人工智能赋能数字教材建设与应用
发布时间：2025-06-24 17:00作者：admin来源：北师大智慧学习研究院点击量：
刘德建 曾海军
北京师范大学智慧学习研究院
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在新一轮“人工智能+”大潮中，知识生产、进化与传播方式同样发生了巨大变化，纸质书籍已不再是人类获取知识和传承文明的唯一载体。从国际社会和国内数字教育发展情况来看，数字化转型一是强调创建数字资源以丰富学习内容并供学习者适应性选择，二是强调利用数字环境、工具和平台来优化教育教学过程，并改善学习者的体验和绩效。作为教育教学的核心载体，数字教材就是内容和平台结合的具象体现，包括数字化生产方式和多模态呈现形式、无限可能的教学支撑功能和应用场景。
从国际趋势来看，全球领先的教育出版集团的数字业务用户规模越来越大，数字教材普遍受到欢迎，产生了比较好的社会效益和经济效益。例如，Pearson的数字化业务持续增长，付费订阅量突破百万；McGraw Hill的数字学习平台用户超过700万；Springer的平台上约有30万本书。从国内行业发展来看，《“十四五”普通高等教育本科国家级规划教材建设实施方案》指出要“加快以数字教材为引领的新形态教材建设”，怀进鹏在2024世界数字教育大会上强调要“着力丰富资源形态，大力开发数字教材”，国家智慧教育平台汇聚了大量数字教材资源，“高等教育数字教材创新发展联盟”推动构建灵活开放的数字教材建设、出版、运营和服务机制，中小学和高等教育领域数字教材系列标准已发布，为数字教材建设与应用奠定了良好基础。
数字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，是集合了纸质教材、图画、音视频等多种表达方式的新形态教材。从目标逻辑来看，数字教材要能够支撑教师备授课，服务于学生个性化学习；从内容逻辑来看，数字教材仍然要以课程教学内容为基础，主要源自纸质教材内容，并能够及时更新知识内容；从形态逻辑来看，数字教材要能够通过互联网传播，适用于多样化的学习终端和学习平台。
数字教材具有多样化形态和强大的功能，也能够支撑丰富的应用场景，与人工智能技术结合重塑按需学习关系：第一，自适应生成符合学习者阅读风格和学习习惯的教材，按需匹配学习者选学的课程内容和学习进度，并自动生成个性化学习步骤和课程安排建议；第二，数字教材易于及时更新，在学生自主学习过程中，基于学习过程分析和学习者评价画像，可以实时调整教材内容和编排方式，提升学习体验和成效；第三，根据知识前后关系和学习者掌握情况，向学习者智能推荐学习内容和扩展资源，而且，学习者交互学习的过程也是知识生产的过程，学习者既是教材的使用者也是教材优化的贡献者；第四，数字教材中嵌入智能体（学习助手、教师助手），与人类教师一起陪伴学习者学习，打通物理和虚拟世界的边界，实现人机协同学习；第五，不仅通过融媒体扩展数字教材的形态，而且基于知识图谱和学习过程分析外链数字资源，形成立体化教材或拓展为数字书包。对于教师来说，数字教材使得备课和协同教研更轻松，在课堂教学中基于大屏或小屏也更容易实现差异化教学，从而更容易对学习者的学习行为进行分析和评价，实现人机协同教学。
在人工智能技术支撑下，数字教材的创编过程实现人机协同，表达方式更加多元，呈现样式更加丰富，更新调整更加灵活，作者和编辑甚至可使用智能问答、文生图/图生文、智能目录、智能标签、智能审核等工具，辅助数字教材的高效创作。同时，数字教材可以自动记录和分析学习者的过程数据，用于改进课堂教学和教材质量，提升教材管理效率和精准度。从集成化、智能化和国际化发展理念来看，人工智能与数字教材的结合，呈现四个趋势：一是作者、编辑和师生要学会与智能体/数字人合作，优化数字教材建设与应用过程；二是学科知识图谱在数字教材的内容表征、设计制作和教学应用中将发挥内核性作用，打通教材、课程和学科的边界，支持师生多场景应用；三是建设学科大模型，打造数字教材基座，以教育专有大模型的整合来赋能通用大模型的提质；四是数字教材平台和内容结合越来越紧密，进而构建智能型数字教材系统，实现知识结构图谱化、资源组织系统化、学习数据可视化和学习管理智能化。因此，建议布局教育科技项目，研究数字教材多模态内容智能获取、识别、关联、诊断、监测与预警等关键技术，建设数字教材智能引擎平台，并开展规模化应用示范。
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