数字化智慧教材开发及教学设计应用

［摘 要］ 在教育数字化转型背景下，推进新形态教材建设已然成为当前国家高等教育改革的重要任务，数字化智慧教材是将数字技术应用到教材载体的必然产物。阐述了数字化智慧教材的一般定义与特点，并以《悬挂物管理系统》数字化智慧教材为例，介绍了数字化智慧教材开发的流程，探讨了数字化智慧教材在混合式教学中的典型教学应用设计，绘制了覆盖课前探索、课中学习、课后拓展三个阶段的混合式教学设计实施流程图，为军队院校开展数字化智慧教材建设及教学应用提供有价值的参考与借鉴。

［关键词］ 数字化；智慧教材开发；教学设计应用

［基金项目］ 2022年度海军航空大学立项精品教材建设项目“悬挂物管理系统智慧教材”（2022BZJC08）

［作者简介］ 王殿宇（1991—），男，江苏盐城人，硕士，海军航空大学青岛校区讲师，主要从事航空军械维修和信息化教学研究；王恒新（1981—），男，山东青岛人，硕士，海军航空大学青岛校区副教授，主要从事航空军械维修和教学管理研究；张印明（1980—），男，辽宁葫芦岛人，学士，92742部队工程师，主要从事航空军械维修研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）03-0029-04 ［收稿日期］ 2023-12-11

引言

党的二十大报告指出，教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑［1］。教育数字化是教育现代化的关键特征和核心指标［2］。2022年全国教育工作会议提出实施教育数字化战略行动［3］。教材是教学的核心要素和工具载体。在教育数字化转型背景下，数字教材是将数字技术应用到教材载体的必然产物。数字教材的开发建设，能够为教育数字化转型提供内容丰富、形式多样、更新便捷、使用方便和共建共享的优质教材资源［4］。可以预见，推进新形态教材建设已然成为当前国家高等教育改革的重要任务，而数字化智慧教材将是一个重要的探索研究方向。

一、数字化智慧教材定义及特点

数字化智慧教材是以数字形态存在的新型学习材料，它可以装载于数字终端进行阅读，具备动态更新内容的特点，并能及时记录交互轨迹［5］。这种教材形式超越了传统的纸质教材，通过融入多媒体元素和智能化功能，为学习者提供了更丰富、更互动的学习体验。

数字化智慧教材最鲜明的特色在于其建设平台及开发过程的全盘数字化，包括教材的编辑加工、内容审核、出版发行、教学使用以及平台支持等环节。这种数字化流程使得教材内容的更新和修订更加高效便捷，降低了维护成本，同时也为教学交互提供了更多的可能性。

从实际的功能和作用上看，数字化智慧教材主要存在以下几个方面的特点。

（一）多媒体性

数字化智慧教材可以融入音频、视频、图片、动画等多种媒体元素，使教材内容更加生动、形象，有助于激发学员的学习兴趣和积极性。这种多媒体的呈现方式也有助于学员更深入地理解和记忆知识点。

（二）互动性

数字化智慧教材中可以设置互动模块，如在线测试、问题解答、交互练习等，让学员在学习过程中积极参与，提高学习效果。这种互动性也有助于培养学员的自主学习能力和问题解决能力。

（三）灵活性

与传统纸质教材相比，数字化教材不需要占用大量的物理空间，可以保存在电脑、手机、平板电脑等数字设备中，方便学员随时随地进行学习。它可以根据学员的不同需求和学习风格，提供定制化的学习内容和进度安排，更好地满足学员的个性化学习需求。同时，学员也可以根据自己的时间和节奏进行学习，提高了学习的自主性和灵活性。

（四）实时更新性

教材内容可以根据学科发展和教学需求进行及时更新，确保教材内容的时效性和准确性。这种实时更新性有助于教师获取最新的教学资源，提高教学质量。

综上所述，数字化智慧教材以其多媒体性、互动性、灵活性、实时更新性等特点，为现代教学提供了更加高效、便捷和丰富的学习体验。

二、《悬挂物管理系统》数字化智慧教材建设过程

（一）教材建设背景

悬挂物管理系统是机载武器系统的控制核心，地位十分重要。该系统与飞机各系统交联关系复杂，涉及武器信号种类、数量繁多，且故障分析需要具备较强的理论基础与工作经验。因此长期以来，院校学员与部队军械地勤人员对该系统存在着较为突出的业务学习需求，尤其是需要以典型舰载机为对象的高质量配套专业教材。

结合人才培养需求与国家高等教育改革最新发展趋势，课程组以“学为中心”理念为指导，以现有《悬挂物管理系统》纸质教材为基础，以课程历年建设成果为补充，以教学内容知识点为基本单元重构教材内容与资源体系，建设集智慧导学、辅学、学案、报表、管理等功能于一体，符合军队院校涉密专业课程适用情境的《悬挂物管理系统》数字化智慧教材。

（二）教材开发流程

《悬挂物管理系统》数字化智慧教材开发包括5项主要工作，其开发流程示意如图1所示。

1.构建教材内容体系。依据教材总体设计，按照知识模块、知识单元、知识点三个层级重构教材内容体系，并根据知识点需要对教材内容进行调整。

2.建设教材辅助资源。主要是挑选并制作与知识点相关的图片、视频动画、参考文献等信息化资源，并将其插入教材的适当位置。

3.开发教材智慧功能。与外协技术人员共同设计教材的核心智慧功能及交互界面，主要包括基于知识图谱的智慧导学功能、基于融媒体的智慧辅学功能、基于以学为中心的智慧学案功能、基于学习数据分析的智慧报表功能、基于教师维护的智慧管理功能。

4.集成教材数字形态。课程组通过教材的智慧管理功能，登录教师账号，进行教材内容和资源的填充与编制，优化教材排版，完成初步的数字形态智慧教材。

5.测试结果反馈优化。完成教材制作后，课程组在校园网内部不同位置部署的保密计算机终端上进行使用与调试，根据测试结果继续完善教材，为教学设计与应用做好准备。

教材开发完成后，其“正在学习”主要包括：正在学习、知识图谱、存档记录、生成报告、意见反馈、使用引导、个人中心等功能模块。其中“正在学习”模块下又设计了目录、便签笔记、重点标记、学习疑问、心得体会、前后翻页等功能按钮。

（三）教材特色与创新

1.以“学为中心”教学理念为指导，创造性设计智慧功能。《悬挂物管理系统》数字化智慧教材创新了教材形态，以“学为中心”教学理念为指导，集智慧导学、辅学、学案、报表、管理等功能于一体，能够帮助学习者全方位地开展课程自主学习与拓展，并及时记录学习过程中的各项数据，全面提升教材的学习质效。数字形态的智慧教材以部署在学校专业教室、图书馆机房、学员宿舍等地点的涉密计算机为应用终端，以校园网为存储和交互媒介，实现智慧化、个性化的学习交互与教学应用，能够突破目前平板+纸质教材二维码形式智慧教材的诸多限制，提供了教材建设与教学实践应用的新思路。

2.以机载武器系统全局视角，体系化重构教学内容。悬挂物管理系统是武器控制信号的采集、处理与传递机构。教材牢牢抓住武器的信号控制流程作为主线，按照知识模块、知识单元、知识点三个层次重新构建了教材内容体系。从机载武器系统全局视角出发，在掌握管理与控制技术的基础上，学习武器控制信号的源头——显示与控制设备，掌握信号处理机构工作原理——悬挂物管理系统设备，最后学习系统对悬挂物的管理过程，从而打通武器信号流转脉络，形成信号控制流程思想，提高故障诊断与分析能力，支撑人才培养与课程教学目标实现。

三、混合式教学应用设计

数字化智慧教材的应用为混合式教学提供了更多的可能性，使混合式教学更加灵活、高效和个性化。下面举例说明数字化智慧教材的典型混合式教学应用设计。

开课前，教师根据班次学员信息，在初始化智慧教材中创建班级账号，并将账号及初始化智慧教材上传至校园网网盘。利用课余时间，召集学员进行教材使用培训，包括校园网网盘及教材登录使用方法，分配学员账号。学员在校期间，可在专业教室、图书馆、宿舍等接入校园网的涉密计算机上，随时利用网盘进行教材的下载、学习、存档及上传，实现多场景、连续性、个性化的智慧学习与拓展，并通过教材生成的“学习报告”实现学习内容、数据、行为的统计及教学交互。依据“学为中心”教学理念，基于智慧教材“学习活动”的典型教学实施流程设计如图2所示。

（一）课前探索阶段

上课前1～2天，学员根据预习任务，对照教材预习课次内容，包括研读导学建议、学习教材原文、浏览视频和文献等辅助学习资源、完成自测习题。学员在学习过程中可随时自动或手动存档，并利用“学习疑问”模块记录好预习疑问。预习任务完成后，学员自主生成学习报告，报告中包含学习进度、答题记录、学习疑问、便签笔记、意见建议等内容与数据。在上课前至少1天，由课代表汇总所有报告后提交教师。教师审阅每名学员的学习报告，掌握学习进度，统计分析学员答题情况及预习疑问，进而有针对性地优化教学设计，提高课上教学效率。

（二）课中学习阶段

课堂中，教师首先根据学习报告数据，点评预习及拓展任务完成情况，然后依据教学设计组织教学实施，穿插对学习报告中预习疑问的解答，实现依托教材的课堂反馈互动；学员则利用教材的便签笔记、重点标记、学习疑问等模块，随时进行自主的书写与记录。

（三）课后拓展阶段

教师布置拓展任务，根据学员预习情况、课堂表现及拓展任务完成情况，给出课次评价成绩，并在下次课前发布。学员根据要求，依托教材相关辅助资源完成课后拓展任务，对本次课进行学习总结，撰写简略学习心得体会并录入教材“学习心得”模块；若有对教材、课程及教师的意见建议，可在“意见建议”模块进行录入。以上所有数据，将随学习报告一同生成，在下次课前提交教师，进入下一次课的教学互动。

结语

数字化智慧教材是教育领域数字化转型的重要发展方向，其应用前景广阔，对于提升教育质量、促进教育公平、实现个性化和灵活化教学具有重要意义。随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，数字化智慧教材必将在未来数字化教育中发挥更加重要的作用。本文论述了数字化智慧教材的一般定义与特点，并以《悬挂物管理系统》数字化智慧教材为例介绍了教材开发过程，探讨了数字化智慧教材在混合式教学中的典型教学应用设计。下一步，课程组将在本科教学班次中对教材进行深度的测试与教学应用，细化教学环节与组织实施流程，进一步提升教材的应用效益。

参考文献

［1］习近平：高举中国特色社会主义伟大旗帜 为全面建设社会主义现代化国家而团结奋斗：在中国共产党第二十次全国代表大会上的报告［EB/OL］.（2022-10-25）［2023-11-11］.https：//www.gov.cn/xinwen/2022-10/25/content_5721685.htm．

［2］杨现民.开辟教育全面数字化转型新局面［N］.中国教育报，2023-04-07（2）.

［3］2022年全国教育工作会议召开［EB/OL］.（2022-01-18）［2023-11-11］.https：//www.gov.cn/xinwen/2022-01/18/content_5669083.htm.

［4］孙燕，李晓锋.教育数字化转型背景下的数字教材发展需求、现状与对策［J］.中国大学教学，2023（12）：85-91.

［5］牛楠森.数字教科书：教育转型发展的必选项［J］.理论导报，2023（1）：61-63.

Development of Digital Smart Textbooks and Application of Teaching Design： Taking the Course of “Stores Management System” as an Example