电子书包的系统构建与教学应用研究

第21卷 现代教育技术 Vol. 21 2011年第12期 Modern Educational Technology No. 12 2011

电子书包的系统构建与教学应用研究

胡卫星 张 婷

（辽宁师范大学 计算机与信息技术学院，辽宁大连116081）

【摘要】作为未来课堂数字化教学系统的重要组成部分之一，电子书包有着广阔的发展前景和应用价值。基于国内外电子书包发展的过程分析，总结归纳出电子书包系统的构建模式：硬件+软件+网络服务的整体系统框架，并根据实际教学情况设计并实施了基于电子书包的主题式教学模式。实践证明，通过电子书包的互动性和资源性和以及教师指导的及时反馈性，电子书包能够有效地促进学生的深层次学习。

【关键词】 电子书包；主题式教学；数字化教学资源

【中图分类号】G40-057 【文献标识码】B 【论文编号】1009—8097（2011）12—0120—04 伴随着数字化教学资源建设的深入和计算机及网络技术的进一步发展，面向学生的数字化教学资源包的设计与开发已成为现实，基于学生电子书包应用的新教学研究正得到越来越多教育工作者的青睐和深入研究。“电子书包”概念伴随中国朱邦复在2001年伴随着中文电子书阅读机“文昌一号”的设计与发布首次提出，最初的设想是研制一种低耗电、低成本和易操作的微型电脑作为电子阅读平台。2003年美国的微软公司开始将“电子书包”列入重点发展项目并发展至今，目前已经在美国的州立小学中得到普及和应用。而在国内，电子书包相关项目计划起步晚却发展迅速，目前上海、扬州、佛山南海、沈阳等地已探索开展了电子课本和电子书包进课堂的相关研究和教学实践活动，尤其是上海虹口区的基础教育电子书包计划和广东佛山南海区的“智能课堂（电子书包）”更是引起了社会的高度关注。根据全球知名机构新媒体联盟发布的“2010 HORIZON报告”，电子书技术将在未来2至3年内发展成熟。世界正在进入“无纸书籍”学习的新时代，电子书和电子书包已是未来教育应用的必然趋势。但总体来看，由于对数字化学习和技术支持学习的理解不同，国内外至今也没有形成一个统一而明确的电子书包概念，同时对电子书包的教学应用形式的具体研究也只是刚刚起步。电子书包将会成为未来一段时间内国内外专家大力推荐和发展的一种新兴教学形式，但是电子书包技术手段是否成熟，是否能够符合中小学生的认知水平并满足他们的学习需要，以及是否能够普遍地应用于教学课堂还有待于进一步深入而广泛的研究。

行了首批163个“电子书包”[1]。在2010年，新加坡教育部、国家电脑局和两家科技公司共同耗资约119万美元合作开发了一款电子书包，并在中小学校园大规模使用。这种推广的电子书包实际上是一种便携式电子阅读器，它在技术上与现在普通的电子阅读器一样。韩国和日本也是较早研发、使用电子书包的国家。为了切实减轻学生书包的重量，韩国教育科学技术部已正式规划，从2011年开始，除了向所有小学和初高中学生发放纸质的语文、英语、数学教科书之外，还将同时发放光盘形式的电子教科书，且电子教科书的内容和纸质教科书完全相同但学习内容呈现形式更加的直观易于理解。马来西亚教育部从2001年4月起，在吉隆坡及其周边地区200所中小学试验性推广电子书包。在欧洲地区，法国是最早推行电子书包的国家。2000年12月，有一篇名为《法国学生有“电子书包”了》的图文新闻报道曾在网上广为流传。在2009年的法兰克福国际书展上， 再次发出了这样的声音：2018年纸质书将消亡。而在美洲地区尤其是美国，电子书包发展的历史由来已久，到2008年，电子书包在美国已有在低收入学区导入的成功案例，实践证实采用电子书包可以有效减少数字落差并大幅提升学生主动学习的能力。目前美国中小学学校中广泛使用的电子书包是苹果公司的Ipad和亚马逊公司的Kindle，并且美国已经明确地提出了分阶段让州立的各级学校舍弃传统纸质课本，从而让学生使用电子书包的宏伟计划并着手实现。

2 国内的发展

2002年成立了由北方出版传媒集体、碧悠电子工业股份有限公司、北大方正电子有限公司和清华液晶技术工程研究中心等组成的电子书包联盟，主要由人教社研发样机并在上海展开电子书包教学应用试点。同年，地区也展开了数字化科技计划，成立了电子书包发展促进会并推广电子书包的教学实际应用，先后有大批的一线中小学校陆续加入

一 电子书包的发展过程

1国外的发展

在亚洲地区，新加坡是最早将电子书包付诸实际教学应用的国家。早在1999年，新加坡在一所叫德明中学内试120  

电子书包试行行列。2008年国内联想、汉王科技、金蝉软件等IT公司和人教集团、广东出版集团、盈动锐智等公司商业单位联合，不约而同地提出了中国中小学电子书包实施方案。并由联想公司与电教馆教育信息资源开发部携手，以联想昭阳M10笔记本为载体，共同打造面向普教兴业的电子书包解决方案。截止到2010年，各大计算机厂商出版社和教育资源中心开始纷纷建立自己的电子书包研究团队，继续推进部分学校试点，研究问题开始由最初的学生学习机软硬件产品研制，转向研究基于电子书包的学习心理及有效的课堂教学应用方式，并同时完成部分网络专题教育课程和网上虚拟实验室建设，初步建成一批实验性的交互平台。目前，国内对电子书包的研究采用齐头并进的方式进行：一方面积极制定数字化教材及相关资源的标准体系，另一方面也开始积极推进电子书包课堂教学应用的试用研究，其中比较典型的是上海市和广东南海市两大地区的电子书包推广计划与项目。

学、查、改、练、评”等学习辅导方案，形成对学生的有效教学辅导。应该看到，这种电子书包的设计还只是初级的“辅助学习资源包”的定位，离最终实现学习者学习的个性化引导还有一定的距离。

2 系统构建的基本内容 （1）硬件配置方面

在硬件方面，电子书包与一般的笔记本或平板电脑有着显著的区别，电子书包主要是考虑到中小学的学习需求和认知特点进行定制的。它的特色主要表现在以下几个方面：第一，手势运算化。电子书包利用触控屏幕和小电笔搭配使用的方式更适合中小学学生的认知特点。只要用小电笔或者直接用手指碰屏幕上的图符或者文字，电子书包就能实现把具体的手势转化为过程控制和输入信息；第二，便携美观化。电子书包的屏幕大小多为8.9英寸，重量大多在1kg以内[4]，显示屏的分辨率在1024×600以上，内置的显示芯片为的三维图形加速显卡，具有完善的多媒体编辑与处理系统。这样一方面能够超高清晰显示图像和相关学习媒体内容，另一方面简洁美观便携极易激发学生的学习使用兴趣；第三，耐用长效化。电子书包的使用对象为中小学生，硬件的配置应该相对于传统的配置更加经久耐用，其中硬盘通过50CM防跌落试验配置的，防止轻微的震荡导致的电子书包损害[5]；第四，人性化关爱。电子书包多设置一些快捷式的功能，如“一键报警”、学习日程管理和GPS导航等。

（2）配套软件方面

电子书包中内置的各种软件资源主要是用来辅助或支持学生的认知活动和个性化发展的。根据使用目的不同，可详细划分为以下几种类型：第一，教学辅助软件。根据辅助课堂教学学科的不同又可分为多种，如英语教学过程中的“背单词软件”，数学教学过程中的“小学数学伴侣”软件等等；第二，绘图应用软件。电子书包系统内嵌的绘图软件可方便替代学习者的美术本和彩笔。如ArtRage绘图软件，它可模仿多种自然画笔，配合电子书包的手写屏幕，调动学生的动手能力和发散思维能力。第三，教育游戏软件。电子书包中的教育游戏软件与一般意义上的游戏软件不同，游戏设计根据学生的认知能力和学习年级的阶段和科目，有针对性地设置游戏，如在学习英语语音发音问题上，游戏题材主要集中

图1 数字化教与学系统的设计

1 系统构建的基本定位

目前国内外研究与教学应用的实践表明，电子书包是作为一种运用现代信息技术和教育技术而构建的面向学生个性发展的移动基础教育综合服务系统，多采用“教育内容+移动终端+网络服务平台”的模式搭建。目前，国内市场上最常见的电子书包形式是针对中小学生的学科学习辅导研发的，主要是服务于中小学生的课外辅导，通过为中小学生提供“测、 

在音节发音辨析方面，“小矮人的夹心饼干”这类游戏通过辨析单词中辅音字母组合的发音规律，帮助小矮人兄弟做一个美味的夹心饼干。益智类的教育游戏可以使学生在快乐愉悦的环境中刺激大脑的发育，寓教于乐。目前常见的教育益智类游戏包括“曼妮切水果”、“迷宫”、“拼图”等；第四，电子阅读软件。电子阅读软件种类繁多，包括有声和无声的两种，其中Foxit是一款可以打开电子课本的无声阅读软件，帮助中小学生减轻书包重量，轻松又轻便[6]。它还支持高亮、下划线、箭头、圈注等多种标记方式，学生边读边做笔记，就

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二 电子书包的系统构建

电子书包是未来智能教室中数字化教与学系统的一部分，在教学中的应用一般需与电子白板、投影仪、无线接入通道、教师机和资源伺服系统来共同构建，如下图1所示[2]。基于电子书包的数字化教学系统包括两种教学环境系统的设计，课堂教学系统和户外教学系统。电子书包的移动性可使课堂教学系统拓展到户外真实的教学生活情境中，克服固定时空的学习困难，形成“随意教室”、“随身学习”以及

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“高互动学习机制”。这主要对资源伺服器做进一步的解释，

资源伺服器是把计算处理过的有效信息通过网络的手段提供给连接伺服器和其他终端的一种系统，终端机器可快速得到所需的信息。

像纸书一样方便。评价比较好的有声阅读软件有“语音精灵”、“My Reader语音阅读器”、“声音魔法师”等，这些有声和无声的阅读软件将共同调动学生的感官，激发其学习的兴趣和好奇心；第五，信息管理软件。电子书包的信息管理软件包括个人信息管理软件和“家长监督”软件。个人信息管理软件主要是完成通讯录、日程安排、任务计划、日历、电子日记、便笺备忘、密码管理、网址收藏等诸多功能。而“家长监督”软件使家长能够远程控制学生的上网时间和浏览内容，并通过查看上网记录跟踪学生的学习情况。

（3）网络服务方面

电子书包中的网络服务功能主要是给学生提供实时的网络教学内容和其他辅助性的学习资源。并且随着电子书包技术的不断更新和发展，学习的网络服务资源完善程度将会成为衡量电子书包质量高低的重要指标。目前常见的网络服务方面主要有以下几种：第一，网络资源中心。主要是为学生提供所有资料的下载中心。比如Icox电子书包侧重于收集重点学校的考试资料，如5•3电子书包S1收录了一线科学备考《5年高考3年模拟》、《知识清单》等系列顶级教辅。这些资源帮助学生汇总了历年的考试知识，在最短时间获取最有效的信息。第二，在线学习中心。通过在线设置的网上课堂、实施答疑、在线考试、心理测评等方面，让学生和教师具有共同学习和交流的平台，使学生不仅能接触到名师的讲课，而且也能及时解决学习过程遇到的各种问题。第三，辅导教学模块。电子书包的辅导教学模块分成家庭作业和1对1家教两个功能模块。家庭作业主要是提供在线的老师布置作业、发布作业、批改作业功能，家长查看作业、作业签字等课外作业功能。而1对1家教则主要是通过提供即时通讯工具，让学生或学生家长可即时利用通讯工具与教师和学校进行一对一的沟通和交流。电子书包的网络服务是电子书包是否能够成功推广到数字化课堂教学过程中的关键点之一，只有开发强大的网络服务平台，不断满足学生和教师对数字化资源和信息的需求，培养学生驾驭信息科技问题解决的能力，才能有效地被教师、学生和家长所接受。

总之，当前电子书包的系统构建在硬件配置架构层面已不存在什么困难或障碍，但在电子书包课堂教学实际应用中还存在着明显障碍：相关配套软件或资源的缺乏。因此，当务之急是迫切需要建立起一套完整地涵盖当前中小学教育阶段所有课程内容的相关数字化课程资源系统，同时还要尽可能多地在网络上配套其他的辅助性教学资源，只有配备了相关数字化资源的电子书包才能发挥教学功效，否则就只能是一个简单的“便携电脑”。另外，电子书包进入课堂最为核心的是要考虑它对教学活动过程设计与实施的影响，最根本的是要让学生在这个工具或资源平台上实现有意义学习和深层次学习。 122  

基于主题式教学的电子书包应用模式主要包括以下五个基本的过程：第一步，创设情境，讨论主题。教师利用电子书包中大量的学科课程教学软件资源和电子书包自身所具有的网络电子资源检索系统，构建面向学生单元知识学习的数字化教学主题情境，通过服务于本节知识点单元的主题讨论来唤起学习者与教学主题相关的经验。电子书包主题资源主要包括结构化资源、主题扩展资源及绿色网络资源三大类。结构化资源为学习者学习提供了系统层次化的知识点，针对课堂的教学内容和学习者特征，提供全面反映课堂主题的教学资源。扩展性的资源是用来辅助学生对某个感兴趣的子主题进行进一步深入学习使用的，主要是用来支持学生自主探究过程中遇到困难和问题的解决。电子书包在提供结构化资源和主体扩展资源的基础上，还提供了绿色的网络资源，学生在过滤后的健康网站中寻找与主题相关的资源，既没有束缚学生基于固定资源的学习方式，还增加了学生自主学习探究的能力。另一方面教师利用电子书包重量轻、便于携带的特点，立足于真实情境中进行移动式的教学，如户外、家里或图书馆，构建讨论主题从具体到抽象阶段的过渡[8]。第二步，分组协作，确定主题。教师应用电子书包的实时监控软件，把第一步中学生围绕主题讨论的结果进行分析归纳、整理归类，确定出与学习知识单元密切相关的、可探究的不偏离教学目标的主题。同时按照不同的分类方式（兴趣或者能力）确定小组成员进行协作学习。第三步，交流讨论，共享经验。由教师指导的各学习小组在协作学习过程中对小组的主题进行交流与讨论，学习小组之间在网络教学平台中进行经验的

图2 主题式教学的电子书包应用模式

三 基于电子书包的主题式教学应用模式

电子书包作为一种新兴的教学工具，其应用效果的好坏在很大程度上取决于教学过程中教师的教学方式和学生的学习方式改变上。一方面教师要设计出能够真正促使学生主动参与主动建构的有意义学习环境，另一方面也要让学生自己能够将电子书包作为自己重要的认知工具，来改变自己的学习方式和思维方式[7]。目前，在实际教学中较为应用广泛的是基于主题式教学的电子书包应用模式，它的基本应用流程如图2所示。

探讨和互动，共享彼此的学习经验。在遇到学习障碍时，一方面可以利用电子书包的网络资源进行检索解决，另一方面也可以直接与教师交流与讨论，及时得到信息的反馈。第四步，学习总结和反思，成果呈现。各协作小组利用演讲、辩论、写报告、做作业、答复问题等方式把讨论的结果和最后的成果传到相应的网络教学平台上，呈现学习者的最终学习成果[9]。教师综合各小组的报告，提出整合性的科学概念，或是将获得的结果做综合推导，以形成结论和推导。第五步，教学评价和测试。学生通过小组成员、小组之间和教师的评价，分析自身不足和缺陷并对最终成果做客观的评价[10]。同时，教师根据教学中大多数学生出现的问题修改原先教学设计的流程，为下一轮的主题式的教学做好准备。总的说来，主题式教学的电子书包应用模式主要包括两个核心的环节：一是学生基于电子书包的主题资源检索与使用过程；二是教师有效指导下的学生基于电子书包的主题探究学习过程。前者电子书包的资源使用主要是引导学生逐渐加深资源检索的范围和深度，从而能够让学生结合电子书包中学习资源的使用培养其对资源的信息加工能力。而后者主题式探究学习过程则主要包括基于情境的问题讨论、协作的探索主题确定、交流共享经验、结果呈现与反思和教学过程性评价测试五个环节，通过这五个环节的应用主要是让学生通过讨论交流的方式来发展自己的问题解决能力。

综上所述，电子书包在我国还只是处于刚刚在经济发达地区起步状态，还没有形成系统而科学的电子书包教学应用模式。然而，电子书包作为一种未来学生学习终端设备的发展趋势，却让我们看到了未来课堂教学中学与教的方式发生变化的新突破口和新发展方向：课堂教师讲授方式由多媒体知识演示到师生观念方法交互活动再到面向学习者的个性化指导，学生学习方式由接收式知识记忆到有意义发现学习再到个性化主动意义建构发展。

_______________ 参考文献

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The Research of Construction and Instructional Application on Electronic Schoolbag System

HU Wei-Xing ZHANG Ting

Abstract:As one of important factors in the future digital classroom of teaching system, electronic schoolbag has broad prospects and value. The text based on the process analysis of development of domestic and foreign electronic schoolbag，summarized the building model of electronic schoolbag system：hardware + software + web services, and designed and implemented subject-based teaching model of electronic schoolbags. Practice has proved that characteristics of highly interactive and timely feedback of teacher guidance, all of these reflect effectively promote students' deep learning.

Keywords: electronic schoolbag; subject-based teaching; e-learning instructional resource

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收稿日期：2011年10月20日

编辑：宋树

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