学支持功能不够。三是没有建设分发销售平台，1.0版只能在iBooks阅读器中下载使用，影响了数字教材的广泛应用。
4. 数字教材2.0版出版
近年来，随着信息技术的快速发展，特别是音视频制作技术、云计算技术、4G/5G等新技术的广泛应用，高等教育出版社构建起了一系列基于网络的数字产品和服务平台，包括精品教学资源、教学软件、网络教学平台、网络试题库、网络资源库等，这些产品和平台依托云服务，在线上为学校教学和学生自主学习提供了便捷的支撑，逐渐成熟，广泛应用，这些产品和服务，对数字教材的升级改造也创造了有利的条件。出版团队经过将新产品和服务不断融入数字教材建设，《植物学》2.0版数字教材于2020年正式出版。
针对1.0版存在的不足，2.0版在开发时采用了最新的技术和标准，可谓是脱胎换骨，与1.0版相比，具备以下三大进步：一是采用了比较成熟的富媒体电子书和在线教育标准，在进一步提升数字教材阅读体验的同时，增加了丰富的教学功能，包括检索、导航、测评等教学互动功能，以及测试评价、查找资源等功能。二是专门开发了数字教材阅读器，能够与其他教学平台融合，拓宽了数字教材的应用场景。三是以视频为主要代表的数字资源采用云加载技术，极大减少全书容量，提升了下载和阅读体验。四是采用一体化设计，结构合理，版式精美，文字内容和资源、功能模块匹配度高，较好地体现了植物学的课程教学特点和编排合理性。五是支持PC、移动多终端阅读与使用，可实现线上销售与分发。
二、从纸质到数字，数字教材的开发
纸质教材经过长期的发展，其出版模式已经非常稳定，形成了公认的一整套标准、规范和流程。数字教材因其产品类型、技术标准、生产工具、阅读器等的差异，使其很难形成统一固定的出版标准和流程，笔者团队目前采用的数字教材出版模式大致可分为两类：
第一类是单一课程教材的出版，《植物学》1.0版采用了这一模式，在设计产品时首先考虑课程的特性和功能需求，再根据特性和需求选择符合要求的标准设计制作，最终形成单一课程的数字教材，产品形态一般为移动端APP或是可在特定阅读器打开的软件包。这一出版模式的优势是开发周期短，功能更能满足课程个性化需求，针对特定用户能够较为方便地应用。缺点是无法批量研发，营销模式单一，无法满足用户多品种采购和多场景应用的需求。
第二类是基于标准化平台的规模化出版，《植物学》2.0版采用了这种模式，即先根据学校教学的基本需要确定较为成熟的数字教材制作标准，并按照标准确定统一的生产工具、阅读器、运营管理平台，在这一基础上，遵循一定开发流程，规模化研发多品种的数字教材。这一出版模式的优势是能够规模化出版和规模化应用，对教育信息化和教学改革能够起到更为显著的推动作用。缺点是投入成本较高。
很明显，规模较大的出版单位在出版数字教材时，会更倾向于采用第二类，虽然投入较大，但是数字教材出版模式搭建完成后，无论在规模效应、品牌效应、经济效益和社会效益等方面都会形成更为明显的突破，对推动数字教材建设整体发展也更有示范性。因此，本文主要介绍第二种模式，即在已有数字教材出版平台的支撑下，单本数字教材的开发过程。
1. 产品策划
产品策划是数字教材开发的首要环节，它决定了教材的开发模式、产品形态以及教学应用价值。数字教材的选题策划和纸质教材的策划有共通之处，但也存在一些区别。
（1）可行性分析
在进行可行性分析时要重点调研作者团队的教学水平、信息化水平、出版意愿、是否有足够的时间精力投入等。同时，课程教材现有的资源基础，包括是否有配套的数字课程、题库，数字资源的建设情况等，也是决定数字教材建设质量的关键因素。
（2）产品和功能定位
产品定位首先需要明确目标用户、用户的使用场景和用户期望达到的目标，这样策划生产出的数字教材才会具有针对性[4]。要在符合专业学科特点的前提下，策划设计数字教材的功能，使其在最大程度上服务于教学改革、个性化学习需求，成为满足教与学实际需求的产品。
（3）纸质教材的继承
在开发数字教材时，应考虑是否有纸质教材的继承和发展。很多较为经典的纸质教材，无论在内容还是在版式体例上，都已得到了用户的认可，在制作数字教材时，优先考虑以纸质教材为蓝本来设计，最大程度地继承和保留纸质教材的优点和特色，并在设计教学资源和教学功能时，尽量避免影响纸质教材优点和特色的发挥。若是还未出版过纸质教材，在设计之初就要考虑内容、资源、功能的一体化设计，注重形成教材自己的特色，并注意数字教材在版式设计、教学功能设计、教学工具嵌入、拓展资源获取等方面展现更多的灵活性。以《植物学》为例，该书出版后，经过十几年教学实践的检验和作者团队的打磨，已经非常成熟，并得到了市场的高度认可，因此在研发数字教材时，选择以纸质教材为蓝本，在原书的内容和体例结构基础上进行二次创作和开发。
2. 版式设计
数字教材的主要内容包括封面、前辅文、正文、后辅文，正文部分包括文字、图片、表格、音频、视频等，其版式设计既要根据教材内容及学科特色形成整体的设计风格，又要符合终端设备的显示界面尺寸。设计时应遵循尊重读者阅读习惯，激发读者阅读兴趣的设计原则。
以《植物学》2.0为例，该数字教材采用固定版式的排版样式，对原书内容进行重排设计，为了兼顾iPad和PC的显示，设计为1024×768的版面尺寸。在整体风格上，笔者团队力求给读者以活泼、丰富多彩的设计感觉，从以下几个方面加以体现。
第一，改变纸质教材的单色设计，以绿色和棕色作为主色调，在封面、版权页、内容简介、目录、篇章页等页面以及按钮、导航条等功能模块上，大量运用符合主题的彩色图片和植物元素，使全书摆脱了单色的视觉束缚，力图表现出色彩斑斓的植物世界。
图1 植物学2.0截屏图
第二，正文图片充分运用构图技巧取得最佳的版面效果，为增强图片阅览体验，书中插图均可点击放大，同一页面中存在多图情况下，采用画廊切换的方式呈现。
第三，视频、拓展内容叠加并隐藏在正文页面层级之上，通过点击图标实现阅览和关闭，不会影响正文的版式。
第四，在不影响阅读的情况下设计页面入场动画，以增强版式的灵动美观。
3. 功能设计
《植物学》2.0版在设计功能时，重点考虑了导航、测评、交互等功能的设计，最大程度提升用户使用的便利性。
（1）导航功能设计
导航功能是读者快速查找到学习内容的有效工具和手段，其便捷性和实用性是首要考虑的因素。《植物学》2.0通过设置多种跳转路径为读者提供便捷的阅读通道，其中包括目录—正文、篇章页—正文、关键词索引—正文。作为主要导航模块的目录页保留章节二级标题，每一级标题均设置跳转，点击即可访问正文内容。章首部分展示节一级标题并设置跳转，这样学生在学习每章内容时，在阅读完章节导读后，可以快速跳转到需要学习的节。关键词索引页是生物类、医学类等专业教材必不可少的页面，一般附在正文后按照关键词首字母进行编排，并在关键词后附上页码便于用户检索。《植物学》一书共包含了929个关键词，在进行数字教材索引页的编排时，保留纸质教材的索引编排规则的同时将所有首字母排列在页面上方，每个字母作为按钮均可点击，可实现快速定位到以该字母为首的词组，再点击关键词即可跳转到该关键词所在页面，最大程度实现了检索的便捷性。
图2 关键词检索页
（2）测评功能设计
数字教材的测评功能是支持学生个性化学习的基础功能，是检测学生对于知识的掌握程度最有效的工具。《植物学》2.0可通过与“爱习题测评系统”平台的关联互通，进行线上答题与提交，实现全方位的评价支撑。“爱习题测评系统”平台是高教社自主建设研发的在线测评服务和学科专业题库出版平台，自2017年自主研发建设以来，已形成近百门专业学科的试题库。该测评系统题库内容专业、题型丰富、测评统计全面、多终端支持，能够紧扣课程教学目标要求，支持诊断性、过程性、总结性等教学评价，有助于教师全面、及时、准确地了解学生学习情况。
（3）交互功能设计
交互主要体现为人与阅读设备之间的交互即人机交互以及人与人之间交互两种模式。首先，在人机交互设计方面重点考虑在阅读过程中交互逻辑的合理性、内容获取的便捷性，比如能否借助导航以最短路径查找到自己需要的内容，触控、切换、放大等手势操作是否符合一般的用户习惯等等。其次，人与人之间的交互在数字教材中体现为生生交互和师生交互，比如设置讨论模块供学生之间讨论和教师解答，教师则可以根据需要进行重点标注和文字讲解，供全体学生查看学习。
4. 内容审校和技术审核
数字教材需要审校的内容，除了文字和图表外，还包括音频、视频、拓展资源、外部链接等。审校分为内容审校和技术审核，内容审校目的是为了确保数字教材有正确的思想性、完整性、规范性、科学性、先进性和适用性。技术审核需要对资源是否符合技术标准，样式、体例和链接是否准确等方面进行质量把关。由于相比于纸质教材，数字教材的审校涉及数字内容，审校范围和难度相对较大，需要内容编辑、技术编辑和校对人员等协同工作，这就要求出版单位建立配套的数字教材审校工作团队和审校制度。
5. 阅读器和平台建设
（1）阅读器开发
对于一本数字教材来说，必须有稳定实用的阅读器作为支撑，才能呈现好的设计和实用的功能。在开发定制阅读器的功能过程中，笔者团队充分考虑到多场景下的设备兼容性和高校学生群体的阅读习惯，定制开发出适合多终端使用的阅读器，教材一次制作，可实现Android、iOS、Windows系统下阅读。阅读功能包括目录导航、笔记、检索、划线等教学辅助工具，用户的阅读记录与轨迹将实现多终端数据同步。同时针对不同类别的用户设置操作权限，如教师用户可在数字教材中标注重点内容及解析，学生在浏览时可及时查看，提升了教材的可扩展性和教学互动性。
（2）平台建设
数字教材作为一种数字出版产品，无论是围绕其开展的出版服务还是教学服务都离不开网络平台的运维支持。笔者团队牵头开发的数字教材云平台，实现了对《植物学》2.0在内的各类数字教材的平台支持，支持富媒体、PDF、EPUB三种类型数字教材的分类展示，可实现图书快速查找、试读、购买、阅读等功能。同时支持在手机、平板电脑、计算机多端阅读和使用数据同步。在数字教材销售方式的选择上，平台支持TO C和TO B两种销售模式，针对已购学校用户在平台建立学校专区，实现关联管理，用户管理系统可实现机构、教师、学生三级用户分类，机构用户可将图书阅读权限授权给教师、组建班级，教师可授权班级内学生使用，可向班内学生发送站内信，提示学生完成阅读任务，充分满足教学使用需求。
三、思考与展望，数字教材的升级
《植物学》2.0版虽然在高等教育数字教材建设领域取得了一定的突破，具有一定的示范性，但距离成为能够被大规模应用的成熟的数字出版产品还有一定的差距，需要进一步创新升级，提升产品价值。如果说《植物学》1.0版是毛坯房，解决了从纸质到数字有无的问题，那么2.0版就是有了基础装修的样板间，能够保障用户的入住使用。《植物学》数字教材未来再升级，就需要向着添加更多功能性家具电器，让居住更为舒适的方向努力，笔者团队认为，需要着力在提高实用性和满足个性化培养等方面，不断进行积极的探索。
1. 探索数字教材与在线课程融合发展
以大规模在线开放课程（Massive Open Online Courses，MOOC）为代表的在线课程，经过十余年的建设与发展，已具备完善、成熟的运营模式，是近年来高等教育领域应用最为广泛的信息化教学形式之一。数字教材如果能够与在线课程深度融合，共享资源、用户、数据、平台，就能发挥各自优势，形成合力，实现1+1＞2的效果，这既是促成数字教材快速应用的“快车道”，也是未来支撑信息化教育教学改革的必然选择。
2. 探索数字教材与教学软件融合发展
为进一步提升数字教材的教学实用性，可以探索将满足课程教学需要的教学软件接入数字教材平台，实现软件功能与教材内容的融合，从而拓展数字教材的教学功能。目前各专业学科都已开发了很多成熟的学科教学软件在使用，如VR实验教学软件、计算机编程教学软件、经管类统计教学软件等。在这一方面，笔者团队已有一些实践经验，教学软件的引入，不宜贪多求全，应该遵循轻便性、简易性和用户的可选择性，通过统一用户管理、数据接口松耦合等技术方式，力争实现教学软件与数字教材平台的无缝对接，使用户在使用时实现无感跳转的便利。
3. 探索数字教材与个性化培养相适应
数字教材建设首先要满足课程的个性化培养，由于不同专业中的同一课程在难易度、对学生掌握程度的要求各不相同，因此支撑该课程教学的数字教材在内容和服务上，也应该有所区别。未来数字教材应该满足不同学校、不同专业的教师，在资源共建共享基础上，对于数字教材内容和服务的个性化定制，为教师开展课堂教学、教学评价、教学管理等一系列教学活动提供支撑，成为推进教学改革的有利抓手。数字教材还要能够促进学生的自主学习，通过增加自适应学习工具和服务，使学生的学习过程更加个性化、高效能和易于量化，从而帮助学生提升学习能力，进而满足学生个性化培养的需要。
