閆君子 張家軍1,

(1. 教育部人文社會科學(xué)重點研究基地 西南大學(xué) 西南民族教育與心理研究中心，重慶 400715；2.西南大學(xué) 教育學(xué)部，重慶 400715))

以智慧教育推動教育教學(xué)的創(chuàng)新與發(fā)展，已成為智能時代的重要趨勢。智能技術(shù)的快速發(fā)展，使人們的閱讀方式發(fā)生了重大變化。泛在化、虛擬化的閱讀方式成為智能時代人們社會生活的重要組成部分，深刻地影響著教育領(lǐng)域，推動教材閱讀方式的轉(zhuǎn)變與發(fā)展。在此背景下，智慧教材作為實現(xiàn)智慧教育的路徑之一，日益受到人們的關(guān)注。深入解讀智慧教材的意蘊，厘清智慧教材的特征，建構(gòu)智慧教材的功能模型，剖析智慧教材功能模型的實現(xiàn)路徑，有助于更好地認識智慧教材，推動智慧教育由可能變?yōu)楝F(xiàn)實，促進學(xué)習(xí)者的全面發(fā)展。

一、意蘊解讀

智慧教材的形成與數(shù)字教材息息相關(guān)，在一定程度上是數(shù)字教材的高級形態(tài)。探究智慧教材的主要特征，有利于深化對智慧教材的理解，為探尋智慧教材的功能奠定基礎(chǔ)。

(一)智慧教材：數(shù)字教材發(fā)展的高級形態(tài)

20世紀90年代，計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展帶來了教材的深度變革，數(shù)字教材應(yīng)運而生。數(shù)字教材集合了“文本、圖形、圖像、動畫、音頻、視頻等多種形態(tài)，嵌入多媒體學(xué)習(xí)資源及工具，整合了產(chǎn)品、平臺、服務(wù)等技術(shù)支撐與服務(wù)體系”(張治等，2021)，它的發(fā)展經(jīng)歷了靜態(tài)媒體數(shù)字教材、多媒體數(shù)字教材、富媒體數(shù)字教材三個階段(胡畔等，2014)。

數(shù)字教材起步時，主要作為無交互的靜態(tài)文本并繼承了電子書的特性，是“一種特殊的電子閱讀材料”(顧小清等，2012)。它借助一定的信息技術(shù)，將紙質(zhì)教材的文字、圖片等內(nèi)容原封不動地轉(zhuǎn)化為電子版的靜態(tài)文本，是紙質(zhì)教材的鏡像版。當多媒體技術(shù)出現(xiàn)后，數(shù)字教材進入了多媒體數(shù)字教材發(fā)展階段，具有了弱交互特性。它“通過數(shù)字應(yīng)用呈現(xiàn)音頻、視頻、交互和文本資源”(Woody et al.，2010)。隨著富媒體技術(shù)的出現(xiàn)，數(shù)字教材的發(fā)展進入了富媒體數(shù)字教材階段。在該階段，數(shù)字教材創(chuàng)設(shè)的是一種具有參與感和互動感的數(shù)字環(huán)境，通過多感官體驗式閱讀，使學(xué)習(xí)者獲得個性化、沉浸化的閱讀體驗，實現(xiàn)與學(xué)習(xí)者之間的雙向互動(陳桄等，2012)。

由此可見，數(shù)字教材自誕生以來，隨技術(shù)環(huán)境的改變經(jīng)歷了“從無到有”“從單一到豐富”的發(fā)展歷程。盡管數(shù)字教材的技術(shù)體系逐漸豐富，但仍存在“基礎(chǔ)設(shè)施較為薄弱、內(nèi)容和服務(wù)框架有待完善”(王鈺等，2020)等問題。部分數(shù)字教材“并未提供學(xué)科工具，其功能基本上都以閱讀器支持數(shù)字教材的瀏覽和使用”(王志剛，2020)，數(shù)字教材“用戶體驗質(zhì)量仍然較低、功能設(shè)計不友好”(王曉晨等，2014)。以上問題不僅制約了數(shù)字教材的實踐應(yīng)用，還限制了數(shù)字教材的發(fā)展。隨著智能技術(shù)的發(fā)展，以上問題有望迎刃而解。

在大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等智能技術(shù)的影響下，學(xué)習(xí)環(huán)境的虛實結(jié)合、學(xué)習(xí)資源的個性化、學(xué)習(xí)工具的智能化以及學(xué)習(xí)診斷與評價的精準化，推動著數(shù)字教材逐漸向高級形態(tài)發(fā)展，智慧教材作為數(shù)字教材發(fā)展的高階形態(tài)由此應(yīng)運而生。與數(shù)字教材的前三個發(fā)展階段相比，智慧教材與前三個發(fā)展階段的區(qū)別見表一。隨著智能技術(shù)在教材領(lǐng)域的應(yīng)用，智慧教材除了具有數(shù)字教材前三個階段的特點外，還具備延伸時空環(huán)境、提供多樣資源、匹配個性化學(xué)習(xí)路徑、提供“人-資源-環(huán)境”超強交互等智能特點，具備感知、分析、診斷以及“思考”的智慧特性。由此可見，智慧教材擴展了已有認知場景，深化了當前的交互模式，能夠為學(xué)習(xí)者提供定制化和個性化的學(xué)習(xí)流程，推動教材發(fā)展進入智慧階段。

表一 數(shù)字教材發(fā)展階段比較

(二)主要特征

智慧教材是智能時代背景下數(shù)字教材發(fā)展的高級形態(tài)，以大數(shù)據(jù)、人工智能等智能技術(shù)為支撐，是滿足學(xué)習(xí)者個性化學(xué)習(xí)需求的虛實融合的智能化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，主要特征如下：

1.智能性與教育性并存

智慧教材的智能性主要體現(xiàn)為智能技術(shù)的使用，表現(xiàn)為時空的智能化、手段的智能化、媒體的智能化和評價的智能化。其中，時空的智能化指智慧教材通過智能技術(shù)的使用，可以為學(xué)習(xí)者建立起全方位、多層次的感知環(huán)境，實現(xiàn)現(xiàn)實世界與虛擬世界的無縫銜接。手段的智能化指智慧教材不僅具備閱讀或提供部分資源的功能，而且可為學(xué)習(xí)者個性化的學(xué)習(xí)需求提供智能化的工具、環(huán)境等。媒體的智能化指智慧教材可通過智能技術(shù)建立學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)環(huán)境三者之間的有效連接，通過身心合一的學(xué)習(xí)促進學(xué)習(xí)者知識、身體與環(huán)境的深度交融。評價的智能化指智慧教材可形成以數(shù)據(jù)為支撐的全程精準評價，進而基于數(shù)據(jù)分析和診斷為學(xué)習(xí)者提供科學(xué)的評價(祝智庭，2016)。一言以蔽之，智慧教材時空的智能化可提升學(xué)習(xí)者的沉浸感，媒體的智能化可增加學(xué)習(xí)者的交互性，手段的智能化可提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的自主性，評價的智能化可促進學(xué)習(xí)者的自我完善。但需認識到，智慧教材雖是教材的新形態(tài)，但其本質(zhì)仍是教材，其“教育屬性是最根本的，并不因教材的形態(tài)、功能而改變”(王志剛等，2019)，仍是落實立德樹人根本任務(wù)的直接載體。由此可知，盡管智慧教材以智能技術(shù)為依托，但仍指向?qū)W習(xí)者的發(fā)展，仍具有幫助個體發(fā)現(xiàn)自我、實現(xiàn)自我、完善自我的指向性。因此，智慧教材既具有智能性，還具有教育性。伴隨智能技術(shù)的快速發(fā)展，智慧教材的各要素與功能也會隨之更新或完善，但其育人本質(zhì)不會因智能技術(shù)的介入而喪失，反會因智能技術(shù)的完善不斷促進和提升學(xué)習(xí)者自主挖掘、建構(gòu)個性的教育指向性，使智慧教材更加凸顯促進學(xué)習(xí)者個性化發(fā)展和自主發(fā)展的價值。

2.統(tǒng)一化與個性化兼顧

課程標準作為教材開發(fā)的依據(jù)，規(guī)定了不同階段、不同科目的內(nèi)容，是對“教什么”的規(guī)范要求。智慧教材的開發(fā)需以課程標準為依據(jù)，以“教學(xué)中的基礎(chǔ)知識、基本技能、基本思想方法和基本活動經(jīng)驗”(康合太等，2014)為基礎(chǔ)，促進所有學(xué)生的發(fā)展。但由于智慧教材是智能化的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，呈現(xiàn)的不僅是相關(guān)資源或工具，還能讓學(xué)習(xí)者實現(xiàn)教材的“個人定制”，形成適合不同學(xué)習(xí)者個性化的學(xué)習(xí)路徑，使學(xué)習(xí)者感受到學(xué)習(xí)的自由與個性。但當學(xué)習(xí)者能自由地肆意定制智慧教材時，智慧教材的主體界限就被打破，使用主體也可以成為生產(chǎn)主體，甚至生產(chǎn)主體消失，進而產(chǎn)生生產(chǎn)主體、使用主體等的混亂，一定程度上導(dǎo)致智慧教材的“標準性和權(quán)威性被大幅瓦解。教科書將越來越頻繁地遭受挑戰(zhàn)和質(zhì)疑甚至批判，這些挑戰(zhàn)、質(zhì)疑和批判將會變得越來越容易”(石鷗等，2013)。因此，學(xué)習(xí)者在智慧教材中感受到的自由個性的學(xué)習(xí)需以課程標準的邊界規(guī)約為基礎(chǔ)，體現(xiàn)統(tǒng)一化，以個人定制體現(xiàn)個性化，邊界規(guī)約與個人定制相結(jié)合，使其能夠兼顧所有學(xué)習(xí)者發(fā)展的基礎(chǔ)上促進學(xué)習(xí)者的個體發(fā)展。

3.現(xiàn)實性與虛擬性相融合

智能技術(shù)與教材的融合使得智慧教材不僅是學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)活動的重要載體，還成為虛實融合的“數(shù)字場景”，這種數(shù)字場景即是對學(xué)習(xí)者在何地、何時、何種狀態(tài)的描繪(叢挺，2019)。戴維·索恩伯格(Thornburg，2020)提出學(xué)習(xí)場景包含四類，分別是“營火、水源、洞穴、生活”。其中，“營火”指從知識的權(quán)威者那里獲取資源進行學(xué)習(xí)，是一對多的學(xué)習(xí)模式；“水源”指社會同伴之間相互交流與學(xué)習(xí)，是多對多的學(xué)習(xí)模式；“洞穴”指學(xué)習(xí)者自身的思考和內(nèi)省學(xué)習(xí)，是自我覺悟的學(xué)習(xí)模式；“生活”指學(xué)習(xí)者將前三種場景中獲得的知識在實踐中應(yīng)用的學(xué)習(xí)，是從知識到應(yīng)用的實踐學(xué)習(xí)模式。智慧教材的現(xiàn)實場景與虛擬場景相融合，不僅能夠在現(xiàn)實世界中實現(xiàn)這四種場景，還能借助智能技術(shù)實現(xiàn)場景的虛擬化，即“技術(shù)化營火、技術(shù)化水源、技術(shù)化洞穴、技術(shù)化生活”?！凹夹g(shù)化營火”指搭建信息平臺，聯(lián)通不同地域、不同性別、不同年齡的學(xué)習(xí)者，形成無邊界的虛擬學(xué)習(xí)社群，使學(xué)習(xí)者在虛擬學(xué)習(xí)社群中獲得對知識的初步認知；“技術(shù)化水源”指每位學(xué)習(xí)者都是協(xié)作者，以此形成虛擬協(xié)作；“技術(shù)化洞穴”指為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)促進內(nèi)省的自我虛擬環(huán)境，不斷促進學(xué)習(xí)者自我修正；“技術(shù)化生活”指為學(xué)習(xí)者提供虛擬實踐環(huán)境。事實上，這四種場景無論在現(xiàn)實世界還是在虛擬世界，都不是相互獨立的場景，而是互相融合的過程(見圖1)。學(xué)習(xí)者依據(jù)學(xué)習(xí)需求可在現(xiàn)實世界與虛擬世界自由切換，自由選擇進入現(xiàn)實場景、虛擬場景或者虛實融合場景完成學(xué)習(xí)活動。

圖1 智慧教材學(xué)習(xí)場景

二、功能模型建構(gòu)

《現(xiàn)代漢語詞典》指出，功能是“事物或方法所發(fā)揮的有力的作用、效能或者功效”(中國社會科學(xué)院語言研究所詞典編輯室，2005)。智慧教材的功能是智慧教材在教與學(xué)活動中發(fā)揮的功效，主要體現(xiàn)在“使用性(usability)”方面。多馬克等(Domagk & Schwartzb，2010)認為，數(shù)字教材功能的使用性可由“情境化(contextualization)、個性化(personalization)、外表化(externalizaton)”三個要素加以衡量，以此促進學(xué)習(xí)者的個性發(fā)展。結(jié)合智慧教材，其情境化指智慧教材利用智能技術(shù)為學(xué)習(xí)者提供特定情境、智能工具等基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)支持；個性化指智慧教材需滿足學(xué)習(xí)者在資源、環(huán)境等方面的個性化學(xué)習(xí)需求；外表化指智慧教材可全面記錄、分析、展現(xiàn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程?；诖?，智慧教材可通過情境化發(fā)揮智慧教材對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)活動的基礎(chǔ)支持功能、以個性化發(fā)揮其對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)活動的需求滿足功能、以外表化發(fā)揮其對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程的關(guān)鍵外顯功能?；谥腔劢滩牡纳鲜鋈椆δ?，本研究建構(gòu)了智慧教材的功能模型(見圖2)。

圖2 智慧教材功能模型

(一)基礎(chǔ)支持功能：以數(shù)字孿生和智能輔助為根本

基礎(chǔ)支持功能是智慧教材功能模型建構(gòu)的基礎(chǔ)層，主要為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)活動所必須的支持條件，保障學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)活動的順利發(fā)生。

1.數(shù)字孿生支持功能

數(shù)字孿生是在一定的數(shù)據(jù)閉環(huán)中，“針對物理世界存在的物體，通過智能化的技術(shù)手段在數(shù)字世界建構(gòu)一個一模一樣的實體(即數(shù)字孿生體)”(陳根，2020)，以此反映真實物體的狀態(tài)。因此，數(shù)字孿生支持功能指智慧教材以數(shù)據(jù)可視化的方式管理學(xué)習(xí)者復(fù)雜的學(xué)習(xí)信息，以模型語言表征并最大化利用學(xué)習(xí)過程所產(chǎn)生的信息價值，從而為學(xué)習(xí)者提供實時、高效的個性化智能學(xué)習(xí)路徑(Grieves，2015)。其主要功能包括提供虛實融合的高保真空間，進行數(shù)據(jù)傳輸，提供決策支持。

首先，智慧教材使用數(shù)字孿生技術(shù)可為學(xué)習(xí)者提供虛實融合的高保真空間。智慧教材通過數(shù)字孿生技術(shù)可為學(xué)習(xí)者提供無縫連接的真實和虛擬空間，使學(xué)習(xí)者在真實空間和虛擬空間之間自由切換，實現(xiàn)虛實空間的融合聯(lián)通。智慧教材通過創(chuàng)造基于真實空間的高仿真數(shù)字孿生體，可形成與真實空間高度鏡像化的數(shù)字孿生環(huán)境、資源、工具及相應(yīng)的附屬物等。也就是說，數(shù)字孿生環(huán)境可為學(xué)習(xí)者提供高保真的學(xué)習(xí)場所，將不同時空的學(xué)習(xí)者依據(jù)共同的學(xué)習(xí)需求集聚在同一數(shù)字孿生環(huán)境內(nèi)，使學(xué)習(xí)者在高仿真的數(shù)字孿生環(huán)境中借助數(shù)字孿生工具“實現(xiàn)物理實體學(xué)習(xí)內(nèi)容與數(shù)字孿生學(xué)習(xí)內(nèi)容間的實時關(guān)聯(lián)”(褚樂陽等，2019)，與其他學(xué)習(xí)者的跨區(qū)域、跨時空協(xié)同學(xué)習(xí)。同時，學(xué)習(xí)者在數(shù)字孿生體中獲得的學(xué)習(xí)經(jīng)驗可用于真實世界，為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動提供更多的環(huán)境場域。

其次，智慧教材使用數(shù)字孿生技術(shù)可為師生的教與學(xué)進行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸是對智慧教材中真實空間和數(shù)字孿生體內(nèi)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程的各種學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)狀態(tài)數(shù)據(jù)的實時搜集和積累，然后在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，“建立數(shù)字孿生中心作為服務(wù)器架構(gòu)、數(shù)據(jù)匯總及分流的場所”(褚樂陽等，2019)，使其既能兼顧學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程產(chǎn)生數(shù)據(jù)的即時性和新鮮度，也能及時更新和完善智慧教材數(shù)據(jù)傳輸?shù)母鞣N學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)虛實空間不同數(shù)據(jù)類型之間的協(xié)同和響應(yīng)，形成智慧教材的多數(shù)據(jù)融合體系，為教與學(xué)提供數(shù)據(jù)支持，發(fā)揮數(shù)據(jù)連接和傳輸?shù)膬r值。

最后，智慧教材使用數(shù)字孿生技術(shù)可為教學(xué)順利開展提供決策支持。智慧教材能夠通過分析“虛實孿生體狀態(tài)數(shù)據(jù)，執(zhí)行和反饋學(xué)習(xí)者對物理實體或數(shù)字孿生體的操控，對整個學(xué)習(xí)空間進行全生命周期的數(shù)據(jù)保存、分析和狀態(tài)預(yù)測”(李海峰等，2021)。事實上，智慧教材為學(xué)習(xí)者選擇適切的智能工具、精準推送學(xué)習(xí)資源、診斷和預(yù)測學(xué)習(xí)狀態(tài)等活動均由決策支持系統(tǒng)完成，它通過對全過程數(shù)據(jù)的動態(tài)映射和分析處理，在一系列算法的“思考”下作出相應(yīng)“決策”，判別“學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)所處狀態(tài)、互動水平、完成學(xué)習(xí)水平及學(xué)習(xí)路徑特征的分析”(李寶等，2017)，為教師和學(xué)習(xí)者提供決策支持，幫助學(xué)習(xí)者不斷改進與完善學(xué)習(xí)路徑，實現(xiàn)學(xué)習(xí)路徑的個性化定制化。

2.智能輔助功能

多樣化的輔助工具是智慧教材的基礎(chǔ)。智能輔助功能指智慧教材能夠通過智能工具為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動提供多種智能支持。

第一，閱讀輔助。這主要通過智能閱讀工具滿足不同閱讀風(fēng)格學(xué)習(xí)者的閱讀需要，支持學(xué)習(xí)者個性化設(shè)置閱讀內(nèi)容的字體大小、行間距、屏幕亮度等，同時可依據(jù)閱讀者的認知習(xí)慣，調(diào)整內(nèi)容的呈現(xiàn)方式和順序，為學(xué)習(xí)者提供適宜的閱讀體驗。

第二，操作輔助。它一般包含頁面、檢索、記錄、模式切換等。學(xué)習(xí)者使用智慧教材可登錄賬號，管理自己的主頁、課本及用戶中心，依據(jù)學(xué)習(xí)需求進行內(nèi)容檢索、行為記錄或模式切換，基于學(xué)習(xí)過程形成個性化的學(xué)習(xí)記錄。記錄類似紙質(zhì)教材的筆記，既可與教材的學(xué)習(xí)內(nèi)容相分離，如形成書簽、標準、思維導(dǎo)圖等獨立筆記；又可與智慧教材有效整合，實現(xiàn)智慧教材和筆記的雙重呈現(xiàn)。此外，在保證智慧教材結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者能夠?qū)滩膬?nèi)容、學(xué)習(xí)工具重新組合或再次選擇，自行刪除與學(xué)習(xí)內(nèi)容無關(guān)的資源等。

第三，管理輔助。這主要指對智慧教材的資源管理工具、數(shù)據(jù)管理工具、學(xué)習(xí)管理工具、環(huán)境管理工具等進行管理。它使學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)活動的管理不再依賴于教師、家長，而是通過智能管理輔助工具有組織地呈現(xiàn)、管理和評價學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動。伴隨著Blackboard、ATutor、Dokeos、Claroline、Bodington等智能管理工具的出現(xiàn)(黎加厚等，2008)，智慧教材的智能管理輔助也呈現(xiàn)出高效、科學(xué)的特點。

(二)需求滿足功能：以資源圖譜定制和多模態(tài)深度交互為核心

需求滿足功能是智慧教材功能模型建構(gòu)的中心層，主要滿足學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程中對資源和環(huán)境的個性化需求，保障學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)活動的順利進行。

1.資源圖譜定制功能

它指智慧教材能夠基于分析學(xué)習(xí)者已有水平形成知識圖譜，為學(xué)習(xí)者推送與之水平匹配的學(xué)習(xí)資源。一般而言，該功能主要包含學(xué)情分析和資源推送兩方面。

一是學(xué)情分析，形成知識圖譜。知識圖譜可依據(jù)“記錄的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和知識領(lǐng)域模型分解的微細知識顆粒，進行學(xué)習(xí)分析，自動評估學(xué)習(xí)者的認知、情感和動作技能等的初始水平、學(xué)習(xí)目標需求，并形成相關(guān)聯(lián)的知識圖譜”(李鳳英等，2020)，真實地反映學(xué)習(xí)者已有的學(xué)習(xí)水平和知識結(jié)構(gòu)。

二是推送資源，更新知識圖譜。智慧教材在分析學(xué)習(xí)者學(xué)情的基礎(chǔ)上，可自動為學(xué)習(xí)者推送與學(xué)科相關(guān)或跨學(xué)科的學(xué)習(xí)資源，在保證智慧教材結(jié)構(gòu)的前提下，幫助學(xué)習(xí)者依據(jù)自身興趣和學(xué)習(xí)水平選擇、優(yōu)化、補充和更新學(xué)習(xí)資源，促使學(xué)習(xí)者不斷更新知識圖譜，形成屬于自己的“資源圖譜定制”。

2.多模態(tài)深度交互功能

它指智慧教材通過為學(xué)習(xí)者提供泛在無感的交互環(huán)境，實現(xiàn)“人-物-環(huán)境”之間的超強深度交互。學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程可分為信息獲取、信息參與和信息創(chuàng)造。但在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)者也會使用學(xué)習(xí)工具輔助學(xué)習(xí)(Paavola & Hakkarainen，2005)。基于此，以學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程為依據(jù)，智慧教材的交互活動可分為工具交互、尋徑交互、意會交互、創(chuàng)生交互四種類型(王志軍等，2015)。事實上，不論哪種交互類型，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動都需在智慧教材所創(chuàng)設(shè)的學(xué)習(xí)環(huán)境中發(fā)生，因此必然會產(chǎn)生“人-環(huán)境”之間的交互，同時還會涉及智慧教材中的“物”，進而構(gòu)成“人-物-環(huán)境”的模態(tài)交互。

首先，智慧教材的“工具交互”指學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中與工具之間的交互。這是“人-工具-環(huán)境”的交互類型。智慧教材是虛實融合的泛在環(huán)境，學(xué)習(xí)者開展學(xué)習(xí)活動時可依據(jù)自身的學(xué)習(xí)需求選擇適合的虛實結(jié)合的工具操作，實現(xiàn)對智慧教材個性化的私人定制學(xué)習(xí)。工具交互伴隨學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的整個過程，是學(xué)習(xí)者運用智慧教材進行學(xué)習(xí)的基本方式。當學(xué)習(xí)者使用虛實工具開展學(xué)習(xí)時，已形成了與虛實工具之間的交互活動。

其次，智慧教材的“尋徑交互”指學(xué)習(xí)者通過感官與所建立的搜索、標記、符號等標識之間的交互(Siemens & Conole，2011)。這是“人-標識-環(huán)境”的交互類型。在智慧教材中，學(xué)習(xí)者需通過標識獲得尋找信息的路徑，借助相關(guān)標識在海量信息中快速識別對自己有用的信息，建立特定信息節(jié)點之間的鏈接，形成聯(lián)通信息的管道，實現(xiàn)對有用信息的深層挖掘和吸收。這種標識交互由“外界環(huán)境的多重刺激作用引發(fā)，由認知主體的多重效應(yīng)器官(眼、耳、手)產(chǎn)生的一系列反應(yīng)動作”(趙雪梅等，2021)組成，是學(xué)習(xí)者獲取、建立外部信息的活動過程。

再次，智慧教材的“意會交互”指學(xué)習(xí)者為了獲取相應(yīng)信息而參與討論的交互。這屬于“人-他人-環(huán)境”的交互類型。學(xué)習(xí)者憑借自身學(xué)習(xí)獲取的信息有限，為獲得更廣泛的信息，學(xué)習(xí)者往往自發(fā)建立以學(xué)習(xí)需求為主的虛實學(xué)習(xí)群體。不同地區(qū)、年齡、性別的學(xué)習(xí)者通過思想交流和觀點交換，形成以信息交流為支撐的學(xué)習(xí)者與他人之間的深度人際交互。

最后，智慧教材的“創(chuàng)生交互”指學(xué)習(xí)者進行創(chuàng)作的過程。該交互屬于“人-內(nèi)容-環(huán)境”的交互類型。創(chuàng)生交互是學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的深度交互，是學(xué)習(xí)者在虛實資源環(huán)境中進行信息積累、信息參與的基礎(chǔ)上，經(jīng)過思考產(chǎn)生新觀點的過程。學(xué)習(xí)者創(chuàng)生交互的過程是學(xué)習(xí)者“建立外部網(wǎng)絡(luò)(或自身實踐)與內(nèi)部神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(已有認知)間的緊密連接并將這種連接表征出來的過程”(王志軍等，2015)，能夠促進其內(nèi)隱知識的外顯化。

(三)關(guān)鍵外顯功能：以自適應(yīng)跟蹤匹配和學(xué)評融合診斷為關(guān)鍵

關(guān)鍵外顯功能是智慧教材功能模型建構(gòu)的外顯層，主要記錄、展現(xiàn)學(xué)習(xí)者的完整學(xué)習(xí)過程，并診斷學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。

1.自適應(yīng)跟蹤匹配功能

自適應(yīng)是依據(jù)數(shù)據(jù)特征，自動調(diào)整數(shù)據(jù)以取得最佳的處理效果。自適應(yīng)跟蹤服務(wù)功能指智慧教材可記錄學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，通過對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的分析和可視化呈現(xiàn)，自動為學(xué)習(xí)者安排最佳學(xué)習(xí)路徑。

首先，全程跟蹤學(xué)習(xí)軌跡，可視化呈現(xiàn)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)。智慧教材通過對學(xué)習(xí)者靜態(tài)或動態(tài)學(xué)習(xí)行為軌跡的全程跟蹤，搜集學(xué)習(xí)者全過程學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，從而呈現(xiàn)清晰的學(xué)習(xí)畫像。學(xué)習(xí)畫像能可視化呈現(xiàn)學(xué)習(xí)者內(nèi)隱的復(fù)雜學(xué)習(xí)信息，有利于實時了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動態(tài)和偏好，如通過學(xué)習(xí)體驗應(yīng)用程序接口技術(shù)(xAPI) 實現(xiàn)對學(xué)習(xí)者的“學(xué)習(xí)經(jīng)歷跟蹤、學(xué)習(xí)者檔案袋記錄、學(xué)習(xí)工具優(yōu)劣性識別、學(xué)習(xí)手段適合性診斷”(唐燁偉等，2015)等，獲得學(xué)習(xí)者理性、客觀、精準的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)。

其次，分析學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，匹配最佳學(xué)習(xí)路徑。智慧教材通過過濾、篩選、聚類等方法處理分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，歸類標記不同學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)特征，在結(jié)合學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)畫像的基礎(chǔ)上，通過對學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的分析建立“學(xué)習(xí)風(fēng)險預(yù)測模型，并進行個性化學(xué)習(xí)補救內(nèi)容推送”(張治等，2021)。如果把學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)比作一顆樹，那么學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)畫像特征即為樹上的分枝，每一分枝代表學(xué)習(xí)者某一方面的學(xué)習(xí)偏好?；诖?，學(xué)習(xí)者每進行一次學(xué)習(xí)活動，智慧教材就會自動推送與學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)偏好高度相似的學(xué)習(xí)路徑，同時記錄此次學(xué)習(xí)過程，優(yōu)化已有的學(xué)習(xí)路徑推送，為之后精準匹配最佳學(xué)習(xí)路徑做準備。

2.學(xué)評融合診斷功能

它是“基于數(shù)字世界的教育，統(tǒng)籌評價集學(xué)習(xí)性和診斷性為一體，強調(diào)以多種方式促進學(xué)生主動發(fā)展的一種評價新理念”(張生等，2021)。它以過程性評價診斷學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果，促進學(xué)習(xí)者主動學(xué)習(xí)。學(xué)評融合診斷功能通過自適應(yīng)跟蹤，記錄學(xué)習(xí)者完整的學(xué)習(xí)過程并以數(shù)據(jù)形式呈現(xiàn)，進而基于該學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)為學(xué)習(xí)者提供精準化的智能診斷和個性化的智能評價。該評價具有以下特征：

首先，評價主體的雙重性。智慧教材對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)活動的評價不再局限于教師，還包括學(xué)生。教師可通過智慧教材實時記錄學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，對學(xué)習(xí)者進行實時的診斷和個性化評價；學(xué)習(xí)者也可以通過實時或完整的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)對自身學(xué)習(xí)過程進行自我診斷和精準評價。教師和學(xué)習(xí)者的共同評價，形成“教師-學(xué)生”雙主體的精準診斷和評價，便于學(xué)習(xí)者“及時了解自己的學(xué)習(xí)狀況，及時調(diào)節(jié)和進行自我激勵，促進自我發(fā)展、自我進步”(畢海濱等，2012)。

其次，評價過程的精準性。智慧教材打破了“現(xiàn)有教育評價過于注重結(jié)果，忽略學(xué)生成長和教育發(fā)展的過程”(曹培杰等，2020)的評價方式，對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)活動的評價強調(diào)以“過程”為導(dǎo)向，通過搜集學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)活動的聲音、表情、行為、學(xué)習(xí)偏好等過程數(shù)據(jù)，獲取學(xué)習(xí)者的注意力、知識掌握程度、交流互動等信息，進而全面分析、科學(xué)診斷學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果，為學(xué)習(xí)者提供精準的過程性評價。

最后，評價內(nèi)容的豐富性。智慧教材在采集學(xué)習(xí)者多方面數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，也能對學(xué)習(xí)過程進行個性化識別，通過“把握學(xué)生課堂參與、交往互動、思維狀態(tài)和課堂情感維度，扭轉(zhuǎn)課堂教學(xué)評價過分關(guān)注知識掌握、技能獲得的現(xiàn)狀，關(guān)注教學(xué)過程中學(xué)生的情感、態(tài)度、價值觀和核心素養(yǎng)的生成與培養(yǎng)”(吳立寶等，2021)，診斷學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果，為學(xué)習(xí)者提供個性化評價，提高學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的情感和態(tài)度投入，促進學(xué)習(xí)者的全面發(fā)展。

三、實現(xiàn)路徑

智慧教材功能模型的建構(gòu)是為了明晰智慧教材的功能范疇，而該功能模型要得以實現(xiàn)，還必須探討其實現(xiàn)路徑，更好地促進學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動，實現(xiàn)個體的全面發(fā)展。

(一)系統(tǒng)建構(gòu)教材功能實現(xiàn)的標準體系

智慧教材作為未來教材的新形態(tài)，其標準化建設(shè)亟需關(guān)注。智慧教材是智能性與教育性的結(jié)合，同時又具有出版屬性。因此，智慧教材功能要得到發(fā)揮，應(yīng)秉持“標準先行”的理念，系統(tǒng)構(gòu)建教材功能實現(xiàn)的教育標準、技術(shù)標準和出版標準。

首先，教育標準。智慧教材盡管是智能型教材，但仍以人的發(fā)展和完善為立足點。所以智慧教材功能的教育標準首要考慮的是育人性。而要達成這一目的，智慧教材的目標確定和內(nèi)容選擇與安排應(yīng)遵循社會發(fā)展規(guī)律、學(xué)科發(fā)展規(guī)律和學(xué)習(xí)者的發(fā)展規(guī)律。其一，遵循社會發(fā)展規(guī)律。這要求智慧教材的編寫目的及內(nèi)容的選擇與安排應(yīng)符合一定社會時期內(nèi)的政治、經(jīng)濟、文化等社會發(fā)展需求，能夠反映“當代生活的內(nèi)容”(拉爾夫·泰勒，2014)，進而使學(xué)習(xí)者通過學(xué)習(xí)智慧教材成為適應(yīng)社會發(fā)展的公民。其二，遵循學(xué)科發(fā)展規(guī)律。這要求智慧教材的編寫應(yīng)以學(xué)科發(fā)展規(guī)律為依據(jù)，選擇適宜的學(xué)習(xí)內(nèi)容，實現(xiàn)智慧教材的育人功能。其三，遵循學(xué)習(xí)者的發(fā)展規(guī)律，即智慧教材的編寫要考慮學(xué)習(xí)者的身心發(fā)展規(guī)律，照顧不同發(fā)展階段的學(xué)習(xí)者、同一階段的不同學(xué)習(xí)者之間的發(fā)展水平，最大程度地促進學(xué)習(xí)者的發(fā)展。

其次，技術(shù)標準。智慧教材是融合智能技術(shù)的教材，功能包含以數(shù)字孿生和智能輔助為主的基礎(chǔ)支持功能、以資源定制和深度交互為主的需求滿足功能、以跟蹤匹配和學(xué)評融合為主的關(guān)鍵外顯功能。每個功能均需由不同的智能技術(shù)作為支撐，因此應(yīng)建立統(tǒng)一的技術(shù)標準，規(guī)范智慧教材在技術(shù)的準入、選取、使用等方面的要求，使技術(shù)標準的建構(gòu)更精確、靈活、高效，既能滿足智慧教材的功能需求，又操作便捷；既滿足現(xiàn)實需要，又考慮未來發(fā)展。

再次，出版標準。智慧教材作為智能出版物，其功能實現(xiàn)不僅需要建構(gòu)教育標準和技術(shù)標準，還需建構(gòu)出版標準。這就需要從數(shù)字出版的角度規(guī)范智慧教材的編輯出版規(guī)范，使其具有良好的“結(jié)構(gòu)標準、呈現(xiàn)標準、發(fā)布標準、質(zhì)檢標準等”(康合太等，2014)規(guī)范保障體系，全方位地為智慧教材功能的實現(xiàn)提供標準保護，促進教材功能的有效實現(xiàn)。

(二)選取適合的技術(shù)強化設(shè)施建設(shè)

智慧教材促進教與學(xué)活動通過智能技術(shù)實現(xiàn)(張家軍等，2021)，主要表現(xiàn)在以下五個方面：一是創(chuàng)設(shè)虛實融合的學(xué)習(xí)環(huán)境；二是提供便捷化的智能輔助支持教與學(xué)活動；三是提供多樣化的資源和呈現(xiàn)方式；四是改變教與學(xué)活動中人與人之間的交互方式；五是實現(xiàn)即時性、系統(tǒng)化的教與學(xué)評價。可見，智慧教材功能的實現(xiàn)須借助技術(shù)驅(qū)動，即通過選取恰當?shù)募夹g(shù)，加強相關(guān)設(shè)施建設(shè)，使智慧教材的各功能之間互相匹配與適應(yīng)，促進學(xué)習(xí)者的發(fā)展。

第一，環(huán)境支持技術(shù)。智慧教材可為學(xué)習(xí)者提供虛實結(jié)合的環(huán)境，因此環(huán)境支持技術(shù)為智慧教材數(shù)字孿生支持功能奠定了堅實的基礎(chǔ)。環(huán)境支持技術(shù)主要包含物聯(lián)網(wǎng)、第五代移動通信技術(shù)(5G)、虛擬現(xiàn)實等智能技術(shù)。智慧教材通過環(huán)境支持技術(shù)的應(yīng)用為學(xué)習(xí)者打造高度沉浸的虛實學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)習(xí)者具有“初步參與、全神貫注、完全沉浸”(Emily & Cairns，2004)的沉浸式學(xué)習(xí)體驗。

第二，教學(xué)管理技術(shù)。它指運用智能技術(shù)對智慧教材進行輔助管理，以便充分發(fā)揮計劃、組織、協(xié)調(diào)、管理等效用，為師生的教與學(xué)過程提供便利。同時，教學(xué)管理技術(shù)還包含學(xué)科學(xué)習(xí)工具管理，使其能夠根據(jù)不同學(xué)科的特性，為師生提供操作便捷、方便靈活的教與學(xué)輔助，提升學(xué)習(xí)效果。

第三，資源獲取技術(shù)。它可滿足學(xué)習(xí)者的資源需求，支持學(xué)習(xí)者進行學(xué)習(xí)資源的創(chuàng)建、管理和共享，使獲取資源的模式由過去的共建向共創(chuàng)轉(zhuǎn)變，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)學(xué)習(xí)需求進行資源的整合與利用(孔繁超，2019)，擴展學(xué)習(xí)者在智慧教材中的資源獲取來源，提升資源定制效率。

第四，交互支持技術(shù)。它可以實現(xiàn)智慧教材學(xué)習(xí)中人與人之間的深度交互，增強交互的多樣性和即時性，提升交互的程度，使師生“在交流、溝通過程中進行思想碰撞、共同建構(gòu)知識、達成高階認知，促進深度學(xué)習(xí)，最終共同成長”(張靜等，2013)。

第五，數(shù)據(jù)分析技術(shù)。它通過科學(xué)、客觀地采集和分析教與學(xué)活動中的原始數(shù)據(jù)、過程數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)，幫助教師和學(xué)習(xí)者及時發(fā)現(xiàn)教與學(xué)活動的薄弱環(huán)節(jié)、不足之處，糾正教與學(xué)活動中的偏差，一定程度上“豐富了教師教學(xué)改進的證據(jù)支持，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供了多樣的策略選擇，促進其有效學(xué)習(xí)過程與學(xué)習(xí)結(jié)果的產(chǎn)出”(李王偉等，2021)。

(三)協(xié)同多方主體形成一體化聯(lián)動機制

智慧教材建設(shè)涉及教育、技術(shù)、出版等多個領(lǐng)域，多領(lǐng)域的“跨界融合”決定了智慧教材功能的實現(xiàn)需各領(lǐng)域人員深度配合，形成聯(lián)手合作互相協(xié)同的態(tài)勢，推動智慧教材建設(shè)的多元配合，構(gòu)建集“研究-編寫-審核-推廣”多方主體協(xié)同的一體化聯(lián)動機制。

首先，專門研究人員的參與。智慧教材應(yīng)具備哪些功能，這些功能如何實現(xiàn)，需要研究人員深入開展研究。為了更好地實現(xiàn)智慧教材的功能，研究人員不僅要掌握教育規(guī)律、學(xué)科規(guī)律和學(xué)習(xí)者的身心發(fā)展特點，還需具備一定的技術(shù)素養(yǎng)。這就要充分考慮智慧教材的功能、學(xué)習(xí)者和技術(shù)三者之間的關(guān)系，從教育、技術(shù)、出版等領(lǐng)域遴選相關(guān)研究人員形成合力，為智慧教材的研究創(chuàng)設(shè)良好環(huán)境，促進智慧教材研究隊伍的建設(shè)與發(fā)展。

其次，編寫人員的參與。編寫人員決定了智慧教材功能的實現(xiàn)程度。智慧教材在不同階段應(yīng)包含哪些資源、工具、內(nèi)容等，均需編寫人員進行設(shè)計與安排。這就要確保智慧教材編寫人員的年齡結(jié)構(gòu)、知識結(jié)構(gòu)和工作背景等構(gòu)成的合理性，鼓勵不同年齡、知識結(jié)構(gòu)、工作背景的編寫人員深度合作，還要吸收、接納相關(guān)技術(shù)開發(fā)人員等融入教材編寫隊伍，提高智慧教材編寫的合理性和科學(xué)性。

再次，審核人員的參與。審核人員可判斷智慧教材的編寫目的和功能設(shè)計是否符合國家和社會的發(fā)展要求。智慧教材與紙質(zhì)教材相比有很大的區(qū)別，所以應(yīng)在已有教材審核隊伍的基礎(chǔ)上，選拔一批專門研究智慧教材的人員，建立針對智慧教材的審核機構(gòu)和審核隊伍，使智慧教材的審核更具系統(tǒng)性、專門性，推動智慧教材的編寫、開發(fā)符合社會的發(fā)展需要，促進其實踐應(yīng)用。

最后，推廣人員的參與。推廣人員能夠加快智慧教材的實踐應(yīng)用及其功能實現(xiàn)。教師和學(xué)生對智慧教材功能的認同程度直接影響著智慧教材的推廣和發(fā)行，智慧教材的功能需獲得師生支持，從而使教育質(zhì)量在和諧的氛圍中得到提升(孔凡哲等，2007)。因此，智慧教材的實踐應(yīng)用及其功能實現(xiàn)必須依靠專業(yè)的推廣隊伍。建立高素質(zhì)、專業(yè)化的智慧教材營銷隊伍，才能更好地促進智慧教材的實踐應(yīng)用，推動智慧教材的廣泛使用。

(四)立足實踐應(yīng)用持續(xù)完善教材功能

智慧教材的功能設(shè)計如何，能否滿足師生的實際需求，要在實踐中加以檢驗，通過“實踐-完善-再實踐”的循環(huán)迭代，促進其功能的不斷完善。在課堂教學(xué)活動中，教師和學(xué)習(xí)者是智慧教材的最終使用者和體驗者，其功能建構(gòu)應(yīng)以教師和學(xué)習(xí)者為服務(wù)對象，廣泛聽取教師、學(xué)習(xí)者作為使用者的意見。研究者應(yīng)根據(jù)師生的反饋信息，及時了解智慧教材的功能應(yīng)用情況和實現(xiàn)程度，發(fā)現(xiàn)智慧教材功能設(shè)計與開發(fā)的不足，調(diào)整和改進智慧教材的功能，優(yōu)化其功能體系,提升智慧教材使用主體的用戶體驗，更好地促進智慧教材實踐的應(yīng)用。