学习元 · 电子教材设计与开发

一、概念界定

1.教材的定义:
广义的教材主要是指教师和学生使用的所有与教学和学习相关的材料，它们不一定是正式出版或装订成册的书本，凡是促进学习者知识增长和技能发展的材料均可称之为教材；而狭义的教材主要是指教科书，是根据各科教学大纲（或课程标准）编写的教学用书（顾明远，1990）。

2.从术语上看电子教材:
电子教材是一种电子化的教材，早期电子教材仅仅是对纸质教材的电子化，即采用磁带、光盘和网络作为教材的载体，用多媒体技术来丰富教材内容及表现形式。这种以CAI课件或教学应用软件为主要形态的“电子教材”（周琼，1998；孟洪兵等，2001）。

3.从实践角度看电子教材：
电子教材可理解为一种符合教育教学规律的教学资源包，其内容主体应包含课文、注释、插图（静态和动态）、实验、习题等，在此基础上整合多种辅助学习工具（如字典、计算器、笔记本、参考书）和一些多媒体学习材料。

4.研究者从不同研究角度为电子教材所下的定义：
（1）强调电子教材的数字化资源属性
台湾学者吕正华（2009）认为电子教材是纸质教材的另一种版本；Jun（2009）指出电子教材是将纸质课本的内容数字化后存储在电子媒介中，用户通过互联网阅读、收看、收听。
（2）关注电子教材的富媒体特征
徐行等人（2003）认为电子教材将各种声音、文字、图片和影音文件集于一体，使传统纸质教材和教学手段中难以实现的实验和动态演示过程得以轻松实现，有助于帮助学生理解重点、难点；项国雄（2005）认为电子教材以网页形式存在，不受时空局限，可供教师、学生和家长反复使用，数据更新速度快且及时，具备共享性、开放性、动态生成可生成性等特征。
（3）从电子书和教学系统角度考察电子教材的应用
Porter（2010）认为电子教材集电子阅读软件和电子书内容于一体；祝智庭等（2011）把电子教材理解为一类特殊的电子书，从阅读性和教学性角度对教材的功能属性进行了规定；李林等人（2011）认为电子教材是以信息技术、多媒体技术为基础开发的教学系统。

5.陈桄等（2012）认为电子教材是一类遵循学生阅读规律、利于组织学习活动、符合课程目标要求、按图书风格编排的电子书或电子读物。
遵循学生阅读规律要求电子教材的内容呈现、软件功能和阅读终端操作符合学生阅读习惯；利于组织学习活动要求电子教材提供课后习题、作业和随文笔记等功能以支持教学活动；符合课程目标要求电子教材满足课程标准、教学大纲、教材编写规范等要求；按图书风格编排要求电子教材在结构编排上接近传统书籍风格。

6.庄科君、贺宝勋（2012）总结了各种电子教材的概念，将电子教材的定义分为以下几种：出版物说、教学软件说、教学系统说和学习环境说。并在此基础上给出了自己的定义，认为电子教材是在满足教育教学要求的前提下，以信息技术为工具开发的、有助于教师和学生开展课程活动的系统化的多媒体教学材料。

7.宋雪雪（2013）将电子教材定义为狭义的教材，又称电子教科书或电子课本，是符合特定内容标准（课程标准）的集成了文字、图片、声音、影像等多种信息形式的一类特殊的电子书。

8.祝智庭等（2011）电子教材是一类特殊的电子书，兼有阅读性与教育性。

9.顾小清等（2012）正如教学活动不仅仅是知识的传递一样，教学用的“电子课本”，其功能也远非仅仅是电子化阅读，而是涉及丰富的教学活动。

二、特征

电子教材为了能更好地满足作为个体的学生对于学习的不同需要，以及适应和满足课堂教学中的普遍需要，除了具备传统的纸质教材的特点，如教育性、科学性、思想性等之外，还具有以下一些基本特征。

1.富媒体性
电子教材采用多媒体技术，对教材内容及知识点进行深度挖掘和加工，对文字形式的阅读对象进行扩展，增加图形、图像、动画、声音及视频等多种媒体，多角度、多维度地呈现教材内容，使知识以直观生动的形式展现在学习者面前，彻底打破了传统的知识表达方式，有助于帮助学生更好地理解问题和强化记忆，从而提高学习效率，更加轻松地构建知识体系。

2.交互性
电子教材采用超文本和多媒体的知识表达形式，能展示传统教材无法展现的内容，因而实现了教师讲解功能、与学生交流等，例如可以提问、说明、解释、答疑、展示等。便于教师与学生进行深层次的互动，同时为在课堂上不爱当众发言的学生提供了最佳发言场所，有利于教师掌握每个学生的学习状态，做到真正意义上的因材施教，根据学生的各自特征可以选择不同的教学策略，使其更加主动参与学习的全过程，实现不同智力水平的学生有不同的学习路径的教学方法。具有更加人性化和更加高效的人机之间、人人之间的互动交流机制。

3.动态更新性
我们正处于知识爆炸的时代，技术的发展加速了知识更新的速度。传统纸质教材的更新周期往往较长，很难及时反应最新的学科知识，教材内容一般要滞后于学科最新进展５年以上，致使教材内容出现陈旧不适用的情况。相对而言，电子教材采用网络形式发布，可以随时添加最新进展的链接，更新过程简便易行，学科知识的更新可以随时得以实现。

4.开放性
包括学习上、出版上和技术上三个方面的开放性。具有网状的、多方向的、灵活有序的资源展示、分享、共享机制；具有技术上的通用性和兼容性。可实现内容的知识扩展补充以及与学具和服务的沟通。（顾小清、祝智庭）

5.集成性
是学习内容、学习活动、学习工具等一切支持教学活动开展的要素的有效集成。（顾小清）

6.关联性

具有教育和教学目标实现与教材内容之间更加有机的关联，具有教材内容与相关知识和实际应用之间更加平滑的关联，具有学生个人学习与教师课堂教学之间更加通畅的关联。

三、国内外发展概况

1.国内

(1)2000年8月，我国首款电子书“金博览”问世。2010年底，国家教育体制改革试点项目电子教材实验在北京市拉开序幕。上海市计划用3-5年的时间推广使用电子教材，并将此纳入了“十二五”规划。近年来，北京、上海、广州、深圳、成都、青岛、大连等城市的中小学，或早或晚都已开始了基于电子教材教学模式的实验和研究，研究涉及英语、语文、数学等几乎所有学科。

(2)我国《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》中提出要“加快信息化进程”，电子教材的研发和推广正是响应这一政策的举措。新闻出版总署提出“将大力扶植电子书包项目”。教育部于２０１０年设立了全国电子课本与电子书包委员会和标准专题组，着手制定电子课本和电子书包相关标准。包括北京、上海、深圳、香港、台湾等地的电子书包项目纷纷开始示范应用。在电子课本的研制方面，已有相关出版机构、厂商企业和研究机构参与进来。国家工信部和新闻与出版总署开展了电子书标准研究并成立了相应研究机构。华东师范大学于2010 年10 月向全国信标委申报成立了全国电子课本与电子书包标准专题组（以下简称“专题组”），设立了总体专题项目组、电子课本标准专题项目组等。

(3)香港教育局2012年斥资5000万用于推动“电子教科书市场开拓计划”( 香港文汇报，2012)。

(4)目前，汉王电子书包已经投入市场使用。市场上出现较早、使用较多的是人教版电子教材，涉及中小学、高中、大学多个层次多门学科的教学内容。

2.国外

(1)2000年日本邮政省与文部省合作编写电子课本，2010年10月日本通讯部则在10所小学进行电子课本试用(鲁慧，2011)2011年参与学13校增加到50所，日本政府计划到2015 年将电子课本推广到每一个中小学生。

(2)马来西亚教育部于2001年启动电子书计划，并在35所学校中进行了5个月的试验，同样的项目也在Terengganu州政府启动，2010年，马来西亚投入经费为四、五年级的学生配备Kindle电子课本，使得学生不用再背着书包去学校。此类课本同样也在印度尼西亚、土耳其、新加坡、葡萄牙等国进行使用(Embong，et al．，2012)。

(3)2007年，韩国发布了《数字化教材普及化方案》，并提出于2013年实现普及数字化教材的目标。截止2011年，韩国共计开发有18种数字化教材，并在132所实验学校中进行使用。经过近五年的使用，发现数字教材存在设计过于复杂，不便操作；配套的教学设计不足；相关法律及制度建设跟进迟缓等问题。针对上述问题，韩国计划推出操作更为便捷，可在不同智能电子终端产品上使用的数字化教材，进一步加快相关法律与制度的建设，同时建立数字化教材价格认定、流通与管理等具体方案。

(4)2010年、2011年连续两年的地平线报告中指出电子书技术将在未来2-3年内发展成熟。

(5)德国也在推进数字化教学的步伐，柏林弗里腾堡中学学生就是背着“电子书包”，电子书包中装载有数字教科书和各类数字化学习工具。

(6)在美国，弗吉尼亚、佛罗里达等许多州的学区正在推行数字教科书(教育部教学仪器研究所网，2012)；例如，佛罗里达Clearwater高中为全校2100名学生、100 名教师配备了Amazon Kindle电子课本，用户可以通过其配套的阅读器来阅读书籍、报纸、杂志，师生可以在Kindle电子课本上进行搜索、书签、高亮、笔记操作(Embong，et al．，2012)。2012年3月，美国联邦通信委员会和教育部召集苹果、英特尔等公司举行会议，计划未来5年在全美K－12公立学校普及数字化课本(Federal Communications Commission，2012) 。

四、典型案例

1.步步高电子教材研发项目，主要开发数字化的中小学数理化教材，开发出来的电子教材课程专门用于步步高学生电脑系列中。涉及到的教材以各大出版单位出版的中小学数理化传统教材为蓝本，在尊重原有内容的基础上，运用先进的教学设计理念和技术，对教材进行详细讲解，开发出适合中小学生特点的电子教材。

2.人教版小学语文电子教材

图为人教版小学语文电子教材。每套电子教材采用U盘的形式，提供语文、数学、英语三门学科教材，在教材中，还提供大量的音像、图片、动画、WORD、视频等资料，供教师备课时选择使用。所有的素材资料还可以进行提取，进行再次加工、编辑使用。

3.未来电子教材：小学自然

链接：http://v.youku.com/v_show/id_XNTM5NzExOTgw.html?tpa=dW5pb25faWQ9MjAwMDAxXzEwMDAxOF8wMV8wMg

4.iPad版电子课本

链接： http://v.youku.com/v_show/id_XMzQ0ODM1Mzg4.html

5.人教版高中物理（必修一）

6.生物学《Raven Biology》是Inkling出版社出版的电子书教材，这种电子文本以详细的插图和动画、在线的关键词定义以及嵌入每个章节中的互动测试，向大家展示了生物学中对于生命的研究。

链接：http://www.verycd.com/topics/53162/

7.苹果产品介绍：电子课本 iBooks Textbooks for iPad

http://v.youku.com/v_show/id_XNDgyMTU5NzA0.html

8.美国加州小学教材英语一年级电子课本点读版(具体介绍了功能，工具)

http://v.youku.com/v_show/id_XMjYzMDM3MDM2.html

9.初中英语九年级全册电子教材

本教材以人教社纸质主体教材为基础，对教材内容及知识点进行深度挖掘和加工，以科学直观的视、音、图、文等实现了教材内容的数字化、交互功能的智能化，多角度、多维度地呈现教材内容，方便学生理解和掌握教材知识，为传统教材模式向网络化教材转变提供了良好范式。
实践证明，跟市面上仅具翻页浏览功能的纯文本、图文类的电子课本相比，电子教材的强大的交互功能可以有效提高学生的学习兴趣，增加学生学习的自主性和积极性；问题提示、图文介绍、动画演示、真人实景示范可以帮助学生更好地理解问题和强化记忆，从而轻松地攻破知识难点，提高学习效率。

点击PAIRWORK可以出现下图所示的表格，学生根据问题勾选自己的答案即可。

10.北师大电子书实验室开发的：北京市义务教育课程改革实验教材语文第八册完整版

五、电子教材设计与开发原则

目前的电子教材融合多媒体、平面设计、电子阅读器、互联网等前沿科技，其制作过程涉及的环节众多，是一项系统工程，但其应用的核心场所依然是课堂。
(1)系统性原则(科学性)
电子教材实现网络化知识组织结构，有利于思维发散和相关知识的学习，但众多的知识链接却容易让学生迷失。因此电子教材制作过程中要注意知识关联的合理度，应有明确的教学和学习目标，遵循教学内容组织和表述的整体性和系统性，以符合认知心理学的学习迁移理论，逐步形成全方位支持教与学的、覆盖教与学的各个环节需求的立体化的电子教材体系。
(2)即时反馈原则
传统教学中，学生只是被动接受教师讲授知识，很少有机会对教师提出的每个问题做出反应。电子教材可以在课件中设置通过按键的方式，让学生对教师提出的每个问题做出积极反应。在学生做出反应后，电子教材必须及时做出反馈，对学生的反应进行即时确认，使学生知道其反应是否正确。对学生做出的正确反应给予即时反馈和及时强化，有利于提高学生学习的积极性和主动性。
(3强化优势原则
结合不同学科的不同特色，选择学科与媒体的最佳结合点，充分发挥各种媒体的优势，并与操作软件功能相结合，满足不同学科的实际需要。
(4)关注效益原则
在策划具体选题中，注重现代教育理论的应用，注重信息技术手段的有效运用，关注教学过程和学生学习的结果，关注教育效益()。
(5)注重需要原则
关注教与学的需求，从内容选择到呈现形式与交互方式上，都要满足教师实际教学需求，满足学生认知特点和情感特点的需求，关注学生的个性化学习需要，从而满足教师和学生在教与学的各个环节上的不同需要。

{上述五条原则是否全面、合理？关注效益原则作何解释、目前的解释对吗？——BY Yang}

六、主流开发技术

(一)开发模式

电子书的制作模式归纳为三种开发模式：
(1)直接利用EPUB 开发工具可视化开发模式（工具级开发模式）；
(2)利用Dreamweaver及记事本工具基于HMTL5语言的代码编辑模式（代码级开发模式）；
(3)以及利用开发工具和代码编辑的综合开发模式（混合式开发模式）,第三种开发模式可以实现一些高级的交互功能，首先利用开发工具（如sigil）完成基本的图文混排、音视频插入后，打包发布为EPUB格式电子书，然后对发布后的电子书进行解压，利用HMTL5+Javascipt辅助实现高级交互功能。

(二)开发工具

1.iBooks author
苹果公司推出的数字教科书工具iBooks Author是一款需要在苹果系统下进行写作排版的电子书制作工具。使用iBooks Author制作出来的电子书需要在iBook 2软件上进行阅读。
通过这款软件使得创建一本iBooks图书的过程非常简单直接，创建者可以通过使用模板开始设计图书，除了多功能撰写和排版工具之外，iBooks Author 还提供了一套可随时使用的 Widget控件，用于添加影片、测验题、图像画廊以及其他交互媒体。有了 iBooks Author，学习者可以随时查看图书在完成后的外观，并可以随时在 iPad 上预览图书。当然学习者也可以自行分发以各种格式导出的图书，或者请求通过iBook store 发布并让公众购买。
在开发过程中还会用到图片处理工具Photoshop、幻灯片制作工具Keynote、交互式习题制作软件Widget、音频视频处理工具格式工厂、BB Falshback 等，开发出的电子教材会同步到iPad 上来供阅读。

iBook Author使用教程：http://www.bkill.com/tech/201203/2815.html

2.ePub builder
epubbuilder 是掌上书苑推出的功能强大的epub电子书制作软件，它支持多种格式导入，生成epub格式的电子书，以及其它常见格式的文本文档。支持stanza, sony 505, adobe de等多种阅读器，非常适合制作手机、平板电脑上的epub电子书，是最好的中文epub格式制作工具之一。

(1)EPUB的组成
EPUB是可逆的数字图书和出版物XML格式，数字出版业商业和标准协会InternationalDigitalPublishing Forum(IDPF)制定的标准。它的组成是：电子书内容都是XHTML的文件，描述都是XML，并且是一个包含上一述文件的改了名的ZIP文件。Epub是一个完全开放和免费的电子书标准。属于一种可以“自动重新编排”的内容；文字内容可以根据阅读设备的特性，以最适于阅读的方式显示。

(2)Epub电子书的阅读平台
从目前的情况看，Epub电子书的阅读平台主要有如下几种：
①电脑端
电脑的Epub阅读平台，目前主要有：Adobe Digital Editions：是目前电脑端最理想的Epub阅读软件。Calibre：是PC端电子书综合管理软件Stanza的PC版。LovelyReader：PC端epub阅读、管理的软件。FBReader：国内较早的PC端epub阅读软件。至善读书：从原来txt阅读软件演变而来，对网上资源管理不错。
②Eink阅读器端
以电子墨水(E-ink）为显示屏的手持阅读器，是近些来新兴的电子阅读方式。SONY的PRS650、350、950（以及前代600、300、900）：支持epub规范。
③平板电脑端
目前支持Epub格式电子书的平板电脑主要有：苹果iPad1/2：ibooks软件支持epub格式电子书。安卓平板电脑：在Android操作系统下，支持epub格式的阅读软件非常丰富。
④手机端
苹果iPhone：Ibooks对Epub的支持效果较好。Andriod手机：安卓系统上的软件与平板电脑端一样。Windows Mobile/Windows Phone：同样软件丰富。不过WP7上的软件尚待发掘。

(3)Epub电子书的制作软件
Epub格式电子书制作尚在起步阶段，国内外的epub电子书制作软件还较为缺乏。目前主要有以下几种：
EpubBuilder：国内起步较早的epub制作软件。Sigil：国外知名epub编辑制作软件。EpubSTAR：目前唯一的word to epub工具软件。EasyPub：国内较出色的epub转换生成软件。Calibre：国外成熟的电子书管理软件。EpubMaker：国内较早的epub专业编辑软件。

3.appBook
appBook平台是多平台移动应用制作工具，可以广泛用于书籍制作，个人杂志发行，支持iPad、iPhone、Andriod、PC等平台，可在PC平台制作，真正做到一次编译多平台发布。
appBook软件操作简单，具有PPT办公软件使用基础的人，可直接上手，完全可以短时间内制作一个跨所有平台全媒体的互动书籍。它人性化的界面，给用户绝佳的制作体验。appBook不仅仅支持安卓系统，还支持iPad、iPhone、PC等平台。

4.ZMaker
ZMaker是一款以全民制作杂志为目的的电子杂志制作软件，可以为用户提供模板功能、一键式在线发布功能、个性化模板定制服务、互动性强。
软件下载地址：http://zmaker.softonic.cn/

软件学习教程：http://zmaker.zcom.com/jiaochen/

5.iebook
iebook软件是飞天传媒于2005年1月正式研发推出的一款互动电子杂志平台软件，iebook以影音互动方式的全新数字内容为表现形式，集数码杂志发行、派送、自动下载、分类、阅读、数据反馈等功能于一身。iebook是最具规模的互动电子杂志发行平台。

6.其他工具
奥博QikPg设计师大众版

下载地址：http://www.skycn.com/soft/appid/21274.html
视频: 奥博QikPg团队给霍顿HMH创作的ipad上的数学课本
链接：http://v.youku.com/v_show/id_XNTg3MDY2NjIw.html

{开发工具还需要再调研，至少增加2-3种，另外，每一种工具的视频介绍也应当提供，介绍怎么用这些工具开发电子教材。——BY Yang}

顾小清团队在在对基础技术标准的调查中得出，应答率最高的是HTML5（89%），认同程度最高的是EPUB3（72%）。此外，应答率较高的还有XML、PDF、XHTML等；认同程度较高的还有HTML5、XML、IMS Content Packaging等。在内容规范方面，紧跟在EPUB3之后的是IMS Content Packaging（54.2%）和PDF（53.6%）在内容规范方面，紧跟在EPUB3之后的是IMS Content Packaging（54.2%认同率）和PDF（53.6%认同率）。因此，还可以补充IMS Content Packaging和PDF等开发技术。——BY Qiao

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