“教育云服務(wù)+云終端”模式下的數(shù)字教材研究*

胡 畔 柳泉波

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“教育云服務(wù)+云終端”模式下的數(shù)字教材研究*

胡 畔1柳泉波2

（1．佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院 人文與教育學(xué)院，廣東佛山 528000；2．華南師范大學(xué) 教育信息技術(shù)學(xué)院，廣東廣州 530631）

隨著云計(jì)算技術(shù)與智能終端的普及與發(fā)展，教育云服務(wù)與智能學(xué)習(xí)終端組成的“云計(jì)算服務(wù)+云終端”模式（簡(jiǎn)稱“云+端”模式）為數(shù)字教材開辟了全新的教學(xué)場(chǎng)景與學(xué)習(xí)情境。文章首先介紹了教育云服務(wù)體系和“云+端”模式；隨后，在深入分析個(gè)人學(xué)習(xí)環(huán)境要素與特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，文章構(gòu)建了“云+端”模式下面向數(shù)字教材的個(gè)人學(xué)習(xí)環(huán)境模型，并介紹了其主要功能；最后，文章從終端設(shè)備、工具軟件、數(shù)字教材內(nèi)容與教育云服務(wù)平臺(tái)四個(gè)層面，設(shè)計(jì)了“云+端”模式下的數(shù)字教材學(xué)習(xí)系統(tǒng)。文章的研究?jī)?nèi)容對(duì)于數(shù)字教材系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建具有參考價(jià)值與指導(dǎo)意義。

數(shù)字教材；個(gè)人學(xué)習(xí)環(huán)境；教育云服務(wù)；云終端

在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代背景下，數(shù)字教材作為一種新型的教學(xué)資源，是當(dāng)前推行教學(xué)改革、開啟智慧教育、提升教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)與核心要素[1]。自教育部在《2013年教育信息化工作要點(diǎn)》中提出全面啟動(dòng)第二代“人教數(shù)字教材”研發(fā)以來，人民教育出版社積極開展從小學(xué)到高中全部學(xué)科的數(shù)字教材開發(fā)，并在全國(guó)范圍內(nèi)加以推廣應(yīng)用。然而，數(shù)字教材在應(yīng)用過程中缺乏有效的支持環(huán)境與服務(wù)體系，導(dǎo)致出現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)支持不足、學(xué)習(xí)活動(dòng)單調(diào)、交互方式單一等問題[2]。云計(jì)算與智能云終端設(shè)備的結(jié)合開啟了一種全新的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式——“云+端”模式。作為一種新興的IT服務(wù)模式，“云+端”模式在教育領(lǐng)域的應(yīng)用契合了當(dāng)前泛在學(xué)習(xí)與終生學(xué)習(xí)的理念，改變了學(xué)習(xí)者獲取、整合知識(shí)的方式。在“云+端”模式下，數(shù)字教材的功能、形態(tài)及應(yīng)用方式得到了極大的拓展與變革，成為構(gòu)建新型數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的重要手段。

一 “云+端”模式下數(shù)字教材的新發(fā)展

1 教育云服務(wù)體系

云計(jì)算在教育領(lǐng)域的遷移應(yīng)用催生了教育云服務(wù)。云計(jì)算擁有大規(guī)模用戶和海量數(shù)據(jù)支撐能力，能夠有效整合分散的教育資源，并通過自下而上的虛擬化教育服務(wù)將其提供給用戶。針對(duì)教育資源建設(shè)、管理、分發(fā)與應(yīng)用的特點(diǎn)，本研究構(gòu)建了包括通用服務(wù)、教育服務(wù)和學(xué)科服務(wù)的教育云服務(wù)體系，如圖1所示。

①教育云服務(wù)體系以云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施與平臺(tái)為支撐，有效關(guān)聯(lián)并集成教育資源與基礎(chǔ)應(yīng)用軟件，通過智能云終端設(shè)備，向教師、學(xué)生、家長(zhǎng)和管理人員提供教育信息化服務(wù)。

②在通用服務(wù)層，云存儲(chǔ)服務(wù)實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)與云中數(shù)據(jù)的安全同步、備份和對(duì)外共享；應(yīng)用商店為用戶提供在終端上運(yùn)行的應(yīng)用程序與內(nèi)容資源；通信與協(xié)作服務(wù)支持多種形式的人際互動(dòng)，包括多媒體通信、統(tǒng)一通信、聯(lián)合活動(dòng)的協(xié)調(diào)以及基于共同對(duì)象的協(xié)作學(xué)習(xí)等。

③教育服務(wù)層主要提供學(xué)習(xí)內(nèi)容管理、學(xué)習(xí)管理與教育信息管理三大服務(wù)。其中，學(xué)習(xí)內(nèi)容管理服務(wù)以學(xué)習(xí)對(duì)象為基本單元，創(chuàng)建、存儲(chǔ)、組裝和交付個(gè)性化學(xué)習(xí)內(nèi)容；學(xué)習(xí)管理服務(wù)主要提供學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動(dòng)與課程管理，包括課程登記與安排、學(xué)生注冊(cè)和考勤、學(xué)習(xí)進(jìn)度跟蹤、作業(yè)與測(cè)評(píng)、數(shù)據(jù)分析和報(bào)表生成等；而教育信息管理服務(wù)的處理對(duì)象是與教育管理相關(guān)的各種數(shù)據(jù)和信息。

④最頂層的學(xué)科服務(wù)與各個(gè)學(xué)科教學(xué)直接相關(guān)，如口語(yǔ)語(yǔ)音識(shí)別、作文自動(dòng)評(píng)判、數(shù)學(xué)計(jì)算引擎和可視化學(xué)習(xí)環(huán)境等。

⑤在不同學(xué)習(xí)情境下，用戶通過云終端及相關(guān)軟件來獲取相應(yīng)的教育云服務(wù)支持。

圖1 教育云服務(wù)體系

圖2 “云+端”模式下面向數(shù)字教材的PLE模型

2 “云+端”模式

“云+端”模式下的“云”代表連接與教育云服務(wù)；“端”也稱為客戶端或用戶端，代表云終端與終端用戶。教育云服務(wù)一方面將各種資源以虛擬服務(wù)的方式按需、動(dòng)態(tài)、彈性地提供給用戶，另一方面將互聯(lián)網(wǎng)客戶端軟件的計(jì)算與存儲(chǔ)功能從本地向服務(wù)器端遷移。

“云+端”模式呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)[3]：①云終端具備多樣化的信息通訊手段，可高效、快速地接入和訪問教育云服務(wù)；②支持多終端、跨平臺(tái)應(yīng)用數(shù)據(jù)同步與教育云服務(wù)的無縫銜接；③教育云服務(wù)平臺(tái)能夠主動(dòng)向終端用戶推送資源，跟蹤用戶行為，增強(qiáng)用戶粘性。

3 “云+端”模式下數(shù)字教材的新發(fā)展

數(shù)字教材也稱電子教材或電子課本，它既是教科書數(shù)字化的產(chǎn)物，也是電子書應(yīng)用于教育領(lǐng)域的產(chǎn)物[4]?！霸?端”模式將各類教育資源與服務(wù)進(jìn)行有效聚合，為數(shù)字教材提供了全新的功能特性、個(gè)性化支持服務(wù)與多樣化的應(yīng)用情境，并深刻變革了數(shù)字教材的生成與應(yīng)用方式。具體來說，“云+端”模式下數(shù)字教材的新發(fā)展主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

（1）新功能——兩個(gè)支持

①支持泛在學(xué)習(xí)與在線協(xié)作。在“云+端”模式下，移動(dòng)智能終端作為數(shù)字教材內(nèi)容的主要載體，其便攜性直接影響學(xué)習(xí)行為發(fā)生的頻度和范圍。同時(shí)，存儲(chǔ)在“云”上的數(shù)字教材內(nèi)容資源始終與下載至終端設(shè)備的本地資源保持同步，能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)容的快速、實(shí)時(shí)更新，從而有效支持泛在學(xué)習(xí)與在線協(xié)作。

②支持情境感知與自適應(yīng)學(xué)習(xí)。在“云+端”模式下，智能終端可感知學(xué)習(xí)者的生物特征、空間環(huán)境、設(shè)備參數(shù)等顯性情境信息，并對(duì)數(shù)字教材的內(nèi)容排版布局、顯示參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。同時(shí)，通過對(duì)學(xué)習(xí)風(fēng)格、興趣偏好、情感傾向、認(rèn)知狀態(tài)等隱性情境信息的分析，數(shù)字教材能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者推薦動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)路徑。

（2）新特性——兩個(gè)特性

①富媒體特性。在“云+端”模式下，數(shù)字教材不再只是單純的多媒體內(nèi)容資源，而逐步發(fā)展為一種可按需閱讀或按需呈現(xiàn)的富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（Rich Internet Applications，RIA）[5]。數(shù)字教材的富媒體特性主要表現(xiàn)為豐富的媒體呈現(xiàn)形式，以及基于時(shí)間或用戶交互產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)行為，而終端設(shè)備多感官通道的人機(jī)交互方式與強(qiáng)大的媒體處理能力是實(shí)現(xiàn)這一特性的重要基礎(chǔ)。

②強(qiáng)交互特性。基于智能終端的多點(diǎn)觸控、自然語(yǔ)言識(shí)別等技術(shù)，數(shù)字教材能夠?qū)崿F(xiàn)更為豐富的人機(jī)交互方式。同時(shí)，通過光線、重力、加速度等傳感器，智能終端能夠?qū)崟r(shí)感知外部環(huán)境信息與用戶行為數(shù)據(jù)，從而提供更加真實(shí)、自然的人機(jī)交互體驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的沉浸感、參與度及資源粘合度。

二 “云+端”模式下面向數(shù)字教材的個(gè)人學(xué)習(xí)環(huán)境

基于“云+端”模式構(gòu)建面向數(shù)字教材的個(gè)人學(xué)習(xí)環(huán)境（Personal Learning Environment，PLE），能夠有效銜接、融合正式學(xué)習(xí)與非正式學(xué)習(xí)，是推進(jìn)數(shù)字教材普及應(yīng)用的有效途徑。

1 “云+端”模式下面向數(shù)字教材的PLE要素

PLE的構(gòu)建并不局限于某一特定技術(shù)或工具，而是通過各個(gè)要素之間相互聯(lián)系、共同作用，為學(xué)習(xí)者提供一個(gè)可以解決實(shí)際問題的環(huán)境，它體現(xiàn)了學(xué)習(xí)者作用于環(huán)境的能動(dòng)性與創(chuàng)造性。就學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)成要素而言，國(guó)內(nèi)外專家的視角與觀點(diǎn)各有不同。如在國(guó)外，Jonassen[6]從活動(dòng)理論出發(fā)，認(rèn)為一個(gè)以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)包括問題/項(xiàng)目空間、相關(guān)案例、信息資源、認(rèn)知工具、對(duì)話和合作工具、社會(huì)或境脈支持；Downes等[7]認(rèn)為PLE應(yīng)包括人、工具、服務(wù)和資源四大要素。在國(guó)內(nèi)，鐘志賢[8]提出了“7+2”學(xué)習(xí)環(huán)境要素觀，認(rèn)為學(xué)習(xí)環(huán)境主要由活動(dòng)、情境、資源、工具、支架、學(xué)習(xí)共同體和評(píng)價(jià)七大要素構(gòu)成；尚建新等[9]認(rèn)為云計(jì)算模型下的PLE包含四個(gè)要素：正規(guī)教育機(jī)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)教育服務(wù)供應(yīng)商、云計(jì)算服務(wù)公司以及個(gè)人終端設(shè)備。

“云+端”模式下面向數(shù)字教材的PLE完全顛覆了傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代信息聚合和數(shù)據(jù)處理的方式，創(chuàng)造了一個(gè)教育信息自由化、學(xué)習(xí)者多元化的全新學(xué)習(xí)環(huán)境，因此其主要構(gòu)成元素應(yīng)包括：①學(xué)習(xí)者，這是學(xué)習(xí)活動(dòng)開展的主體，也是PLE的核心要素。學(xué)習(xí)者依據(jù)個(gè)人學(xué)習(xí)需求建構(gòu)、管理學(xué)習(xí)環(huán)境，獲取、創(chuàng)造和共享知識(shí)。②內(nèi)容資源，既是知識(shí)信息的載體，也蘊(yùn)含豐富的教學(xué)設(shè)計(jì)理念。學(xué)習(xí)者通過PLE中的學(xué)習(xí)活動(dòng)，不僅獲取內(nèi)容資源，也參與內(nèi)容資源的創(chuàng)造。③工具，是指網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下開展學(xué)習(xí)活動(dòng)所需的所有工具集合。針對(duì)“云+端”模式下的PLE來講，工具包括硬件終端與軟件工具兩部分——硬件終端主要指能夠獲取教育云服務(wù)的終端設(shè)備，包括PC、智能手機(jī)、平板電腦等；軟件工具則包括閱讀工具、教學(xué)工具、認(rèn)知工具、通訊工具等。④服務(wù)，既包括教育云服務(wù)平臺(tái)提供的通用服務(wù)，如資源存儲(chǔ)、自動(dòng)測(cè)評(píng)、學(xué)習(xí)管理與分析等，也包括面向?qū)W習(xí)者提供的個(gè)性化服務(wù)，如個(gè)性化資源推送、在線指導(dǎo)與答疑等。⑤社會(huì)網(wǎng)絡(luò)，是指學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)共同體之間因?yàn)榛?dòng)而形成的相對(duì)穩(wěn)定的關(guān)系體系。在“云+端”模式下，學(xué)習(xí)者與同伴的交流、協(xié)作更加高效與順暢，有助于拓寬學(xué)習(xí)者的視野，強(qiáng)化知識(shí)的建構(gòu)，促進(jìn)知識(shí)和能力的獲得。

2 “云+端”模式下面向數(shù)字教材的PLE特點(diǎn)

“云+端”模式為PLE構(gòu)建提供了一種全新的模式，體現(xiàn)出更高的社會(huì)化、開放性、自主性與共享性，有利于學(xué)習(xí)者在充分享受自治權(quán)的情況下，主動(dòng)建構(gòu)、創(chuàng)造和分享知識(shí)?！霸?端”模式下面向數(shù)字教材的PLE以學(xué)習(xí)者為中心、以資源為核心、以學(xué)習(xí)任務(wù)為目標(biāo)、以協(xié)作為形式，支持教師的混合式教學(xué)和學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)，呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)：

（1）促進(jìn)學(xué)習(xí)資源整合與共建共享

互聯(lián)網(wǎng)中的教育資源非常豐富，但存在分散度高、聚合度低等問題，學(xué)習(xí)者很難從海量的網(wǎng)絡(luò)資源中快速定位所需的內(nèi)容。在“云+端”模式支持下，PLE的基本要素如學(xué)習(xí)內(nèi)容資源、工具、服務(wù)等都可以實(shí)現(xiàn)“按需而用、即需即用、快速聚合”，有利于學(xué)習(xí)資源的有效整合與共建共享。

（2）高效訪問的個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境

“云+端”模式下的每個(gè)學(xué)習(xí)者都能在云平臺(tái)上創(chuàng)建個(gè)性化的PLE，并使用任意終端設(shè)備隨時(shí)、隨地訪問，因而大大降低了使用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源與服務(wù)的成本和難度，有利于實(shí)現(xiàn)泛在情境下學(xué)習(xí)的無縫銜接，增強(qiáng)了教與學(xué)的連續(xù)性與穩(wěn)定性。

（3）多元化的協(xié)作學(xué)習(xí)方式

相較于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作學(xué)習(xí)，“云+端”模式支持更加多元化的協(xié)作學(xué)習(xí)方式。學(xué)習(xí)者之間的協(xié)作交流不僅僅是基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的同步或異步信息交換，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)共享資源的協(xié)同編輯，如協(xié)同編輯文稿、協(xié)同編程等，故大大激發(fā)了學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造性。

（4）學(xué)習(xí)資源的主動(dòng)推送

為了能夠在互聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)環(huán)境中快速、高效地定位所需的學(xué)習(xí)資源，學(xué)習(xí)者需要利用搜索引擎來實(shí)現(xiàn)個(gè)人對(duì)信息的搜索與聚合，這是一種主動(dòng)獲取資源的應(yīng)用模式。在“云+端”互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式下，云平臺(tái)與用戶之間具有更緊密的關(guān)聯(lián)與粘性，教育云服務(wù)平臺(tái)能夠根據(jù)學(xué)習(xí)者的特征與需求主動(dòng)、實(shí)時(shí)地推送個(gè)性化學(xué)習(xí)資源與定制化學(xué)習(xí)服務(wù)。

3 “云+端”模式下面向數(shù)字教材的PLE模型

自網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)興起以來，構(gòu)建虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境（Virtual Learning Environment，VLE）一直被視為網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境的主導(dǎo)設(shè)計(jì)思想。VLE以課程為中心，針對(duì)學(xué)習(xí)過程提供一種自上而下的組織與管理，主要面向教育機(jī)構(gòu)內(nèi)部的正式學(xué)習(xí)情境。VLE在發(fā)揮其作用的同時(shí)，也顯現(xiàn)出個(gè)性化支持不足、學(xué)習(xí)者主動(dòng)性受限等弊端。與VLE不同的是，PLE遵循的是一種開放的、個(gè)性化的以學(xué)習(xí)者為中心的建構(gòu)理念，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者自主選擇學(xué)習(xí)工具、內(nèi)容資源、合作對(duì)象，自主管理學(xué)習(xí)活動(dòng)，并對(duì)不同的學(xué)習(xí)情境（包括正式學(xué)習(xí)情境與非正式學(xué)習(xí)情境）進(jìn)行整合[10]。然而，PLE給予學(xué)習(xí)者自主權(quán)與開放權(quán)的同時(shí)也會(huì)帶來諸多問題，如學(xué)習(xí)者在龐大而復(fù)雜的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中難以規(guī)劃出一條清晰有效的學(xué)習(xí)路徑，缺乏對(duì)學(xué)習(xí)過程與活動(dòng)的管理和監(jiān)控等。

針對(duì)上述問題，“云+端”模式下面向數(shù)字教材的PLE展示了一種全新的理念，它既不同于傳統(tǒng)PLE由學(xué)習(xí)者自主選擇學(xué)習(xí)資源與工具、完全負(fù)責(zé)和管理自我學(xué)習(xí)過程的方式；也不完全遵照VLE自上而下的設(shè)計(jì)理念，即通過預(yù)先設(shè)計(jì)的資源、教師或教育管理機(jī)構(gòu)的監(jiān)控來主導(dǎo)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動(dòng)，而是從學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求出發(fā)，將兩種理念進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，在確保學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)自主性的同時(shí)，以數(shù)字教材作為學(xué)習(xí)目標(biāo)與教學(xué)設(shè)計(jì)載體，提供必要的學(xué)習(xí)框架與支持?；诖耍狙芯繕?gòu)建了“云+端”模式下面向數(shù)字教材的PLE模型，如圖2所示。該模型的PLE兼具傳統(tǒng)PLE與VLE的優(yōu)點(diǎn)，其功能主要包括：

（1）銜接正式學(xué)習(xí)與非正式學(xué)習(xí)

“云+端”模式下面向數(shù)字教材的PLE同時(shí)支持正式學(xué)習(xí)與非正式學(xué)習(xí)情境。在正式學(xué)習(xí)情境下，“云+端”模式創(chuàng)造了一個(gè)智慧課堂教學(xué)環(huán)境，師生可自主選擇“云”端的各種學(xué)習(xí)資源、工具與服務(wù)來支持課堂教學(xué)活動(dòng)的開展，故突破了傳統(tǒng)的課堂教學(xué)形式，極大地提升了教學(xué)效果與教學(xué)效率。在非正式學(xué)習(xí)情境下，數(shù)字教材中預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)路徑及測(cè)評(píng)服務(wù)能為學(xué)習(xí)者提供系統(tǒng)的學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃與方法指導(dǎo)，防止學(xué)習(xí)者在信息過載的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中“迷失”。

（2）基于內(nèi)容資源進(jìn)行協(xié)作創(chuàng)新

學(xué)習(xí)者在使用數(shù)字教材進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的生成性資源（如筆記信息、試題答案等）。這些生成性資源并不是零散無序地存放在互聯(lián)網(wǎng)中，而是與數(shù)字教材中的特定知識(shí)內(nèi)容緊密關(guān)聯(lián)。依托PLE提供的交流平臺(tái)與協(xié)作機(jī)制，數(shù)字教材的任意學(xué)習(xí)者都能夠同步訪問這些關(guān)聯(lián)的生成性資源，并能夠?qū)ζ湫薷摹⒏屡c迭代，從而圍繞特定知識(shí)內(nèi)容、問題或項(xiàng)目開展協(xié)作學(xué)習(xí)，促進(jìn)知識(shí)的分享與創(chuàng)造。

（3）面向數(shù)字教材打造個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境

在使用數(shù)字教材學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)習(xí)者進(jìn)行的閱讀環(huán)境設(shè)置、筆記記錄、高亮標(biāo)注等相關(guān)信息都同步存儲(chǔ)于教育云服務(wù)平臺(tái)，確保學(xué)習(xí)者在任意終端設(shè)備上使用數(shù)字教材時(shí)都能夠獲得個(gè)性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容與界面。同時(shí)，通過對(duì)學(xué)習(xí)者內(nèi)容瀏覽、信息檢索、活動(dòng)測(cè)評(píng)等學(xué)習(xí)行為的分析，教育云服務(wù)平臺(tái)能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者主動(dòng)推送個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源。

三 “云+端”模式下的數(shù)字教材學(xué)習(xí)系統(tǒng)

在“云+端”模式下，數(shù)字教材的概念與功能得到了極大的豐富與延伸，它不僅代表數(shù)字化的教學(xué)內(nèi)容，也是一個(gè)有效整合了內(nèi)容、終端、教學(xué)工具與服務(wù)的數(shù)字化學(xué)習(xí)系統(tǒng)[11]。基于“云+端”模式下面向數(shù)字教材的PLE模型，本研究從系統(tǒng)角度全面審視數(shù)字教材的功能需求，設(shè)計(jì)了“云+端”模式下的數(shù)字教材學(xué)習(xí)系統(tǒng)，如圖3所示。

圖3 “云+端”模式下的數(shù)字教材學(xué)習(xí)系統(tǒng)

1 終端設(shè)備

終端設(shè)備是數(shù)字教材功能實(shí)現(xiàn)的物理基礎(chǔ)與關(guān)鍵要素，其主要功能是媒體信息處理與通訊，具體可歸納為三個(gè)方面：①設(shè)備間通訊。為保證不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信，終端應(yīng)集成多種數(shù)據(jù)通信功能模塊。②人機(jī)通訊。為創(chuàng)設(shè)更加自然、真實(shí)、高效的學(xué)習(xí)情境，終端設(shè)備需具備強(qiáng)大的多媒體信息處理能力，并支持多種感觀通道的自然人機(jī)交互方式；同時(shí)，隨著虹膜識(shí)別、指紋識(shí)別等生物識(shí)別技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的成熟與應(yīng)用，數(shù)字教材的人機(jī)交互方式將進(jìn)一步豐富與拓展，其內(nèi)容呈現(xiàn)形態(tài)與組織方式也將再次變革；③物理情境感知。終端設(shè)備還應(yīng)具備對(duì)自然環(huán)境與物理情境的感知能力。

2 工具軟件

工具軟件包括數(shù)字教材應(yīng)用軟件和社會(huì)性軟件兩大類。其中，數(shù)字教材應(yīng)用軟件能夠?qū)?shù)字教材內(nèi)容文檔進(jìn)行解析與渲染，并提供相應(yīng)的閱讀支持工具與教學(xué)支持工具——閱讀支持工具主要對(duì)閱讀環(huán)境進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置，如字體、顏色、亮度等；教學(xué)支持工具則用于教與學(xué)相關(guān)活動(dòng)，包括標(biāo)注、分享、詞典等。此外，作為一個(gè)開放的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，除了數(shù)字教材應(yīng)用軟件，關(guān)聯(lián)的社會(huì)性軟件也能夠提供教學(xué)支持及服務(wù)。

3 數(shù)字教材內(nèi)容

數(shù)字教材內(nèi)容可以看作是一個(gè)基于語(yǔ)義標(biāo)注的細(xì)粒度多媒體知識(shí)庫(kù)，它通過預(yù)置多種內(nèi)容呈現(xiàn)模板，可動(dòng)態(tài)進(jìn)行內(nèi)容布局和排版，并提供各種與學(xué)習(xí)相關(guān)、可記錄學(xué)習(xí)過程的交互活動(dòng)。數(shù)字教材軟件則利用語(yǔ)義標(biāo)注、多媒體技術(shù)、腳本語(yǔ)言等，結(jié)合內(nèi)容豐富的學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)庫(kù)，以全方位、立體化、智能化的方式呈現(xiàn)數(shù)字教材內(nèi)容，提供趣味便捷、智能輔助、互動(dòng)高效的學(xué)習(xí)活動(dòng)與學(xué)習(xí)方式。

4 教育云服務(wù)平臺(tái)

教育云服務(wù)平臺(tái)提供數(shù)字教材內(nèi)容超市、學(xué)習(xí)管理、云盤存儲(chǔ)、通信與協(xié)作等一系列通用云服務(wù)及教育云服務(wù)功能。教育云服務(wù)平臺(tái)同時(shí)面向?qū)W生、老師、家長(zhǎng)、教育管理者與資源提供商等多種類型的用戶提供服務(wù)，能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)環(huán)境，既支持教師構(gòu)建虛擬的互動(dòng)教學(xué)環(huán)境，也支持教育管理者對(duì)教與學(xué)的過程進(jìn)行評(píng)價(jià)、監(jiān)督與管理，還支持家校、校企之間的交流互動(dòng)。

四 結(jié)語(yǔ)

“云+端”模式下的數(shù)字教材學(xué)習(xí)系統(tǒng)不再只是多媒體教學(xué)資源的簡(jiǎn)單組織與呈現(xiàn)，而是一個(gè)以教學(xué)內(nèi)容資源為核心，以硬件終端設(shè)備、學(xué)習(xí)工具軟件及教育云服務(wù)為支撐的學(xué)習(xí)系統(tǒng)。在“云+端”模式的支持下，大數(shù)據(jù)分析、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等新技術(shù)將進(jìn)一步強(qiáng)化數(shù)字教材的個(gè)性化和情境化特征，面向數(shù)字教材的學(xué)習(xí)環(huán)境也將更加高效、智能與開放。

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編輯：小米

Research on the Digital Textbook under the “Education Cloud Service + Cloud Terminal” Model

HU Pan1LIU Quan-bo2

With the popularization and development of cloud computing technology and intelligent terminal, the “Cloud Computing Service + Cloud Terminal” model (abbreviated as “Cloud + Terminal” model) which consists of the education cloud service and the cloud terminal creates a new teaching and learning context for digital textbooks. Firstly, this paper introduced the system of the education cloud service and the “Cloud + Terminal” model. Secondly, based on the deep analysis on the elements and features of the Personal Learning Environment (PLE), this paper constructed the PLE model for digital textbooks under the “Cloud + Terminal” model, and further introducted the main function of it. Finally, the learning system of digital textbooks under the “Cloud + Terminal” model was designed from the four aspects of terminal equipment, tools software, digital textbook content and the education cloud service platform.The results of this paper had reference value and guiding significance to the design and development of digital textbooks learning system and the construction of learning environment.

digital textbook; personal learning environment; education cloud service; cloud terminal

本文為廣東省教育廳“創(chuàng)新強(qiáng)校”青年創(chuàng)新人才項(xiàng)目“云端模式下面向數(shù)字教材的個(gè)人學(xué)習(xí)環(huán)境研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2015WQNCX149）的階段性研究成果。

胡畔，講師，博士，研究方向?yàn)橹腔蹖W(xué)習(xí)環(huán)境，郵箱為hupan0825@163.com。

2017年7月2日

10.3969/j.issn.1009-8097.2018.03.013

G40-057

A

1009—8097（2018）03—0085—07