2025年1月，中共中央、國務院在《教育強國建設(shè)規(guī)劃綱要（2024一2035年）》中提出要加快推進教材數(shù)字化轉(zhuǎn)型。同年4月，教育部等九部門印發(fā)《關(guān)于加快推進教育數(shù)字化的意見》，指出要推動課程體系、教材體系、教學體系智能化升級，分領(lǐng)域分專業(yè)研發(fā)一批示范性精品數(shù)字教材。數(shù)字教材已成為教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵載體，在推動教育強國建設(shè)中具有重要意義。近年來，我國中小學數(shù)字教材發(fā)展迅速，眾多出版單位、教研單位和科技企業(yè)都在積極探索高質(zhì)量數(shù)字教材建設(shè)的有效途徑，取得了諸多實踐成果。然而，當前主流數(shù)字教材仍停留在“教材PDF文件+數(shù)字資源”的模式，與紙質(zhì)教材內(nèi)容的融合度不夠，在交互性、智能性、自適應性等方面均有待提升。信息科技作為現(xiàn)代科學技術(shù)領(lǐng)域的重要部分，意味著義務教育階段的信息科技課程在培養(yǎng)學生數(shù)字時代的學習能力與創(chuàng)新思維方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，具有推動教材數(shù)字化升級的獨特優(yōu)勢。人教版信息科技數(shù)字教材以大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)為支撐，在紙數(shù)融合、深度交互、伴隨式評價及智能體等方面開展創(chuàng)新嘗試，積極探索新型數(shù)字教材的研發(fā)路徑，以契合教育數(shù)字化發(fā)展的時代需求。一、中小學數(shù)字教材建設(shè)現(xiàn)狀及特點在教育信息化和出版融合發(fā)展戰(zhàn)略協(xié)同推進的背景下，越來越多的數(shù)字教育出版單位加人數(shù)字教材的研究和實踐，數(shù)字教材涉及的學科也從數(shù)學、英語等單一學科拓展到義務教育階段的全學科。經(jīng)過十余年的飛速發(fā)展，中小學數(shù)字教材作為信息化教學環(huán)境中的一種核心課程資源，其重要性在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域已被廣泛認知[1，其研究與實踐也取得了重要進展。教材出版領(lǐng)域逐漸形成了一種以紙質(zhì)教材的數(shù)字鏡像版為基礎(chǔ)，再配以多媒體資源的數(shù)字教材設(shè)計模式[2。這種設(shè)計模式主要針對教師群體，以課程標準為指導，以紙質(zhì)教材為藍本，在教材頁面設(shè)置熱區(qū)或圖標錨點，使用者點擊后即可打開基于本頁知識點拓展的多媒體內(nèi)容，通過圖片、音頻、視頻、動畫、學科工具等數(shù)字資源，立體化、形象化、動態(tài)化、交互化地豐富教材知識的呈現(xiàn)方式。這種多媒體型的數(shù)字教材已經(jīng)逐步成為國內(nèi)中小學數(shù)字教材的主流形式，并在廣東、河南等省作為省級試點項目，在中小學校全面應用。多地的實踐結(jié)果表明，多媒體型數(shù)字教材能有效地支持教師開展課堂教學活動，在激發(fā)學生學習興趣、降低知識理解難度、輔助學生體驗探究、拓展學生知識領(lǐng)域等方面都具有一定成效，但同時也存在著一些待改進的問題。例如，數(shù)字教材中絕大多數(shù)多媒體資源無法融入紙質(zhì)教材原有的教學策略、教學活動，以圖標錨點形式呈現(xiàn)的多媒體資源缺少該怎樣用、什么時候用等結(jié)構(gòu)性信息，特別是當資源較多時，在教學活動中選用哪些資源、如何選用資源等都增加了數(shù)字教材的應用難度[3]。再如，數(shù)字教材主要針對教師群體，以教師課堂演示為主，缺乏師生之間的互動。對于學生自主學習和自主探究等應用場景，數(shù)字教材缺乏基于大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)支持的學習數(shù)據(jù)分析、實時學情反饋，以及個性化學習路徑規(guī)劃、針對性學習內(nèi)容推送等，無法做到讓每一位學生都能夠根據(jù)自己的實際情況進行個性化的學習和探究。要解決上述問題，滿足教育“從大規(guī)模班級化教學向大規(guī)模個性化學習轉(zhuǎn)變”的發(fā)展需求[4，數(shù)字教育出版單位需要在原有數(shù)字教材領(lǐng)域研究的基礎(chǔ)上，從教育教學規(guī)律出發(fā)，結(jié)合學生的年齡特征和認知特點，基于大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)，在紙數(shù)融合、深度交互、伴隨式評價、學習畫像、自適應等方面做創(chuàng)新嘗試，研發(fā)新形態(tài)數(shù)字教材，解決師生在教、學中的實踐需求，支撐新時代課程形式和學習模式創(chuàng)新。二、新形態(tài)信息科技數(shù)字教材研發(fā)路徑2020年1月，教育部印發(fā)了《國家教材建設(shè)重點研究基地管理辦法》，強調(diào)要開展教材建設(shè)研究，重點研究信息時代新形態(tài)教材。2022年4月，教育部頒布了《義務教育課程方案和課程標準（2022年版）》，部分學科明確提出要嘗試研制與信息技術(shù)深度融合的新型教科書。隨著智能型數(shù)字教材系統(tǒng)的核心理念和技術(shù)實現(xiàn)方案的提出，新形態(tài)數(shù)字教材的發(fā)展涌現(xiàn)出越來越多的可能性[5。信息科技作為數(shù)字化時代背景下的國家課程，主要研究以數(shù)字形式表達的信息，在數(shù)字化創(chuàng)新應用方面具有天然優(yōu)勢，同時承載著提升學生數(shù)字素養(yǎng)與技能的課程目標。本文嘗試以人教版信息科技數(shù)字教材（以下簡稱“信息科技數(shù)字教材”）的研發(fā)為例，從紙數(shù)融合一體設(shè)計、構(gòu)建實驗生態(tài)系統(tǒng)、支持深度學習互動、創(chuàng)新引人人工智能系統(tǒng)等方面，探討新形態(tài)信息科技數(shù)字教材的設(shè)計路徑及推進策略。（一）紙數(shù)融合一體設(shè)計，注重用戶體驗信息科技數(shù)字教材的紙數(shù)融合體現(xiàn)在內(nèi)容設(shè)計和內(nèi)容呈現(xiàn)兩方面。1.內(nèi)容設(shè)計為解決數(shù)字教材中的多媒體資源過于分散，與紙質(zhì)教材原有教學策略、教學活動關(guān)聯(lián)度不高的問題，信息科技數(shù)字教材應依據(jù)國家課程標準，與人教版紙質(zhì)學生學習手冊（以下簡稱“學習手冊”）一體化編研。數(shù)字教材研發(fā)人員應在緊密結(jié)合學習手冊編排思路和設(shè)計意圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)教育教學規(guī)律和學科學習邏輯，聚焦實驗探究等核心教學活動，對學習手冊文本內(nèi)容進行數(shù)字化改造，整體設(shè)計數(shù)字教材內(nèi)容體系（見表1），以確保各種數(shù)字化呈現(xiàn)方式都基于學習手冊原有教學策略、學習活動進行，化線性為系統(tǒng)，化平面為立體，化單一為多元，化靜態(tài)為動態(tài)，化抽象為直觀，為學生提供更加豐富、優(yōu)質(zhì)的數(shù)字化學習體驗。2.內(nèi)容呈現(xiàn)要跳出多媒體型數(shù)字教材以熱區(qū)或圖標錨點鏈接多媒體資源的固有模式，信息科技數(shù)字教材在呈現(xiàn)形式上就需要把圖文、音視頻、動畫、思維導圖、實驗工具等多模態(tài)數(shù)字資源與學習手冊原有知識體系有機融合。這種方式一方面可以確保數(shù)字教材的內(nèi)容呈現(xiàn)方式與傳統(tǒng)閱讀習慣一致，支持學生直接在頁面原位閱讀圖文、觀看視頻、開展探究實驗、完成線上練習、繪制思維導圖等，避免多個窗口之間的跳轉(zhuǎn)，方便學生聯(lián)系對照前后知識進行連貫性思考；另一方面，可以讓數(shù)字資源增加突出顯示放大至全屏的效果，幫助學生摒棄干擾、聚焦重點，為不同的學習場景提供更為靈活的選擇。（二）搭建實驗生態(tài)系統(tǒng)，體現(xiàn)開放創(chuàng)新信息科技是一門“科”“技”并重的課程，強調(diào)從實踐應用出發(fā)，加深學生對基本概念和基本原理的理解，培養(yǎng)學生的科學思維和科技倫理，提升數(shù)字素養(yǎng)與技能。《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“課程標準”）表1信息科技數(shù)字教材內(nèi)容體系注：各年級學習手冊欄目設(shè)置略有差異，該表以四年級為例，對數(shù)字教材內(nèi)容體系進行說明。目前，全國各地中小學校信息科技實驗室的設(shè)施條件差異性較大，部分學校缺乏硬件實驗設(shè)備，導致“過程與控制”“物聯(lián)網(wǎng)實踐與探索”等模塊的實驗教學活動很難開展;部分學校雖然購買了硬件實驗設(shè)備，但數(shù)量有限，學生實踐操作的機會受限，動手操作能力、創(chuàng)新實踐能力、問題解決能力得不到充分發(fā)展。另外，由于硬件實驗設(shè)備與教學平臺缺乏互聯(lián)互通，教師授課時需要在不同平臺間切換，實驗數(shù)據(jù)無法與教學平臺的其他教學數(shù)據(jù)深度融合。針對上述問題，數(shù)字教材一方面需要進行數(shù)字化的嘗試與探索，結(jié)合學習手冊實驗活動內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)場景式、體驗式、沉浸式數(shù)字化實驗情境，為學生“做中學”“用中學”“創(chuàng)中學”提供支持；另一方面需要開展與多種主流實驗硬件的技術(shù)對接，全力打造以數(shù)字教材為核心的實驗硬件生態(tài)。1.研發(fā)數(shù)字實驗工具提出重視建設(shè)支持信息科技教學實驗環(huán)境的實驗室，合理運用線上實驗、模擬、仿真等方式，引導學生自主學習、合作學習，為實驗教學的開展提供了切實可行的指導路徑。教育部教育技術(shù)與資源發(fā)展中心（中央電化教育館）在2023年發(fā)布《中小學實驗教學基本目錄》，信息科技學科在小學學段和初中學段分別提煉了63個和31個基本實驗，為實驗教學的開展提供了豐富多樣的內(nèi)容參考。針對一線教學缺少軟硬件實驗環(huán)境的難點，研發(fā)包括探究性實驗、驗證性實驗、仿真實驗等在內(nèi)的一系列數(shù)字實驗工具，對支持學生開展體驗式實驗活動具有積極意義。第一，探究性實驗。探究性實驗強調(diào)學生主動探索和發(fā)現(xiàn)知識的過程。創(chuàng)設(shè)多場景的個性化實驗探究情境，能夠吸引學生充分體驗、全程參與，為學生理解科學原理概念、實現(xiàn)知識應用遷移提供有效抓手，助力學生由淺層學習向深度學習轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。例如，學習手冊四年級第14課“編碼也能動起來”的學習目標之一是了解編碼不僅可以表示文字、圖片、顏色，還可以表示動作。為了輔助開展“推箱子”這一學習活動，數(shù)字教材設(shè)計了相應的數(shù)字實驗，不僅內(nèi)置了學習手冊中的活動地圖，還把編輯地圖的主動權(quán)交給了學生。學生可以快速設(shè)計地圖的形狀，設(shè)置起點、終點和箱子的位置，滿足個性化探究需求。在實驗過程中，學生通過思考如何對動作編碼，逐步感受到只要設(shè)置的編碼規(guī)則合理，就能夠簡潔地表示和記錄對應的動作，并準確地傳遞出去，初步體驗用編碼描述秩序。第二，驗證性實驗。驗證性實驗是信息科技學科最常見的實驗類型，一般是通過編程來驗證算法設(shè)計的正確性、程序代碼運行的效率、過程與控制系統(tǒng)方案設(shè)計的可行性、物聯(lián)系統(tǒng)中的控制與反饋等[。Python是教師在教學中經(jīng)常使用的驗證性實驗工具。它雖然是常見的編程語言，但不管是環(huán)境的搭建、電腦和系統(tǒng)的適配，還是各種庫的下載、程序代碼的編寫，對于缺乏計算機相關(guān)專業(yè)背景的教師來說都比較困難。為了幫助教師減輕備課壓力，信息科技數(shù)字教材圍繞課程標準提出的計算機程序體驗，創(chuàng)設(shè)了免安裝、即用型Python編程環(huán)境，預置了與學習手冊中案例相匹配的數(shù)據(jù)庫和程序代碼。對于簡單的算法，學生可以嘗試自己編寫程序；對于復雜的算法，學生可以調(diào)取預置的程序，直接運行或者修改關(guān)鍵語句、設(shè)置不同參數(shù)之后再運行。例如，學習手冊五年級第10課“猜數(shù)游戲有捷徑”的教學目標之一是讓學生通過猜數(shù)游戲理解二分法。學生可以打開數(shù)字教材里的Python編程工具，利用預置的程序，修改目標數(shù)字進行驗證。學生在驗證時會發(fā)現(xiàn)，哪怕數(shù)值范圍擴大到了10000，利用二分法，最多14次就能把這個數(shù)猜出來。學生在此過程中切實感受到算法的效率，體會編程解決問題的方法。另外，為了幫助學生更好地理解編程語言，數(shù)字教材還設(shè)計了流程圖編程工具作為學習Python前的過渡。流程圖編程工具的編程界面和學生熟悉的流程圖基本一致。學生只需要把流程圖中的關(guān)鍵語句轉(zhuǎn)換為編程語言，就能夠完成程序的編寫。這種以圖形化的方式來表示算法邏輯和順序、分支、循環(huán)等控制流程，對初次接觸編程的學生來說更加直觀明了。第三，仿真實驗。仿真實驗是利用計算機技術(shù)模擬真實實驗，為學生創(chuàng)設(shè)立體、開放、多樣、安全的虛擬仿真環(huán)境，讓學生在不受時間和空間限制的情況下，進行場景搭建、實驗操作和原理探索，幫助學生深入理解實驗過程和結(jié)果。針對“過程與控制”和“物聯(lián)網(wǎng)實踐與探索”這兩個模塊，信息科技數(shù)字教材提供了開放式虛擬仿真實驗。這類仿真實驗可以支持實驗場景的搭建，讓學生根據(jù)實驗特點，靈活設(shè)置整體環(huán)境以及各個模型之間的運動關(guān)系；可以支持對程序語言的修改，滿足不同層次學生的需求；還可以支持高級建模，讓學生基于現(xiàn)有實驗案例，進行個性化創(chuàng)作，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力。2.構(gòu)建硬件實驗生態(tài)數(shù)字實驗工具雖然幫助缺乏硬件實驗設(shè)備的學校解決了一些課程實施中的困難，但是它依舊無法取代真實實驗的探究過程。因此，具備條件的學校要鼓勵教師開展真實的硬件實驗。硬件實驗能增強學生的參與感和體驗感，學生要動手進行設(shè)備的連接、配置和調(diào)試，直觀看到系統(tǒng)的實時反饋，親身感受真實環(huán)境下出現(xiàn)的各種問題。這有助于培養(yǎng)學生的動手能力、解決問題能力和創(chuàng)新思維能力。為滿足全國各地差異化硬件環(huán)境的需要，打破硬件實驗設(shè)備和教學平臺之間的壁壘，信息科技數(shù)字教材應積極促進與多種不同主流實驗硬件的技術(shù)對接，全力構(gòu)建以數(shù)字教材為核心、開放創(chuàng)新的實驗硬件生態(tài)。（三）支持深度學習互動，積累過程評價在數(shù)字教材中應用大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)構(gòu)建生機交互、師生交互等深度交互學習環(huán)境，能夠增強學習體驗，積累學習數(shù)據(jù)，為教學評價提供有力的參考依據(jù)。1.生機交互在數(shù)字教材中使用多樣化生機交互方式能夠為學生的自主學習創(chuàng)設(shè)豐富、立體、多元的體驗環(huán)境。這種體驗一方面體現(xiàn)在靈活應用數(shù)字資源上，例如，閱讀圖片時使用動態(tài)輪播和任意切換的效果；觀看視頻時根據(jù)需要調(diào)節(jié)播放速度、打開（關(guān)閉）字幕、截取并保存重要片段；線上練習時使用選擇、判斷、填空、拖電、連線等多種作答方式；開展數(shù)字實驗時進行開放性體驗和個性化創(chuàng)作等。另一方面體現(xiàn)在便捷記錄學習過程上，例如，為重要頁面添加書簽，通過書簽列表快速進入特定頁面；在重要文本內(nèi)容上畫線標注、高亮顯示，添加個性化學習筆記等。2.師生交互師生交互能改變教師單向輸出的教學方式，反映出教與學之間真實發(fā)生的內(nèi)在聯(lián)系，幫助教師關(guān)注學生知識掌握程度，判斷教學自標達成情況。師生交互在數(shù)字教材的應用體現(xiàn)在為師生創(chuàng)設(shè)更為便捷的數(shù)字化交流環(huán)境。例如，教師給學生分組發(fā)送包括交互練習、數(shù)字實驗活動、數(shù)字評價表等在內(nèi)的多樣化線上學習任務，實時查看班級整體提交情況以及每位學生的提交情況并給出相應評價，點擊放大學生的學習成果進行班級講評，將示范性作品推送給全班學生等。3.數(shù)據(jù)積累數(shù)字教材能夠?qū)W生的自主學習行為進行全方位伴隨式數(shù)據(jù)收集，包括學生線上學習基本情況的跟蹤數(shù)據(jù)以及學生提交的練習情況反饋等學習表現(xiàn)數(shù)據(jù)，前者包括數(shù)字教材的登錄時間、閱讀數(shù)字教材時長、點擊觀看和學習的數(shù)字資源等。這些數(shù)據(jù)能夠幫助教師了解學情，從多維度準確把握學生的學習狀況，為過程性評價的開展打下基礎(chǔ)。（四）創(chuàng)新引入人工智能技術(shù)，開展智能探索隨著人工智能技術(shù)的高速發(fā)展，它對教育領(lǐng)域的影響日益顯著。人工智能技術(shù)能夠為師生提供更加精準化、智能化、個性化的服務，更好地支撐教育“向大規(guī)模個性化學習轉(zhuǎn)變”的發(fā)展需求，為學科教、學注入全新活力。在信息科技數(shù)字教材中創(chuàng)新引入人工智能技術(shù)，開展智能探索，對推動我國中小學新形態(tài)數(shù)字教材建設(shè)具有重要意義。1.夯實底層基礎(chǔ)，構(gòu)建專業(yè)知識庫高質(zhì)量的標注數(shù)據(jù)集是生成式人工智能有效賦能新型課堂教學評價與優(yōu)化的基礎(chǔ)[。信息科技數(shù)字教材基于人工智能技術(shù)搭建了信息科技學科專屬知識庫，一方面對課程標準、教學指南、學習手冊等學科內(nèi)容，從知識體系、難度系數(shù)、素養(yǎng)特征、思維啟發(fā)、能力培養(yǎng)等維度進行深度梳理、精細加工，確保學科知識庫內(nèi)容專業(yè)嚴謹；另一方面運用自然語言轉(zhuǎn)換技術(shù)和數(shù)據(jù)增強技術(shù)，精準提取編寫思路、知識結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵特征，增強大模型對學習場景的認知，提高人工智能輸出的有效性，為人工智能在信息科技數(shù)字教材中的多場景應用打下堅實基礎(chǔ)。2.創(chuàng)設(shè)虛擬助手，提供針對性指導課程標準頒布之后，中小學校信息科技學科的教學體系和教學內(nèi)容都發(fā)生了巨大變化，這些變化對信息科技教師的專業(yè)能力提出了嚴峻考驗。因此，基于學科知識庫研發(fā)AI助教、AI出題等人工智能輔助教學的功能具有重要意義。例如，AI助教功能可以借助智能算法精準解答教師提出的學科專業(yè)問題，深度剖析知識點之間的邏輯，高效梳理知識結(jié)構(gòu)，定制化設(shè)計教學活動。又如，在教師選定冊次、單元、課時、知識點、難度系數(shù)、題型（選擇題、填空題、簡答題、編程題等）后，AI出題功能可迅速生成練習題，同步給出參考答案及詳細解析。人工智能技術(shù)在數(shù)字教材中的應用，能為教師提供有針對性的幫助和指導，幫助教師全面提升備課效率與質(zhì)量。三、未來與展望隨著國家教育數(shù)字化戰(zhàn)略的穩(wěn)步推進，教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型已進入關(guān)鍵階段，為數(shù)字出版行業(yè)帶來了日益顯著的影響。數(shù)字教材作為連接教育數(shù)字化戰(zhàn)略與中小學校教學實踐的紐帶，正經(jīng)歷著從內(nèi)容呈現(xiàn)形式到教學應用模式的系統(tǒng)性變革。這種變革體現(xiàn)在教學理念、教學方式和前沿技術(shù)的融合創(chuàng)新上。數(shù)字教材的建設(shè)質(zhì)量直接關(guān)系到教育現(xiàn)代化的實現(xiàn)程度，對教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型具有重要意義。我國中小學數(shù)字教材建設(shè)在探索中不斷發(fā)展和創(chuàng)新，從單一的知識載體逐漸演變?yōu)楦恿Ⅲw化、動態(tài)化、智能化、精準化的教學生態(tài)系統(tǒng)。作為數(shù)字時代的國家課程，信息科技學科承擔著提升學生數(shù)字素養(yǎng)與技能的重要使命。探索新形態(tài)信息科技數(shù)字教材的建設(shè)，能夠給義務教育階段的其他學科提供可參考的實施路徑，為推動高質(zhì)量數(shù)字教育體系建設(shè)，培養(yǎng)適應未來社會需求的創(chuàng)新人才奠定堅實基礎(chǔ)。信息科技數(shù)字教材未來的發(fā)展方向?qū)⒕劢褂趥€性化學習模式創(chuàng)新的有效途徑，重點關(guān)注學習數(shù)據(jù)的采集與分析、學習狀態(tài)的評價與反饋以及自適應