面向自主学习的电子课本设计与开发

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摘 要：信息化时代的今天，世界正在进入“无纸书籍”学习新时期的一个节点，电子阅读、数字化学习是未来教育应用的必然趋势。在分析电子课本内涵的基础上，对传统课本和电子课本做出了比较，构建了电子课本的结构模型。指出电子课本设计的理论基础和设计原则，最后提出电子课本的开发人员和具体开发流程。

关键词：电子课本；设计；开发；自主学习

中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1671-7503（2015）17-0072-04

引言

世界正进入“无纸书籍”学习新时代的一个节点，电子阅读、数字化学习是未来教育应用的必然趋势[1]。为适应信息时代的要求，2010年颁布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2011-2020）》中指出“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视”。信息技术的发展，不仅引发了新的教学变革，如火如荼的翻转课堂，使传统课堂发生了很大的变化，还改变了人们的学习方式，如随时随地、无所不在的泛在学习，短暂的微学习等，使教育活动变得更为复杂[2]。随着信息技术在教育中的作用日益显著，传统的纸质教材在走向具体的教育情境时，它所固有的稳定性、封闭性和静态性之间存在的必然冲突和矛盾也日益显著[3]。因此，为满足信息时代的人们对学习方式的需求，电子课本（e-Textbook或Digital Textbook）作为一种新的教育资源逐渐受到了人们的重视。

一、电子课本定位

（一）电子课本的内涵

当前，电子课本已经引起了人们的高度重视，从一项研究热点、一种技术产品，逐步发展为推动信息化教育发展，提高教育竞争力的利器。关于电子课本的概念，并没有一个明确的界定。顾小清教授对电子课本的定义进行了梳理，总结出电子课本的分析图[4]（如图1）。

图1 电子课本分析图

在前人研究的基础之上，笔者认为，电子课本是指将教材内容以形象直观的视频、音频、动画、图像、文字等多种呈现方式结合起来，智能化、科学化地展示出来的，通过数字化设备进行阅读学习的一种特殊的课本。从内容上来看，电子课本主要以传统教科书的内容为主，在此基础上对其进行数字化的改造，主要包括教学内容、教学辅助材料、测试等，既可以满足班级教学活动的需求，又可充当学生自主学习的载体；从呈现方式来看，电子课本突破了传统的纯文字和图片的限制，将晦涩难懂的、需教师讲解的内容以教学视频、教学动画等形式呈现，形象直观地展现出教学内容，学生在不要教师指导的情况下亦可完成学习；从实现手段来看，电子课本需要借助数字化学习终端，如智能手机、平板电脑、笔记本等设备支持才能进行学习，在信息化高度发展的今天，手持移动设备早已经大众化、平民化，这就使电子课本的广泛应用成为了可能。

（二）电子课本与传统课本的对比

无可否认，传统纸质课本在知识的承载和传递上具有极其重要的历史地位，而且在短时间内纸质教材也不会被其他形式的教材所取代。但在信息时代的今天，传统纸质课本的缺点早已暴露无遗：教学信息的呈现主要以文字为主，信息的呈现方式单一，而且不容易被学习者理解；很难呈现事物的时空特性、运动特性和声音特性；教学内容结构呈线性编排，禁锢学习者的思维；教材更新与修订周期太长，导致所学知识与实际应用脱节；无法实现互动；等等。

电子课本与传统课本形成鲜明对比，在很多方面更能满足现当代人们的需求，二者的优缺点比较如表1。

表1 纸质课本与电子课本的比较

[ 比较项目 课本种类＼&纸质课本＼&电子课本＼&教材内容＼&根据教学大纲进行编排，内容有限度。＼&以教学大纲为核心，对教学内容进行拓展。＼&内容结构＼&线性结构＼&线性与非线性＼&呈现方式＼&文本为主，图片为辅。＼&视频、音频、动画、图像、文本等多种形式结合。＼&学习方式＼&在教师指导下学习，统一学习步调。＼&自主学习，自定学习步调。＼&便携性＼&较差＼&较好＼&再利用率＼&长时间使用易损坏，无法重复利用，再利用率低。＼&可以反复使用，不用担心破损，再利用率高。＼&制作成本＼&制作成本较低＼&相对制作成本较高＼&使用满意度＼&较低＼&较高＼&]

二、电子课本结构模型

基于电子课本的特征，笔者建立了电子课本结构模型。电子课本结构模型规定了电子课本的内容结构和功能结构。我们将电子课本分为学习资源层、学习内容层和学习控制层（如图2）。其中，学习资源层和学习内容层组成了电子课本的内容结构，学习控制层决定了电子课本的功能结构。

（一）学习资源层

学习资源层是指电子课本所提供的用来支持学习者完成自主学习的所有学习资源的集合，包括导航、内容单元、习题、资源链接、测试和自定义。学习者既可以单独使用学习资源层中的某个资源，也可以系统的进行学习。学习资源层是电子课本的灵魂。

（二）学习内容层

将多个学习资源系统化、科学化地聚集在一起就形成了学习内容层，从而能够完整地进行知识的呈现。学习内容层包含了课文、教学视频、微课程、动画、笔记、作业等内容，学习者在自己阅读相关的文本内容之后，进行教学视频或者教学动画的学习，教学中的重难点部分以微课程的形式呈现。该层还提供教学视频或动画相关的笔记，学生在观看视频的时候可以一边看笔记，一边听视频的讲解，以后复习的时候可以直接查阅笔记即可。在完成某一单元的学习之后，将会有配套的习题对学习者的学习效果进行简单的评测。学习内容层是整个电子课本的核心。

（三）学习控制层

学习控制层主要是为了使学习者能够方便地控制学习进度，包括整个教材的学习进度控制和某一单元内容的学习进度控制。学习控制层主要包括学习进度、超链接、标注、标签、更新和测试等。学习控制层在学生自主学习中起着主导型的作用。

图2 电子课本结构模型

三、电子课本设计的理论基础和原则

（一）理论基础

电子课本设计的理论指导主要包括两方面：一是如何根据不同的学习内容来选择合适的教学媒体；二是面对不同学习类型的学习者，如何能够满足各自的学习喜好。针对这两方面进行考虑，笔者认为电子课本设计的理论基础主要包括戴尔经验之塔理论和加德纳的多元智能理论。

1.戴尔经验之塔理论

美国视听教育家戴尔1946年写了一本书《视听教学法》，其中，提出了“经验之塔”的理论，对经验是怎样得来的，认为经验有的是直接方式，有的是间接方式得来的。各种经验大致可根据他的抽象程度分为三大类（抽象、观察和做的经验）、十个层次（如图3）。

图3 戴尔经验之塔理论

经验之塔理论对电子教材的设计具有指导意义，主要体现在以下两个方面：一是经验之塔理论将经验划分为具体经验和抽象经验，学习要从具体经验过渡到抽象经验。因此，在电子课本的设计过程中，我们就要很好地把握具体和抽象的结合，尤其是在学习的重难点知识上，先为学生提供具体的视频、音频或者动画等形式的媒体，然后，再用抽象的语言符号、视觉符号来进行总结和归纳；二是在电子教材的设计与开发过程中，我们应该更多地应用各种媒体来呈现学习内容，这样可以使学习更为具体，从而过渡到更好的抽象。

2.多元智能理论

多元智能理论是由美国哈佛大学教育研究院的心理发展学家霍华德加德纳（Howard Gardner）在1983年提出的，他将人的智能分为8种：语言智能、逻辑一数理智能、空间智能、运动智能、音乐智能、人际交往智能、内省智能、自然观察智能（如图4）。

多元智能理论对电子课本的设计的理论指导意义主要体现在以下方面。

（1）学习内容的设计上要体现多元智能理论的思想

在对学习内容的设计过程中，我们将不同的学习内容划分为不同的学习模块，体现不同的智能范畴，学生可以选择自己感兴趣、自己擅长的智能理论模块进行学习，提高学生的主动性和积极性，从而提高学生的学习效率。

（2）评价方式上要体现多元智能理论的思想

在对评价方式的设计上，学生在每个相应的学习模块下学习，进而形成了相应的形成性评价，使每个模块有所侧重，从而达到评价方式的多元化。

图4 多元智能理论

（二）设计原则

电子课本的设计与开发是一个系统性的过程，同时，也是一个动态化的过程，它集分析、设计、开发、评价、修改、试用于一体。笔者认为，面向自主学习的电子课本设计与开发遵循的原则主要包括自主学习原则、系统化原则、技术性原则和艺术性原则。

1.自主学习原则

本研究主要面向的是学生的自主化学习，所以，面向自主学习的电子课本的首要设计原则就是自主学习原则。即学生在使用电子教材的过程中，完全根据自身的情况自选学习内容、自定学习步调、自己控制学习时间，最后自己进行自我评价，整个过程不需要教师或者家长来协助。如果学生在使用电子课本过程中或者在知识的掌握上存在问题，可以在电子课本中提供的论坛来进行交流和讨论。

2.系统化原则

本研究设计的电子课本的内容完全来源于传统的纸质教材课本，因此，在设计与开发过程中必须要保持原有知识结构的系统性和完整性。不仅要有清晰的知识逻辑结构框架，还要有明确的课程目标和单元学习目标，详细的学习内容，不同的媒体呈现方式，配套的练习题和检测题，最后还要有自主化的评价方式。

3.技术性原则

技术上要能够兼容如今的主流平台，要求具有较强的容错能力。对于各种视频、音频等，文件不能太小而影响画面的质量或者声音的清晰度，也不能过大而占用大量的存储空间，影响运行的流畅度。同时，还要具备良好的交互性，方便学习者在各种资源之间的切换。

4.艺术性原则

电子课本的整体设计要符合学生的认识信息特征，在此基础上要兼顾美学效果。页面设计要美观大方，元素布局合理；导航设计要清晰明了，合情合理；素材选择要经过严格筛选，不允许出现图片模糊、视频有水印或广告等情况。

四、电子课本的开发模型

（一）开发人员

电子课本的开发人员主要包括三个层次：学科教师、专家和技术人员。各层次相互协调、相互协作，共同完成电子教材的开发。

学科教师主要负责以下几方面内容：教材分析（分析传统教材中的重点和难点，为电子课本的内容编排提供依据）、教学设计（根据不同的学习内容，选择合适的媒体呈现方式，满足学生的自主学习）、评价反馈（对学生在学习中应用的效果进行评价，对不足之处提出修改意见）。学科教师是电子课本设计与开发的基础人员，在整个开发过程中起到关键性的作用。

专家是指专门从事电子课本研究、在该领域有自己的一席之地，对电子教材的特色、功能、结构、作用等多方面都非常熟悉的学者。他们是电子教材的设计与开发的把关人，主要负责把握电子教材的定位，与学科教师共同来指导技术人员进行电子教材的开发，是电子课本设计与开发的把关人。

技术人员主要负责具体的开发过程，他们在学科教师和专家的共同指导下进行分工合作，包括程序开发、代码编写、导航设计、界面设计、素材处理，等等。技术人员是电子课本开发过程中的实际操作人员，他们开发的产品一方面要满足学科教师对该学科的分析和认识，另一方面又要按照专家对电子课本的定位、功能和特色来进行开发，是整个开发过程中的核心人员。

三者之间与电子课本的关系及分工如图5所示。

[课本定位

课本功能

课本用途

][教材分析

教学设计

评价反馈

][教材分析

教学设计

评价反馈

][代码编写

软件开发

界面设计

][专家

][电子课本

][学科教师

][学科教师

][技术人员

][决策

][分析

][开发

]

图5 电子课本的开发人员及其分工

（二）开发流程

具体开发步骤有分析阶段、设计阶段、开发阶段和评价修改阶段，开发流程与一般的教育教学软件开发相似，但在个别分析和设计方面要体现出电子课本的功能和特性，还要满足学科特点和自主学习等特点。每个阶段均包括两部分，一部分从开发人员出发，另一部分从学习者出发。

分析阶段主要包括传统的教材分析和电子课本功能、特性分析，与此同时进行学习者分析。教材分析包括学习条件分析、教学目标分析和教学内容分析，主要是为电子课本的内容作参考和依据。电子课本分析主要是为了分析其功能和特点，分析可以实现哪些特性，哪些特性无法实现，为电子课本学习内容的编排和设计提供指导。与此同时要进行学习者分析，包括学习者先前的学习经验和水平、自主学习能力、学习环境、学习风格等。

设计阶段主要内容有结构设计、功能设计与学习资源设计，同时进行学习路径设计。结构设计和资源设计由学科教师来完成，包括电子课本的学习内容编排、章节重难点的安排、学习媒体的选择以及学习资源的选择。学习路径设计的任务是根据学科内容和学习者特征选择学习方式，设计学习活动和媒体呈现方式，促进学生的自我认知和知识建构。

开发阶段主要包括媒体制作和电子课本功能的实现两部分，功能实现主要依靠界面布局、导航链接和交互方式来完成，媒体制作包括图形图像、文本、视频、音频、动画等媒体的搜集整理修改等环节，必要的时候进行亲手制作。初次设计完成之后进行用户体验，对不足之处进行修改。修改和用户体验是一个反复评审的迭代过程，通过作品的多次修正，使开发出的电子课本功能更完善，学习效果更显著。

评价阶段主要是将产品应用到实际的教学过程中，对教学过程中出现的问题进行汇总和整理，然后进行最后的修订。具体的开发流程如图6所示。

图6 电子课本的开发流程

五、结束语

电子教材作为一种优质的学习资源，可以激发学生的兴趣，开拓学生的视野，丰富学生的知识，拓展学生的思维，使学习充满乐趣，提高学生自主学习的效率。尽管电子课本在我国的研究还处于起步状态，还没有形成系统而科学的电子课本教学应用模式，然而，电子课本作为一种的新型的学习资源，却让我们看到了未来教育中学与教的方式发生变化的新突破口和新发展方向：教师由课堂多媒体知识演示到面向学习者的个性化指导，学生的学习由被动填鸭式的灌输到积极主动的探索，学习资源由单一的媒体形式到各种媒体交互性使用。

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