［摘要］教材是“四新”人才培養(yǎng)的重要載體。文章探討了“四新”云教材建設(shè)的必要性，以需求為導(dǎo)向分析了“四新”云教材的建設(shè)內(nèi)容，提出以知識圖譜為媒介建設(shè)“四新”云教材并凝練了其特點。結(jié)合相關(guān)案例，文章介紹了云教材建設(shè)的具體方法，以期為“四新”云教材建設(shè)提供借鑒。

［關(guān)鍵詞］知識圖譜；“四新”；云教材

教材是人才培養(yǎng)的主要載體，是教育教學(xué)改革的重要展示渠道?！八男隆苯滩木邆渌季S前瞻性、技術(shù)前沿性、應(yīng)用智能化、內(nèi)容融合化等特點。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等智媒技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)教材顯然已無法滿足“四新”人才培養(yǎng)需求，相關(guān)主體轉(zhuǎn)變理念與思路全面推進“四新”教材智媒化轉(zhuǎn)型是教材未來發(fā)展的重要方向，因此，文章在智媒化背景下研究高?！八男隆痹平滩牡慕ㄔO(shè)具有重要的意義。

“四新”建設(shè)高度依賴信息化和智能化手段，注重學(xué)科交叉融合，是一項復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，“四新”教材服務(wù)于“四新”人才培養(yǎng)。那么，“四新”教材建設(shè)應(yīng)該包含什么內(nèi)容？如何融合已有的“四新”教育資源？“四新”教材應(yīng)該具備哪些特性？這些問題亟待高等院校及科研院所等學(xué)科建設(shè)相關(guān)主體深入研究探索。文章在系統(tǒng)梳理“四新”建設(shè)特征的基礎(chǔ)上，探究“四新”云教材的內(nèi)容表征、知識組織方式、教學(xué)應(yīng)用等，提出基于知識圖譜的“四新”云教材建設(shè)路徑，以期讓“四新”云教材為“四新”建設(shè)和“四新”人才培養(yǎng)提供助力。

一、“四新”云教材建設(shè)的必要性

教材是學(xué)生學(xué)習(xí)新知識的重要載體，傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材，知識更新速度慢，且內(nèi)容固化，不能夠?qū)崟r進行更新。在智媒技術(shù)飛速發(fā)展的今天，知識傳播的速度和更新的速度加快，傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材顯然已不能滿足學(xué)生快速獲取新知識的需求，而“四新”云教材借助智媒技術(shù)可以實現(xiàn)知識智能推送和檢索，能夠幫助學(xué)生快速厘清相關(guān)知識脈絡(luò)，而這點恰好是“四新”建設(shè)的基本要求。因此，“四新”云教材建設(shè)有利于“四新”建設(shè)目標(biāo)的實現(xiàn)。

2019年10月，教育部啟動一流課程建設(shè)“雙萬計劃”，即建設(shè)1萬門左右國家級一流課程和1萬門左右省級一流課程。2020年11月，教育部公布首批國家級一流本科課程認(rèn)定結(jié)果，共有5116門課程入選。前兩批共認(rèn)定10866門國家級一流本科課程。同時，各省也根據(jù)辦學(xué)需要認(rèn)定了省級層面的一流本科課程，以浙江省為例，截至2022年，浙江省已經(jīng)認(rèn)定6184門省級一流本科課程。在一流課程建設(shè)中，各門課程都儲備了大量的課件、MOOC、微課、微視頻、試題庫、案例庫等智能化教學(xué)資源，但如何對這些資源進行合理配置、有效利用，尚無成熟的研究?！八男隆比瞬诺呐囵B(yǎng)也亟須“四新”教材這一重要的教學(xué)工具。2022年，浙江高等教育學(xué)會公布浙江省普通本科高?！笆奈濉笔着鹿た啤⑿箩t(yī)科、新農(nóng)科、新文科重點教材建設(shè)立項項目，共包含745部“四新”教材，但是截至目前還沒有“四新”云教材建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)可供參考。

在高等教育“四新”建設(shè)新背景下，“四新”云教材的“智媒化”有了新變化，如智媒知識量明顯增加，學(xué)生的交互性和體驗感明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教材，這有利于知識更好地傳播和學(xué)科的交叉融合。在內(nèi)容方面，“四新”云教材應(yīng)及時整合學(xué)科前沿技術(shù)，順應(yīng)未來經(jīng)濟和社會發(fā)展的總體趨勢，促進學(xué)科之間的交叉融合。在知識服務(wù)方面，“四新”云教材要實現(xiàn)知識點的智能AI推送，并在形式上體現(xiàn)“智媒化時代”的技術(shù)特征。在資源建設(shè)方面，“四新”云教材要融合各類已有的數(shù)字化教學(xué)資源。在互動方面，“四新”云教材要體現(xiàn)全過程學(xué)習(xí)行為精準(zhǔn)跟蹤和學(xué)習(xí)過程的可追溯等特征。

“四新”建設(shè)的特征就是依賴信息化和智能化手段，針對“四新”云教材的出版，相關(guān)主體還須借助信息化和智能化的技術(shù)手段，充分利用人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)對傳統(tǒng)教材進行改造［1］。相關(guān)主體以知識圖譜為媒介建設(shè)“四新”云教材可以幫助學(xué)習(xí)者有效梳理交叉知識和跨學(xué)科知識，并有效利用智慧化教學(xué)工具，對學(xué)習(xí)成效及時進行科學(xué)的評估和評價，從而滿足“四新”建設(shè)對教材使用的前瞻性、前沿性、智媒化的需求。

二、“四新”云教材的建設(shè)內(nèi)容

云教材是一種新形態(tài)的智能立體化數(shù)字教材，以符合國家課程標(biāo)準(zhǔn)的文字以及富媒體內(nèi)容為基礎(chǔ)，按國家數(shù)字教材標(biāo)準(zhǔn)，利用云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，打包、封裝而成的教材［2］。云教材因基于智媒技術(shù)的特點與“四新”人才培養(yǎng)相契合，云教材與傳統(tǒng)教材最大的區(qū)別在于，其促進了學(xué)科交叉融合。云教材與“四新”結(jié)合形成“四新”云教材，是基于知識圖譜的新一代自適應(yīng)數(shù)字化教材，在內(nèi)容、知識服務(wù)、形式、資源建設(shè)和互動上實現(xiàn)了“智媒化”，有利于實現(xiàn)教材、課程和教學(xué)的有機融合，實現(xiàn)線上線下一體化教學(xué)，其建設(shè)內(nèi)容如下。

（一）交叉融合的知識體系

“四新”建設(shè)的主要內(nèi)容是工科、醫(yī)科、農(nóng)科、文科知識的交叉融合，其對人工智能的依賴性很高，工醫(yī)、工農(nóng)、工文中信息技術(shù)是主導(dǎo)，智媒技術(shù)是實現(xiàn)信息化的主要手段。基于這些特征，“四新”建設(shè)的知識收集、組織、傳播、創(chuàng)新、共享與評價等都將發(fā)生變化。如何進行有效的知識融合、序化和創(chuàng)新構(gòu)建知識體系是相關(guān)主體在“四新”云教材建設(shè)中不容忽視的問題。

“四新”建設(shè)強調(diào)學(xué)生知識的全面性、實用性和交叉性，這就要求學(xué)生在掌握本專業(yè)知識的同時也要學(xué)習(xí)自然科學(xué)、人文科學(xué)、社會科學(xué)等相關(guān)知識，同時還需要具備國際化的視野、跨文化的溝通能力和終身學(xué)習(xí)能力。由此，“四新”云教材的內(nèi)容需要涵蓋數(shù)、理、化、文、史、哲等知識體系。借助大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能等智媒技術(shù)，“四新”云教材能夠?qū)崿F(xiàn)跨時空、跨文化、跨地域的知識共享。

新工科側(cè)重于學(xué)科前沿技術(shù)，尤其是人工智能相關(guān)的學(xué)科交叉內(nèi)容，因此相關(guān)主體需要構(gòu)建全新的知識體系與課程體系［3］。例如：新農(nóng)科融合人工智能技術(shù)，形成智慧農(nóng)業(yè)、智慧林業(yè)、智慧漁業(yè)等，服務(wù)于鄉(xiāng)村振興和生態(tài)文明建設(shè)；新醫(yī)科注重從治療為主轉(zhuǎn)為康養(yǎng)為主的多學(xué)科和跨學(xué)科的知識交流與整合，推動“醫(yī)文、醫(yī)工、醫(yī)理、‘醫(yī)+X’交叉學(xué)科支撐的醫(yī)學(xué)教育新模式”的專業(yè)重構(gòu)和知識體系重塑；新文科建設(shè)面向國家重大需求和經(jīng)濟主戰(zhàn)場，強調(diào)哲學(xué)社會科學(xué)與馬克思主義理論和大數(shù)據(jù)、人工智能等學(xué)科深度交叉融合，包括工科與文科融合、醫(yī)科與文科融合、農(nóng)科與文科融合。

（二）問題和人本導(dǎo)向的知識內(nèi)容

教材是“四新”人才培養(yǎng)的重要載體，以學(xué)生為中心的“四新”云教材應(yīng)該包括哪些內(nèi)容才能滿足學(xué)生對交叉學(xué)科知識的自適應(yīng)學(xué)習(xí)需求是一個新課題?！耙詫W(xué)生為中心”要求“四新”云教材的內(nèi)容必須緊扣時代和社會的需求，能夠有效幫助學(xué)生開展探索性、實踐性和創(chuàng)新性的學(xué)習(xí)活動，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中打破學(xué)科專業(yè)的壁壘，成為交叉人才和拔尖創(chuàng)新人才。

現(xiàn)代知識以問題為導(dǎo)向，是在應(yīng)用情境中產(chǎn)生的。事實上，“四新”建設(shè)在問題導(dǎo)向和應(yīng)用情境下已經(jīng)有著廣泛的交集，如：新工科的前沿技術(shù)應(yīng)用問題以及工業(yè)生產(chǎn)中的生態(tài)、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展問題等涉及工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵問題；新醫(yī)科中手術(shù)機器人、智能家庭醫(yī)生等涉及倫理的問題；新農(nóng)科中智能農(nóng)業(yè)的新技術(shù)問題等。新工科與新農(nóng)科面向科技前沿，在智慧農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)智能裝備等領(lǐng)域難分彼此；新農(nóng)科與新文科面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場，在休閑農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學(xué)、森林康養(yǎng)與鄉(xiāng)村旅游等領(lǐng)域聯(lián)系緊密；新醫(yī)科與新文科在生命倫理學(xué)、健康管理、醫(yī)院管理、人文醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域息息相關(guān)；新醫(yī)科與新工科在人工智能與健康大數(shù)據(jù)應(yīng)用、智能醫(yī)學(xué)診療、康復(fù)智能器具等領(lǐng)域展開緊密合作。

（三）課程思政融入課程內(nèi)容

教材的建設(shè)必須要體現(xiàn)黨和國家的教育方針。黨的二十大報告提出“加強教材建設(shè)和管理”，這是黨的代表大會報告首次對教材工作作出明確指示，表明了教材建設(shè)國家事權(quán)的重要屬性［4］。教育部要求教材必須貫穿于人才培養(yǎng)的全過程，課程思政必須要進教材。對高等學(xué)校而言，教材的編寫、遴選和使用本身就是課程思政內(nèi)容的一部分，因而在教材的編寫過程中，相關(guān)主體必須融入課程思政內(nèi)容?！八男隆痹平滩牡奶攸c是“智媒化”，相關(guān)主體要立足科技創(chuàng)新，注重學(xué)科交叉融合的內(nèi)容，構(gòu)建科學(xué)合理的課程思政體系。因此，“四新”云教材的內(nèi)容除了課程知識，還必須包含能夠幫助學(xué)生樹立科學(xué)觀，塑造正確的世界觀、人生觀、價值觀的內(nèi)容。

三、“四新”云教材知識邏輯梳理路徑

“四新”基于信息化、智能化和學(xué)科交叉的特性，為學(xué)習(xí)者提供了海量的學(xué)習(xí)資源，這些資源具有知識點多且分布廣泛、理論抽象性強、實踐應(yīng)用廣泛、前瞻性高以及涉及知識面廣等特點。但同時，多樣化的學(xué)習(xí)資源使學(xué)習(xí)者在選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方式以及如何快速獲取所需知識等方面面臨一定的挑戰(zhàn)。《教育部辦公廳關(guān)于組織開展戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域“十四五”高等教育教材體系建設(shè)工作的通知》指出，要編制專業(yè)核心教材知識圖譜。知識圖譜可以將碎片化、分散式的教育資源與相關(guān)實體關(guān)聯(lián)，并構(gòu)建一張巨大的語義網(wǎng)絡(luò)，具體知識點的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系包括整部、屬種、遞進、依賴、共生、互斥等，相關(guān)主體借助知識圖譜將這種邏輯關(guān)系進行可視化呈現(xiàn)，可以幫助學(xué)習(xí)者快速有效地選擇和判斷學(xué)習(xí)內(nèi)容，厘清學(xué)習(xí)思路。這種知識的組織方式有助于“四新”云教材知識邏輯的梳理。

知識圖譜構(gòu)建的核心原始語料，以及基于這些原始語料形成的知識圖譜的云資源包，可以作為“四新”云教材的智能化教學(xué)資源，如MOOC微視頻、相關(guān)電子教材資源等。相關(guān)主體將這些資源進行合理的整合、利用，不僅改變了數(shù)字內(nèi)容的呈現(xiàn)方式，而且豐富了教材內(nèi)容。基于知識圖譜的云教材知識獲取顯然符合“四新”的知識點多、知識交叉、智能化和信息化的特點。

四、“四新”云教材的特性

“四新”云教材以學(xué)習(xí)者為中心，以實現(xiàn)泛在學(xué)習(xí)、智慧推送、立體交互、全程跟蹤、過程可溯為目標(biāo)，能夠滿足學(xué)生移動、自主、沉浸式的學(xué)習(xí)需求?；谥R圖譜的“四新”云教材具有以下十個特性。

第一，系統(tǒng)性?；谥R圖譜的“四新”云教材知識體系是一個系統(tǒng)性的結(jié)構(gòu)，它把相關(guān)知識按邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系組織起來，使學(xué)習(xí)者能夠更好地基于自身的知識掌握程度進行系統(tǒng)性的自適應(yīng)學(xué)習(xí)。

第二，完整性。基于知識圖譜的“四新”云教材知識體系除了包括課程本身的知識，還包括交叉學(xué)科知識，是一種完整的交叉知識體系，能夠方便學(xué)習(xí)者全方位地理解和掌握知識性內(nèi)容。

第三，可視性?；谥R圖譜構(gòu)建的可視化的“四新”云教材知識體系結(jié)構(gòu)，包括能力層、問題層、知識層、教學(xué)資源層，其中每個知識點的知識點畫像、知識點學(xué)習(xí)路徑、知識點詳細(xì)信息都能以可視化的方式呈現(xiàn)。

第四，多元性?；谥R圖譜的“四新”云教材提供包括知識圖譜搜索、知識漫游、知識管理、學(xué)生掌握度分析等AI課程基礎(chǔ)應(yīng)用。

第五，可拓展性?；谥R圖譜的“四新”云教材知識體系應(yīng)具有可拓展性，知識圖譜的構(gòu)建方式?jīng)Q定了當(dāng)知識體系形成某細(xì)分領(lǐng)域知識圖譜后可在此領(lǐng)域內(nèi)快速拓展；知識抽取具有遞進性，依賴上下層之間的邏輯關(guān)系，因而，不同領(lǐng)域間的知識圖譜也具有一定的拓展性。

第六，可交互性?；谥R圖譜的“四新”云教材應(yīng)該便于學(xué)生開展交互式學(xué)習(xí)，“四新”云教材除了包含MOOC、微課、微視頻等智能化教學(xué)資源，還包括習(xí)題庫、案例庫和測試題庫?！八男隆痹平滩膶⒔虒W(xué)內(nèi)容與練習(xí)、測試等設(shè)置在一個場景中，能夠助力學(xué)生實現(xiàn)高效交互學(xué)習(xí)。

第七，可記憶性?；谥R圖譜的“四新”云教材知識體系應(yīng)該具有可記憶性?！八男隆痹平滩慕柚R圖譜，可以精確、完整地記錄學(xué)生學(xué)習(xí)的點觸行為，并在云端形成學(xué)習(xí)行為軌跡，通過大數(shù)據(jù)智能分析形成智能學(xué)習(xí)報告。

第八，可解釋性?；谥R圖譜的“四新”云教材知識體系應(yīng)該具有可解釋性。“四新”云教材具有完整的知識結(jié)構(gòu)和體系，可以彌補機器學(xué)習(xí)的不足，與傳統(tǒng)教材不同，其能夠?qū)W(xué)習(xí)者的問題與已有的答案相連接，為學(xué)習(xí)者提供解釋性的信息來源。

第九，可推理性。與傳統(tǒng)教材相比，基于知識圖譜的“四新”云教材的目錄是可視化的知識域的映射地圖，映射地圖節(jié)點之間的邏輯關(guān)系能夠體現(xiàn)知識點之間的演進過程，各節(jié)點通過人工智能的決策判斷，推送相關(guān)的知識。

第十，可實踐性?；谥R圖譜的“四新”云教材知識體系應(yīng)該具有可實踐性，通過圖譜推送和路徑推薦幫助學(xué)習(xí)者系統(tǒng)梳理課程的理論知識，通過智媒技術(shù)手段培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的實踐能力。

五、“四新”云教材建設(shè)實例

文章以工程材料與成形技術(shù)課程為例，探究“四新”云教材的建設(shè)方法。

（一）教材定位

工程材料與成形技術(shù)是機械設(shè)計專業(yè)最重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，一般開設(shè)在大學(xué)一年級，是機械設(shè)計專業(yè)本科生初次接觸專業(yè)知識的入門課，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可能存在專業(yè)知識和實踐能力不足的問題。這要求該課程的云教材內(nèi)容必須做到理論與實踐相結(jié)合，體現(xiàn)云教材的綜合性、應(yīng)用性與實踐性。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)主體確定了該課程云教材的定位是培養(yǎng)機械設(shè)計專業(yè)本科生掌握工程材料的基礎(chǔ)知識，能夠根據(jù)材料的不同性能選擇和用好材料，教材適用于培養(yǎng)高技術(shù)應(yīng)用型人才的應(yīng)用型本科高校。

（二）內(nèi)容的選取與呈現(xiàn)

工程材料與成形技術(shù)課程云教材涉及機械、材料、冶金三個一級交叉學(xué)科，包括認(rèn)知模塊、實踐模塊和拓展模塊。其中：認(rèn)知模塊包括工程材料的基礎(chǔ)知識、金屬和非金屬材料的應(yīng)用；實踐模塊包括鑄造、鍛壓、焊接等成形工藝，以及一系列材料綜合應(yīng)用的分析計算和與之有關(guān)的數(shù)學(xué)、力學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)、控制學(xué)等方面的基礎(chǔ)知識；拓展模塊包括拓展項目和競賽等實踐。工程材料與成形技術(shù)課程云教材內(nèi)容主要是認(rèn)知模塊和實踐模塊方面的內(nèi)容，其實現(xiàn)了科技與人文的融合，將理論知識中蘊含的哲學(xué)認(rèn)識論和方法論、價值觀、科學(xué)觀、美學(xué)等要素，以及科學(xué)精神融進教材。在紙質(zhì)版教材出版中，相關(guān)主體設(shè)置了13個章節(jié)，內(nèi)容雖然經(jīng)過了刪減，但是篇幅依然較長。工程材料與成形技術(shù)課程云教材采用了兩種結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)方式：一種是原有紙質(zhì)教材的知識點和結(jié)構(gòu)框架，使教材的主干更為簡練，知識結(jié)構(gòu)更為清晰；另一種是以知識圖譜的方式實現(xiàn)教材的立體化構(gòu)建、多角度呈現(xiàn)、多媒體融合，體現(xiàn)知識點的邏輯性與結(jié)構(gòu)性。為了便于知識圖譜的呈現(xiàn)，相關(guān)主體將13個章節(jié)分成了認(rèn)知模塊、實踐模塊和拓展模塊，各模塊按知識圖譜的邏輯關(guān)系進行設(shè)置，最終形成了知材、懂材、用材的知識體系。同時，工程材料與成形技術(shù)課程云教材融合了虛擬仿真內(nèi)容，增加了知識點互動性習(xí)題數(shù)量，設(shè)置了較多的交互式內(nèi)容，有利于學(xué)生導(dǎo)航式自適應(yīng)學(xué)習(xí)的開展。

（三）智能化資源的整合和利用

工程材料與成形技術(shù)課程的外部資源包括1門國家級一流課程、2個國家級虛擬仿真實驗項目，引用國家級一流MOOC課程資源14個，國家虛擬仿真資源3個。其內(nèi)部資源包括自建省級一流課程工程材料與成形技術(shù)MOOC教學(xué)資源和MOOC微視頻62個、試題364道、隨堂測試題145道、案例37個、非視頻資源142個、拓展資源62個、期末題庫242道等。自建工程材料與成形技術(shù)知識圖譜資源共100個知識點、230個教學(xué)資源、視頻動畫86個、PPT課件48個，其他各類資源96個；自建工程材料與成形技術(shù)SPOC個性化學(xué)習(xí)資源共232個。工程材料與成形技術(shù)的MOOC、知識圖譜和SPOC數(shù)據(jù)互通，MOOC和SPOC中鏈接知識圖譜，知識圖譜智能配送知識點相關(guān)資源約1萬余個。在工程材料與成形技術(shù)課程云教材編寫中，相關(guān)主體將這些教學(xué)資源依據(jù)知識圖譜的邏輯關(guān)系進行合理配置、無痕融入，能夠豐富教材內(nèi)容。學(xué)生以知識圖譜為導(dǎo)航，通過頭腦風(fēng)暴、案例分析、形象化的虛擬仿真等多種交互手段，能夠?qū)崿F(xiàn)高效學(xué)習(xí)。

六、結(jié)語

“四新”建設(shè)是我國為了應(yīng)對未來新一輪科技和信息技術(shù)革命的必然選擇，“四新”云教材作為知識的載體，必然在“四新”建設(shè)及其高層次人才培養(yǎng)中起到關(guān)鍵作用。目前，“四新”云教材的編寫和出版尚在探索和完善中，還沒有形成標(biāo)準(zhǔn)，但在“四新”云教材的建設(shè)過程中，相關(guān)主體必須要擁抱智能時代，通過應(yīng)用智媒技術(shù)加快教材的數(shù)字化轉(zhuǎn)型?！笆奈濉逼陂g，“四新”建設(shè)仍將是高等教育的重點內(nèi)容，相關(guān)主體通過知識圖譜將教材、課程、教學(xué)有機融合，能更高效地服務(wù)于我國的“四新”人才培養(yǎng)。

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