“悬挂物管理系统”数字化智慧教材建设探索与实践

［摘 要］ 教材改革是教师、教材、教法“三教”改革的重要组成部分，现代信息技术的发展为军队院校教材改革工作注入了新鲜活力。以“悬挂物管理系统”数字化智慧教材建设过程为例，分析当前军队院校智慧教材建设现状与矛盾，从教材建设背景、总体建设思路、教材内容体系重构、教学辅助资源优化、核心智慧功能设计以及存在问题与建议等六个方面进行阐述，探索以数字形态建设符合军队院校特色的智慧化教材的思路与方法，为军队院校专业课程的智慧化教材建设工作提供有价值的参考与借鉴。

［关键词］ 悬挂物管理系统；数字化；智慧教材

［基金项目］ 2022年度海军航空大学“悬挂物管理系统”智慧教材建设项目（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、信息化研究；韩 强（1975—），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、教学管理研究；汉 田（1991—），女，山东烟台人，硕士，海军航空大学青岛校区讲师，主要从事航空军械维修方面研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）11-0121-04 ［收稿日期］ 2022-01-30

引言

教材改革是教师、教材、教法“三教”改革的重要组成部分。近年来，随着云计算、大数据、人工智能等新技术的快速发展和普及，教育领域的网络化、平台化、智能化趋势愈加明显，教材也依托这些技术迭代发展［1］。在此期间，《职业院校教材管理办法》和《国家教材委员会关于开展首届全国教材建设奖评选工作的通知》（国教材〔2020〕4号）等一系列文件陆续出台，其中均提到了数字教材这一概念［2］。进入“十四五”规划以来，国务院发文推动数字“新基建”的发展，教育部提出要建设“教育新基建”［3］；高教司启动了“新兴领域教材研究与实践项目”，在四个前沿学科领域探索新型教材模式和新的人才培养［4］。

基于以上背景，结合军队院校智慧教材建设现状，本文以“悬挂物管理系统”数字化智慧教材建设过程为例，从教材建设背景、总体建设思路、教学内容体系重构、教学辅助资源优化、核心智慧功能设计以及存在问题与建议等六个方面进行探索与分析。

一、军队院校智慧教材建设现状分析

军队院校教育是军事人才培养的主渠道，军队院校教育在军队建设中具有基础性、先导性、全局性作用。军队院校教育的优势，在于理论积淀厚实、知识技术密集、人才资源集中、思想交流活跃［5］。但是由于军队保密要求较高，军队院校涉密课程的信息化教学改革也受到了一定的限制。

目前，部分军队院校已经开展了基于移动终端平台的智慧教材建设探索。该类型智慧教材通常以纸质教材为基础，以移动终端平台为中介，通过移动终端上的App扫描纸质教材上的数字资源二维码，访问部署在网络平台中的图片、视频、动画、三维模型等多媒体教学辅助资源，并且依托网络平台可以实现习题测试及部分交互功能。但是在实际的教学实践过程中，该类型的智慧教材主要面临以下几个现实问题：一是由于军队院校的专业课程教材内容大多涉密，不能使用互联网平台部署其信息化教学辅助资源，只能将资源部署在教材自建的网络平台上，导致智慧教材的应用场景受到一定限制。其移动终端通常是拆除蓝牙和无线网络功能模块的平板电脑，若想切换到涉密计算机终端，将无法保存学员的已有学习进度与学习记录。二是平板电脑的采购、检测与使用受到军队保密条例的诸多限制，在教学应用与管理过程中不可避免地造成了一定的障碍。学员通常不能自行保管平板电脑，不便于开展课前的自主预习与课后的拓展提升，师生交互功能也受到较大影响。三是该类智慧教材的更新与拓展较为不便。由于配套了纸质教材，若要更新教材内容、信息化资源或测试习题等，一方面需要重新印刷纸质教材，另一方面需要外协人员提供技术支持，以更新网络平台资源与平板App软件。这就导致该类型教材后期运营和维护的工作量较大，成本也较高。

基于以上现状与问题，本文以“悬挂物管理系统”智慧教材建设过程为例，提出一种以军队院校涉密计算机为应用终端的新型数字化智慧教材。

二、“悬挂物管理系统”智慧教材建设背景

外挂物管理系统是现代战机的武器控制核心，对于飞机的作战效能有着至关重要的影响。为此，教研室于2013年开设了“外挂物管理系统”课程。2019年人才培养方案重新修订时，结合最新的机载武器系统发展趋势，将课程名称变更为“悬挂物管理系统”。该课程是本校生长军官高等教育层次航空机务技术与指挥（武器系统与工程）专业的主干必修课程之一。

近三年来，课程组以海军航空兵舰载转型的战略需求为牵引，以典型舰载战斗机为对象，全方位开展了新一轮的课程改革与建设工作。一是在教学内容更新方面：编写了“悬挂物管理系统”新教材，撰写新教案，制作新课件，编制新试题卷8套；二是在教学资源条件建设方面：建设了“某型外挂物管理系统”在线开放课程1门、相关微课1门，开发典型舰载战斗机外挂物管理系统虚拟训练软件2套，建设舰载战斗机外挂物管理系统实装1套、模拟器1套，搜集相关参考文献、资料60余篇；三是在教学模式改革方面：课程组结合在线开放课程建设，以“学为中心”的教育理念为指导，开展了基于MOOC+SPOC的新型教学模式改革探索。2020年立项了相关教育理论研究课题，通过结题鉴定并获青岛校区教育理论研究优秀成果二等奖；2021年编制了“基于MOOC+SPOC的混合式教学基本法”，通过校区验收评审。

总的来说，该课程经过三年多的建设与发展，已经具备了较为丰富立体的教学内容与资源条件，具有建设数字化智慧教材的良好基础；同时，开展智慧教材建设工作也是课程深化教学模式改革、提升教学质效的有力举措。

三、教材总体建设思路

（一）总体建设目标

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，以知识点为基本单元重构教材内容与资源体系，建设一部符合军队院校保密专业课程适用情境，集智慧导学、辅学、学案、报表、管理功能于一体的新型数字化智慧教材。重点是突出信息化、个性化的学习功能，强调学习者与教材的交互性和拓展性。

（二）教学应用目标

以依托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，以校园网为媒介，实现智慧化、个性化的学习交互与教学应用。应用时机包括课前的自主预习、课中的智慧学案、课后的拓展提升。

（三）建设步骤

一是重构教材内容体系：按照知识模块、知识单元、知识点等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。二是优化、补充教学辅助资源：主要是挑选、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。三是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。四是完成数字形态教材的编制：课程组通过教材的智慧管理功能，登录教师账号，进行教材内容与资源的填充与编制，优化教材排版，完成初步的数字形态智慧教材。五是测试终端应用情况：完成教材制作后，课程组在校园网内部不同位置部署的涉密计算机终端上进行适用与调试，根据测试结果继续完善教材，为教学设计与应用做好准备。

四、教材内容体系重构

以知识点为基本单位，将教材内容重新划分为知识模块、知识单元、知识点等三个层级。除了知识点内容以外，每个知识模块设置模块简介、总体学习目标、导学建议、模块小结、综合作业；每个知识单元设置单元简介、学习目标、导学建议、单元测试、拓展任务。其中，知识模块、知识单元的学习目标是根据具体的知识点内容，按照布鲁姆分类名词描述学习之后所能达成的知识或技能目标；导学建议是从学习者角度撰写的学习路径与方法的建议，即用精炼的语言描述知识模块、知识单元的主要内容、重点和难点、学习路径与方法，并说明信息化辅助资源的种类、数量；单元测试是在课程原有习题库的基础上，重新编写的客观习题，主要包括单选、多选、判断三种类型，学员答题后可自动判题并记录答题情况；拓展任务是根据知识单元内容，结合教材提供的辅助资料及自行查阅的课外资料完成的拓展思考题或综述撰写；综合作业为知识模块学习结束后，对模块中所有知识点进行综合运用的综合性作业。通过以上内容设计，帮助学习者更好地理解教材内容，更快地找到有效的学习路径与方法，更便捷地进行学习成果的自测。重构后的教学内容体系包含系统概述、管理与控制技术、管理与控制设备、管理与控制过程、系统维护与排故等5个大的知识模块，22个知识单元，153个知识点。

五、教学辅助资源优化

教学内容重构完成后，应当进一步完善教材的信息化教学资源。一是更新原有教材图片。纸质教材中部分图片分辨率较低，而数字化教材智慧教材支持图片资源的缩放功能，因此要将原有低质量图片进行替换或重新绘制；二是补充信息化教学辅助资源。智慧教材可以进行融媒体资源的展示。结合课程已有建设成果，课程组根据知识点内容，搜集、制作了若干视频、动画、参考文献等相关信息化资源，并将其合理地分布在知识点相应位置上，为学习者提供更加直观的学习体验。

六、核心智慧功能设计

（一）基于知识图谱的智慧导学功能

按照知识模块、知识单元、知识点三个层次重新构建教学内容体系，绘制课程教学内容知识图谱。在教材中加入知识图谱智慧导学索引功能，在任意阅读页面，可进入课程知识图谱地图索引功能模块。该模块可完整展示课程教学内容知识图谱体系，从而快速进入对应知识模块、知识单元、知识点，也可通过关键词直接搜索知识点。基于知识图谱的智慧导学功能可以使学习者快速精准定位到知识点层级，提升学习与交互的效率。

（二）基于融媒体的智慧辅学功能

数字化智慧教材的突出优势是可以将图片、视频、文献资料、三维模型、虚拟训练软件等各类型的学习资源进行有机融合，根据学习需求，便捷、立体地呈现在学习者面前，从而实现智慧化学习辅助的功能。具体来讲，就是以数字化智慧教材为媒介平台，以教学内容知识图谱为体系框架，按照教材需求对各类教学资源进行加工制作后填充至知识点中，并设计智能的交互与呈现方式，提升学习的认知效果。

（三）基于以学为中心的智慧学案功能

人与教材的交互性，是数字化智慧教材区别于普通电子书的重要特征。而该教材的交互性则重点体现在以学习为中心的智慧学案功能。学案是指教师依据学生的认知水平、知识经验，为指导学生进行主动知识建构而编制的学习方案。学案通常具有“导读，导听，导思，导做”的作用。通过教师的精心设计，数字化形态的智慧教材完全可以实现智慧学案功能。教材在每个知识单元中，明确学习目标与学习任务，在页面中加入重点标记、便签笔记、习题测试、疑问反馈、心得体会、意见建议等功能模块，帮助学员按照教师设计的学习目标与导学路径，借助各种资源自主开展个性化的深度学习。学员在学习过程中所有的记录都将被统一即时存档，作为复习巩固与学习效果评估的依据。

（四）基于数据分析的智慧报表功能

基于智慧学案功能，教材将学员的学习行为、时间、进度、笔记、测试结果、疑问反馈、心得体会、意见建议等自动记录，学员可根据教师指令手动生成当前学习报表。报表内容包括教材学习进度、笔记情况、测试情况、学习疑问、拓展任务完成情况、意见反馈及心得体会等。报表采用图片简报+表格详报的形式，图片显示主要学习统计数据，Excle表格记录详细的学习记录数据。生成报表后，学员可将其存入校园网网盘中，教师通过网盘下载学习报表，掌握每名学员的学习情况。教师对学员提出的疑难问题进行解答，针对报表数据向学员提出学习建议或要求，批注后再统一上传回网盘供学员查阅接收。学员通过智慧报表掌握自身学习水平，通过教师批注改进学习策略与学习方法。