遵预设与路径:电子课本的学习地图设计

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[摘 要] 电子课本一般指称用于教学的电子书,是一种不同于电子书、教学软件的特殊形态的数字学习资源.其不仅需要具有数字化阅读的一般属性,而且需要体现教育领域的应用特性,起到连接数字化阅读与数字化学习的功能.为了能够实现以活动为主线、内容为支撑、个性化、结构化的电子课本,需要为其引入“学习设计”功能.本文中,本研究团队根据这一需求,在电子课本中设计了“学习地图”功能,使用者能够通过“遵从预设”或“路径”的不同选择,实现标准化或个性化的学习设计,以满足班级集体教学或差异化教学的不同需要.本文另通过牛津版小学自然课本《灭绝濒危的野生动植物》的电子课本原型,初步验证了这种设计的可行性.

[关 键 词 ] 电子课本； 学习设计； 学习地图； 模板

[中图分类号] G434 [文献标志码] A

[作者简介] 顾小清（1969—）,女,江苏苏州人.教授,博士生导师,主要从事教育培训系统设计与开发、数字化学习环境及用户行为、信息化教育资源设计及应用等方面的研究.E-mail：xqgu@ses.eu.edu..

一、问题的提出

电子课本一般指用于教学的电子书,与电子书包这一个人数字学习终端的隐喻经常相伴出现.电子课本又是一种不同于电子书、多媒体课件、网络课程、学习软件的特殊形态的数字学习资源,不仅具有数字化阅读的一般属性,而且需要在电子书的基础上,体现其教育应用的领域特性,起到连接数字化阅读与数字化学习的作用.[1]作为一种应用于学习领域的数字阅读资源,电子课本比电子书更具有教学活动特性及关联特性；与带有“预设计”特点的网络课程、教学软件相比,电子课本则具有更多的灵活性,以支持教学设计需求的多样性；此外,作为一种数字化的教科书,电子课本更能够支持“用教材教”的教学与教材的互动关系.为此,在保证电子课本的内容呈现体现教材设计者的预设路径之外,还需要提供学习设计功能,以实现学习活动的,以便根据教学现场的需要,实现教师的学习内容排序与导航、基于内容的学习互动、学习活动的设计与干预等.

在目前的相关研究开发与应用实践中,很多电子课本在技术上以电子书、[2]媒体文件、数字教学软件为基础,[3]在内容上则以教科书为基础.这种形式的电子课本,被业内批评为“书本翻版”、“教材搬家”；[4]由于不具备学习设计功能,这种将纸质课本的内容进行数字化而形成的“镜像”课本,不足以体现数字学习的优势.首先,这些数字内容都是预设的,教师不能通过“选用”来设计针对性的教学,也无法有效满足个性化学习的需求；其次,这些形态的数字学习资源是封闭的,其教学内容与活动相对固定,教师无法针对不同的教学需求,引用更多学习资源、选用多种教学模式、增加更多学习活动,也因此无法体现个性化特性以支持差异化教学.在实际的教学现场,具体的教学需求是多样的.一方面,电子课本需要承载纸质教科书作为标准化课程内容的功能,为教师提供与教科书相对应的教学内容；另一方面,电子课本也需要为满足个性化学习需求提供方案,使教师能够利用电子课本进行符合其实际教学需求的教学设计.也就是说,需要在电子课本中为教师提供“遵从预设”或“路径”的选择机制.而如何实现这一机制,正是本文的设计所要解决的问题.

二、当前的学习设计现状及需求

上述的问题,实际上是对电子课本提出了“学习设计”的需求.电子课本以资源和活动为基础,除了兼具电子书、网络课程的功能外,还需要具备一定的学习设计功能,成为学生个性化学习和教师适应性教学的载体.在使用电子课本进行学习设计的过程中,教师可以根据教学的实际情况,按需对课本资源进行编列.如根据学生的学习风格、学习能力和学习需求,选择相应学习策略和组织教学活动过程.

(一)现有课本学习设计现状

课本是教学活动的媒介和载体,是教师开展教学活动的主要依据.有效地“使用”课本及其他教学资源,是教师上好课的前提.而纸制课本和当前各种形态的“电子课本”,在教师使用课本资源进行学习设计的过程中为其提供的支持相对匮乏：或者以内容为主线,教师需要借助其他教学参考资料进行学习活动设计；或者学习活动预设且封闭,教师只能在“用”与“不用”之间作选择,无法进行按需编列以满足其特定需要.

首先,由出版社组织编写、发行的纸制课本,多以内容为主线、章节为单位来编排所要学习的知识点,以形成学习单元.学习单元是为学习者提供预设的内容资源,并能满足一个或多个相关学习目标的单位容器.虽然纸质课本的学习单元中也加入了一些学习活动环节,但对于教师来说课本的组织结构依然是以内容编排为主线,与现场教学的“活动主线”不匹配,教师需要花相当多的精力进行教学活动设计.

其次,多数与纸制课本相对应的电子课本,“内容主线”的组织方式依然明显,同样不符合实际教学的“活动主线”需求.这样,教师也很难在标准化编制课本的基础上,便捷合理地对课本内容进行重组和编列,对教学活动进行个性化设计,因而也无法满足技术丰富环境下不断涌现的教学模式的需求.

最后,各种以媒体文件、网络课程、学习软件等形态呈现的“电子课本”,虽然体现为“学习活动”主线的内容组织方式,但多采用预先设计的学习活动配以学习资源的方式,呈现出固定的、封闭的、割裂的特点.这种“铁板一块”的学习资源,使得一线教师很难有效发挥主观能动性,很难结合实际教学中学习者特征进行个性化教学设计并按需使用.

(二)电子课本学习设计需求

电子课本所承载的教育功能,依然是作为教师开展教学活动的主要依据,是教学活动媒介和载体.而这又是以学科教材编写专家的专业知识和对国家课程标准的贯彻实施为基础的,可谓“标准化”教学活动媒介；另一方面,按照学与教的过程对电子课本所提出的学习设计需求,电子课本所提供的教学资源和教学活动是需要按需,从而成为学生个性化学习和教师适应性教学的载体.为此,需要兼顾课本的标准化编列和编列,即能够为教师提供如何使用电子课本的选择：或者是遵从标准化的预设路径用于教学,或者是在标准化教学活动基础上路径,及对课本内容进行重新编列.前者保证课本的内容和教学活动符合国家课程标准的基本要求,保证根据教科书编写专家预设的学习途径完成学习活动,达到预定的学习目标；而后者能够支持教师利用电子课本所提供的资源与活动,对学习过程进行“因材施教”的个性化,实现班级差异化教学. 电子课本需要在内容呈现的基础上提供一种机制,允许教学的组织者、设计者和参与者根据教学目标与实际情况,在标准化编制课本基础上实现学习内容的重组、重列、替换、修订、编辑；在内容组织的基础上设计多样的教学活动；在预设的基础上加入个性化的内容元素与活动元素.这种机制保证了真实教学环境中,教师在电子课本模板、编辑工具、内容对象库的支持下,可以简单快速地重组教学内容单元,设计教学活动与交互形式,形成个性化的电子课本,体现电子课本相对于纸质课本、电子课本相对于电子书的优势与特性.

(三)当前学习技术系统的学习设计

学习设计是应用教学设计知识开发具体学习单元的过程,是按照一定的顺序在一定的学习环境中通过执行一定的学习活动,进而达到特定学习目标的方法.学习设计关注学习者的经验世界,强调学习者对知识意义的建构；[5]其特点是更加注重学习过程,依据教学模式可产生不同的学习设计方案；学习过程中的角色、环境（资源及工具）、方法（环节和活动）是学习设计的三个重要因素,通过这三个元素可以描述学习过程,形成一种通用的描述方法.[6]从数字学习资源的角度来看,学习设计是一种基于内容资源的活动序列设计,是实现学习过程中的学习者行为路径.

在当前的学习技术系统中,针对学习设计的需求,已经从标准的层面,制定了相关的内容编列规范和学习设计规范；相应地实现学习设计的功能模块或编辑工具也出现在一些学习技术系统中.例如,在数字学习标准层面,大部分主流的标准都制定了学习设计相关规范,如IMS系列标准中的“简单排序”规范；[7]SCORM标准中的“排序与导航”规范；[8]我国的CELTSC（China E-Learning Technology Standardization Committee）标准的“课程编列”规范.[9]这种在学习资源层面对学习行为进行编列控制的机制,是一种以学习内容为基础的学习设计.虽然各标准体系所采用的名称不尽相同,但是都采用了在学习资源包节点上添加排序信息的方法来实现.这种方法的优点是简单易行,不足之处在于功能有限,仅能控制学习过程中资源呈现的顺序,无法从学习活动角度来重构资源组织结构,无法实现学习资源与活动按需的目标.学习设计和各资源标准中的简单排序（排序与导航、课程编列）部分虽然都涉及了教学内容的排序问题,但是这种简单排序主要适用于个别化学习,是根据预定义的规则和学习者行为进行的排序.[10]也就是说,目前学习技术系统中的“简单排序”还不能满足电子课本在学习设计方面“预设+”的需求.

随着数字学习领域对教学方法、策略、目标和活动等元素统一描述需求的日益增加,为了能够从标准层面提供一个学习设计的统一描述框架,国际标准化组织及研究者制定了学习设计标准.荷兰开放大学（Open University of the Netherlands,OUNL）最早提出了教育建模语言EML（Educational Modeling Language）.[11]IMS则基于EML在2003年2月发布了学习设计的标准（Learning Design Version 1.0, LD）.CELTSC也引进了LD标准.[12]LD标准为学习设计提供了一个通用描述框架和模型.但由于LD标准面向的是学习技术系统,对于电子课本的学习设计来说,该标准则显得过于繁冗.

综上所述,电子课本的学习设计需求主要体现在两个方面：一方面是在内容组织与活动组织相结合的前提下,不仅能够为教师提供标准化的课本内容组织方式的电子课本,也可以提供以活动组织为主线的电子课本；另一方面是在学习设计标准的框架下,不仅能够提供遵从预设路径进行教学的功能,也能在预设学习路径的基础上,快速、便捷地对电子课本进行编排修订,形成按需的个性化电子课本.为此,基于LD规范、电子课本领域特性和学习设计的需求,笔者设计了电子课本学习地图机制.该机制简化了对于电子课本来讲LD规范中繁冗的部分,并且吸收了学习设计标准中学习对象的设计理念,注重学习过程、内容资源与活动设计整合的思想,从而形成预设路径与路径相结合的个性化电子课本.

三、学习地图的设计与实现

(一)电子课本中的学习地图

为了满足电子课本中学习设计的需求,在电子课本的信息模型中引入了学习地图机制.学习地图体现了基于内容对象的活动设计思想,实现了基于模板在标准化编制的基础上便捷形成结构化、个性化电子课本的功能,能够满足学习设计的需求.与LD相比,学习地图只关注基于内容资源的活动设计,没有体现学习者对于学习资源及学习活动的影响,因此学习地图可视为一种轻量级学习设计机制.

信息模型是整个电子课本设计的核心,该模型力求实现连接数字化阅读与数字化学习的目标.[13]学习地图是电子课本与电子书、媒体文件、网络课程、学习软件等的关键区别之一,因此,在信息模型中将学习地图归类于电子课本功能结构中的综合操作层.综合操作层体现学习设计特性,该层包括了（富）媒体控制（Richmedia Control）和学习地图（Learning Map）两个部分.（富）媒体控制是一种学习对象层面（微观）的控制策略,用于规范一个内容单元的媒体表现形式和内容交互形式.学习地图则用于完成电子课本（宏观）层面整体的学习设计功能,为使用者提供基于内容支持的动态学习路径,承载一定的教学目标,体现一定的教学策略.教学的组织者、设计者和参与者可以根据教学目标,利用学习地图的设计功能将资源库中的各类学习资源进行重组,按需设计教学活动,以满足多元需求；学习者也可以利用学习地图中提供的资源与活动序列,在教师的引导下逐步完成预设的学习进程,达到课程目标.

学习地图机制体现了电子课本预设与路径相结合的学习设计功能.预设功能一方面是指在电子课本的内容呈现中所体现的教材设计者的预设路径,另一方面是在电子课本中提供有多维度的学习地图模板,这些模板是根据一定的教学模式、学习对象和难度要求等预先设置的学习路径.如果这两种预设路径符合教师的需求,教师可以通过直接选用某一路径而进行“遵从预设”的教学.在此基础上,利用电子课本的功能,教师能在电子课本资源目录及已经预设的学习地图模板上,根据教学实际情况,按照不同的教学目标,生成个性化学习地图,及其符合特定需求的学习路径. 整个学习地图机制中包含学习地图、编辑环境以及设计模板.学习地图规定了电子课本的内容资源组织序列和学习活动组织序列,是对电子课本进行学习设计的具体呈现；编辑环境提供了电子课本与学习地图制作生成、编辑修订的集成环境；设计模板是一种教学模式的快速设计样式,也可视为一种电子课本的预设体现.在电子课本编辑环境,通过设计模板,能够快速生成学习地图,从而对统一编排的课本进行灵活重组,以满足不同的教学目标需求,形成个性化的电子课本.设计模板也是不同教学模式的体现.教师可以根据具体的教学需要,通过选择合适的模板进行教学方法的设计,同时通过模板快速形成电子课本的学习地图.这一机制可以有效降低教学设计者在使用电子课本进行学习设计的过程中的专业难度和技术操作难度.

(二)学习地图中的资源与活动

由于电子课本是一种特定形态的数字学习资源,并不涉及LD所关注的参与角色以及环境要素问题.采用学习地图机制,是实现在电子课本层面进行学习设计的关键一步,在此基础上,按照IMS&

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表1 学习地图的4种形态

预设资源组织地图：是指标准化编制的基于资源的模板、目录等,它对已有资源作了预设的排序,如纸质课本中的目录编排等.教师可以按照章节目录,利用组织好的资源直接教学,这是传统课本通用的内容编排形式.

预设活动组织地图：基于不同教学模式的教学,具有不同的活动组织方式.如抛锚式教学策略主要有创设情境、确定问题、自主学习和知识获取等四个环节.[14]电子课本中预设了部分以教学模式为导向、以活动为主线的学习地图.在抛锚式教学的组织地图中,基于上述四个活动环节,教师可采用该地图进行教学活动,配套导入相应的教学内容资源.

资源组织地图：基于教学实际情况,的学习路径.学习者根据个人学习情况,选择所需学习资源并导入到的学习地图中.与预设资源地图相比,资源地图可以实现资源内容和组织顺序的重序编排,达到适应个性学习需求的目的.例如：教师可以在班级差异化教学中根据不同的教学模式、不同的教学对象,个性化课本；学生可以创建诸如“我的错题本”、“我的单词本”等个性化的课本.

活动组织地图：结合实际的教学,教师可以删减不必要的活动环节,添加个人设计的活动,形成的、有针对性的活动地图.

(三)学习地图模板

学习地图模板设计需求来源于电子课本的一线使用者.例如,一位上海的教科书出版商代表提到,从他们的经验来看,应能够根据教学大纲和不同的学科特点制定出供教师使用的电子课本模版,从而帮助用户快速编写他们自己的电子课本.[15]学习地图模板可以满足这种需求,它预设了多维度的模板,教学模式模板,包括讲授型模板、自主探究型模板、合作探究型模板、抛锚式教学模板、支架式教学模板等；年级学科模板,包括二年级英语模板、三年级数学模板、初一语文模板等；主题模板,包括恐龙灭绝模板、摩擦力模板等.模板中预设有特定的学习设计样式框架,可按此模板将所需教学资源进行重组编排、预设学习路径；也可以选择性使用模板中的部分功能,以适应教学需求,完成电子课本的化修订.在实际使用的过程中,出于差异化教学的考虑,可以根据学习者特征在统一编排教学内容的基础上,结合学习设计模板,进行个性化课本的设计；可以基于同一个学习单元,根据学习反馈调整学习设计模板,制作新的学习地图；也可以基于相同的内容主题,根据学习设计模板结合教学的实际情况制作自己的学习地图.

四、学习地图设计案例

在电子课本原型设计中,笔者所在团队设计了两种典型的学习地图模板.一种是预设资源地图的模板,这种模板基于纸质课本目录,代表了一般纸质教材的内容编列结构.教师可以将学习内容对象导入到该模板中,形成与纸质课本内容编排序列无异的电子课本.这种学习地图以目录形式呈现,整体框架顺序不可改变,模板如图1所示.

另外一种模板是预设活动地图的模板,它是以教学模式为指导、内容资源为基础的活动主线学习地图.下图以探究式教学模式为例,抽象出探究式教学模式的组成元素,并以活动为主线完成一个主题内容的学习.由于随意修改教学模式主题的学习地图模板,会破坏一个完整的活动单元,所以不推荐更改该模板中预设活动地图中的主要教学环节.模板如图2所示.

图1 预设资源地图的模板

图2 预设活动地图的模板

这两种类型的学习地图模板预先嵌入到电子课本的编辑工具中.基于这两种预设的学习地图模板,结合所要学习的内容主题,可以个性化的电子课本.

以笔者团队开发的牛津版小学自然二年级第二学期课本《灭绝濒危的野生动植物》为例,纸质课本以图片内容为主、文字介绍为辅,主题是多方面认识恐龙并对恐龙的灭绝展开讨论.纸质教材的内容结构如图3所示.

图3 纸质课本内容序列

课本的“预设”特性在《灭绝濒危的野生动植物》教学单元中体现为两个方面,一个方面是教学的主题内容标准化编排、预设确定；另外一个方面体现为教学模式是教学内容确定以后,由课本的编排者预设推荐的.

如果利用电子课本所提供的“学习地图机制”,根据教学的实际情况对预设课本进行二次设计,则可以形成的电子课本,即由预设的内容资源和预设的教学活动模板相结合,根据教学的实际情况,在标准化编制课本内容的基础上,补充新的内容资源,确定新的教学环节,开发形成以活动为主线、以内容为支持的电子课本.例如针对该章内容中“生物灭绝的原因”一节的教学内容,适合采用探究式教学模式,故以“讨论恐龙灭绝的原因”为例,教师通过选用探究学习模板,了如下教学环节. 热身导入：教师首先以问题导入恐龙为什么会灭绝,以问题呈现的形式给学生作情境引入.同时,配合播放恐龙灭绝的动画、电影片段等,为学习营造氛围,让学生能够快速进入情境.

内容介绍：以轴图示的方式呈现几种恐龙灭绝假说,在屏幕上将几种假说全部列出,便于学习的过程中进行假说的对比和选择.当需要对假说进行细致了解时,点击介绍界面,有一些简单的文字介绍,配合支持该假说的图片,力求以这种丰富的媒体表现形式,为学习恐龙灭绝假说提供支架,如图4所示.

图4 恐龙灭绝假说图

图5 参考资料图

合作探究：赞成同一个假说的学生被分在了一个小组内,结合提供的学习资源,合作讨论支持该假说的证据.教师在看到每小组的成员名单后,通过教师端对分组的学生进行调整配置实现干预调控的功能.电子课本为学生提供了丰富的外部资源作为讨论的支撑资料,如图5所示,充分体现了电子课本预设和相结合的特性.

汇报总结：学生在讨论时参考老师给出的思维支架,并使用“录音机”等嵌套工具,以语音、文字或者视频等多种形式进行总结报告.电子课本中预置有报告模板,供学生填写电子报告.

效果评测：组内形成统一观点后通过录音提交报告,整个过程中教师对班级语音通信情况进行干预监控.同时,教师端可以收集提交数据信息,评测学习效果.

图6 编辑环境图

图7 “讨论恐龙灭绝的原因”的学习地图

按照以上思路,通过编辑工具中如图6所示的模板,将学习内容对象导入到探究模板中,可以快速生成“讨论恐龙灭绝的原因”的学习地图,以探究活动为主线的电子课本如图7所示.相比于预设课本内容,课本在标准化编制的基础上,结合教学的实际情况,形成了以活动为主线、内容为支持的个性化电子课本.

五、总结与展望

目前,电子课本的设计研究还处于起步阶段.“尽管电子书包、电子课本等概念出现逾十年,但是先前的研究却大多关注其物理形态,关于如何提供完备的学习支持服务研究不多”.[16]电子课本的学习地图设计是对如何提供学习支持服务以满足个性化的电子课本需求、支持班级差异化教学需求的探索.“遵从预设与路径”则在传统纸质课本内容编排结构的基础之上,提供了以活动为主线编排教学内容的个性化课本设计机制.牛津版小学自然课本《灭绝濒危的野生动植物》内容的电子课本原型研发,初步验证了这种理念的可行性.笔者所在团队接下来的主要研究工作将进一步检验其在教学环境中的实践应用效果,并通过教学应用实践,不断修订和改进电子课本学习地图的设计.