郭文革 黃榮懷 王宏宇 賈藝琛

【摘要】

2020年的大規(guī)模在線教育實驗，大大加快了中國教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的步伐。隨著“十四五”建設(shè)的開局，教育部發(fā)文推動“教育新基建”建設(shè)，高教司則啟動了“新興領(lǐng)域教材研究與實踐項目”，“基于知識圖譜的新型教材建設(shè)”就是其中的一項。為了厘清“基于知識圖譜的新型教材”的概念內(nèi)涵，明確其在教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動中的地位和作用，本文從數(shù)字新基建對知識生產(chǎn)和人類文明發(fā)展的影響、歷史上的教育“基礎(chǔ)設(shè)施”與教材形態(tài)的變革、數(shù)字媒介環(huán)境下教材形態(tài)變革的典型案例分析三個方面展開研究。研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)字“新基建”是推動人類文明躍遷式發(fā)展的主要因素。歷史上教育“新基建”的變革，使教材形式發(fā)生了從吟誦史詩、手工抄本到印刷教科書的變革。進入信息時代以來，人工智能研究者一直致力于創(chuàng)建一套知識生產(chǎn)的“數(shù)字‘新工具”，知識圖譜就是目前發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的一種知識表達和處理工具。綜合以上分析，本文從內(nèi)容表征、知識組織方式、教學應(yīng)用等方面提出了一個基于知識圖譜的新型教材的描述性定義。文章最后指出，基于知識圖譜的新型教材，是培養(yǎng)具有交叉學科視野和問題解決能力的新型人才、推動學科交叉融合、支持教育高質(zhì)量發(fā)展的一項基礎(chǔ)樞紐工程。

【關(guān)鍵詞】? 教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動;教育新基建;人工智能;知識圖譜;知識表征;新型教材;元宇宙;數(shù)字教學法

【中圖分類號】? ?G423.23? ? ? ? ?【文獻標識碼】? A? ? ? ?【文章編號】? 1009-458x（2022）4-0001-09

一、引言

2020年的大規(guī)模在線教育實驗，大大加快了中國教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的步伐。隨著“十四五”建設(shè)的開局，2021年教育部頒發(fā)了一系列文件，為中國教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型謀篇布局。2021年7月，教育部等六部委發(fā)布了《關(guān)于推進教育新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系的指導(dǎo)意見》，突出強調(diào)了“教育新基建”對高質(zhì)量教育發(fā)展的支撐作用。同年10月27日，教育部高教司發(fā)布《關(guān)于公布新興領(lǐng)域教材研究與實踐項目的通知》，共立項41個項目，其中39項是關(guān)于人工智能、集成電路等專業(yè)領(lǐng)域新型教材建設(shè)的，另設(shè)兩項綜合課題，“基于知識圖譜的新型教材研究與實踐”就是其中一項。通知強調(diào)“要盡銳出戰(zhàn)，推動教育教學方法技術(shù)的升級改造”。顯然，新型教材建設(shè)是“十四五”期間高等教育領(lǐng)域教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動的一項重要建設(shè)內(nèi)容。

為什么要開展“基于知識圖譜的新型教材研究”？新型教材建設(shè)在中國教育未來發(fā)展中將發(fā)揮什么樣的作用？本文將從數(shù)字“新基建”對不同產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的影響路徑、歷史上的教育“基礎(chǔ)設(shè)施”與教材形態(tài)的變革、數(shù)字媒介環(huán)境下教材形態(tài)變革的典型案例分析三個方面，探討教育新基建對教材變革的影響，描述基于知識圖譜的新型教材的主要特征和作用。

二、數(shù)字“新基建”對不同產(chǎn)業(yè)

轉(zhuǎn)型升級的影響路徑

數(shù)字“新基建”不同于以“鐵公雞”為代表的“老基建”，它指的是以5G、云計算、數(shù)據(jù)中心和人工智能為代表的數(shù)字新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。數(shù)字“新基建”對衣食住行類行業(yè)和知識產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，有著不同的影響邏輯。對前者而言，數(shù)字“新基建”通過改變信息獲取的“交易成本”，推動衣食住行等傳統(tǒng)行業(yè)組織結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級;對后者而言，數(shù)字“新基建”不僅會改變知識的流通方式，還將從根本上改變知識的生產(chǎn)工具，帶來全新的知識表達、組織和傳播模式。

1. 數(shù)字“新基建”對物資資料生產(chǎn)、流通的影響

按照經(jīng)濟學家R.H.科斯（Coase， 1960）提出的“交易成本”理論，數(shù)字“新基建”通過改變原有的企業(yè)、個人獲取信息的“交易成本”，推動傳統(tǒng)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。從實體商場零售業(yè)到網(wǎng)絡(luò)電商平臺的變革，就是對“交易成本”理論最好的詮釋。

在電子商務(wù)出現(xiàn)以前，消費者只能通過瀏覽（逛）本地店鋪擺放的實物來獲取“商品信息”，并在這個“信息”范圍內(nèi)通過“貨比三家”，做出個人的消費決策。電子商務(wù)出現(xiàn)以后，消費者一邊面對著本地店鋪有限的實物商品，一邊瀏覽著手機APP上來自世界各地、琳瑯滿目的商品信息，當可以“貨比萬家”的時候，其購物行為自然地就從本地店鋪轉(zhuǎn)向了電商平臺（如圖1所示）。

無數(shù)個消費者分散的、個人的決策匯集在一起，就出現(xiàn)了消費人流從實體店到網(wǎng)絡(luò)電商平臺的轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致大批實體店鋪的倒閉和平臺消費的繁榮，并催生了第三方支付、物流業(yè)、基于大數(shù)據(jù)的金融信貸等新興行業(yè)的誕生，帶來了零售業(yè)商業(yè)模式的變革。

“交易成本”不僅改變了商品零售中的個人選擇，也為企業(yè)家提供了在全球范圍內(nèi)采集生產(chǎn)要素、組織生產(chǎn)的選擇機會。他們借助ERP系統(tǒng)和柔性生產(chǎn)線，重構(gòu)了零配件采購、物料分發(fā)、組裝和銷售的信息流、資金流和物流，使同一家工廠可以代工生產(chǎn)不同品牌、不同品類的商品，出現(xiàn)了像富士康、比亞迪這樣的超級工廠。企業(yè)家總是尋找資金、物料、勞動力、物流的價格洼地組織生產(chǎn)，以降低生產(chǎn)成本，提高收益率，因此導(dǎo)致了制造業(yè)在全球的重新布局。

但需要注意的是，數(shù)字“新基建”并沒有改變物資產(chǎn)品的生產(chǎn)本身。服裝生產(chǎn)還是離不開衣料和縫紉機;食品雖然可以配送到家，但糧食還是在地里長、在廚房里加工的;2020年疫情期間，雖然教育、娛樂等都轉(zhuǎn)移到了網(wǎng)絡(luò)空間，但國際海運的價格卻增長了5～10倍。信息可以在網(wǎng)上傳輸，但貨物還是要依靠海船來運輸，所以“元宇宙”的虛實融合是這一理念下最不靠譜的噱頭。對于這類與實物生產(chǎn)、運輸相關(guān)的行業(yè)來說，數(shù)字“新基建”主要還是通過改變信息獲取的“交易成本”為個人消費、企業(yè)生產(chǎn)增加了更多的選擇機會。這種人的選擇的匯集，導(dǎo)致了舊模式的消亡和新模式的誕生，從而推動了傳統(tǒng)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。

2. 數(shù)字“新基建”對知識產(chǎn)業(yè)帶來的變革

數(shù)字“新基建”對教育和知識產(chǎn)業(yè)的影響比較特殊，它不僅影響知識產(chǎn)品的銷售和流通，還是知識產(chǎn)品的生產(chǎn)工具，最終將改變知識產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)方式和產(chǎn)品形態(tài)。以亞馬遜為例，早期它只是一個二手紙質(zhì)圖書的“電商”交易平臺，Kindle出現(xiàn)以后進一步發(fā)展成了“數(shù)字內(nèi)容出版”平臺，讀者付費后可以自己從亞馬遜網(wǎng)站上下載一個“數(shù)字文件”，成為自助出版流程的組成部分。隨著短視頻應(yīng)用的發(fā)展，Tiktok、Bilibili、YouTube和Netflix等平臺已經(jīng)成為新的內(nèi)容制作、分享和發(fā)布的平臺。未來，隨著“元宇宙”的發(fā)展，還可能出現(xiàn)VR、游戲等制作、應(yīng)用平臺。綜上所述，數(shù)字“新基建”不僅改變了知識產(chǎn)品的銷售和流通方式，還將改變知識生產(chǎn)本身和知識產(chǎn)品的形態(tài)。

從人類認知和知識社會學的角度來看，數(shù)字“新基建”將從認知表征、數(shù)據(jù)采集和研究范式、知識表達與編排等幾個方面，推動知識產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，為未來教育高質(zhì)量發(fā)展、為改革教學模式、推進教育公平提供支撐。

（1）表征。人類的認知客體（無論自然現(xiàn)象還是社會事件）都是不能“言說”的。大自然從不說話、不言明“事實”。社會事件中的個體不斷發(fā)出自己的聲音，但作為整體的“社會事件”同樣不說話、不言明“事實”（沃爾特·翁， 2008， p.55）。因此，人類為了認知“真實”的自然和社會現(xiàn)象，必須使用某種媒介技術(shù)來“表征”認知對象，表征是人類認知的起點。西方傳統(tǒng)哲學認識論一直無視媒介技術(shù)在人類認知中的這一決定性作用，德國媒介哲學家弗里德里?！せ乩眨?010）對此提出過尖銳的批評。

（2）數(shù)據(jù)采集和研究范式。知識是人類協(xié)作的產(chǎn)物。每一次媒介技術(shù)變革都“使科學數(shù)據(jù)的采集建立在一個全新的基礎(chǔ)上”（愛森斯坦， 2010， p. 234），“新基建”擴大了數(shù)據(jù)采集的范圍和數(shù)量，帶來了學術(shù)研究的范式革命。

（3）知識表達、編排和組織。在人類創(chuàng)造的“人造物”中，最復(fù)雜的就是人類知識體系。人類教育和學習面臨的根本挑戰(zhàn)，就是有限的個人經(jīng)驗和浩瀚的人類知識之間的矛盾（如圖2所示）。

沒有一個人能夠掌握全部的人類知識。反過來，沒有人認知的知識也會“死去”，變成無意義的天書符號。在任何時代，形成合理的專業(yè)分工以最有效地傳承知識、運用知識，都是知識行業(yè)的一大難題。而每一次新技術(shù)的出現(xiàn)，都會導(dǎo)致對舊知識體系的重新表征、整理、分類和編排，進而打破原有的知識分工狀況，形成新的專業(yè)分工和課程體系。通過新技術(shù)對舊知識的重新梳理，推動人類文明的發(fā)展。

3. 數(shù)字“新基建”與人類文明發(fā)展

西方歷史上兩次文明的躍遷式變革，都正好處在新舊媒介技術(shù)的交替時期。所謂文明的“復(fù)興”，本質(zhì)上是利用新媒介技術(shù)對舊知識體系的一種系統(tǒng)的搜集、整理、重構(gòu)和發(fā)展（如圖3所示）。

（1）古希臘、羅馬文明出現(xiàn)在從口傳到文字書寫的技術(shù)變革中。希臘人利用莎草紙和字母文字等“新基建”，采用文法、修辭和邏輯等從事知識勞動的“技藝”，把地中海周邊世界的口頭傳說和早期文明搜集在一起，進行了系統(tǒng)的翻譯、?？薄⒄砗图庸?，創(chuàng)建了古希臘、古羅馬文明的知識體系。

（2）15世紀中葉古登堡印刷機發(fā)明以后，歐洲人借助印刷技術(shù)“新基建”，對上千年積累的手稿和大航海運動中從世界各地搜集的人類知識進行了又一次系統(tǒng)的翻譯、?？?、整理和加工，開創(chuàng)了以“科學”為代表的現(xiàn)代文明知識體系。所謂歐洲的文藝復(fù)興，其實并非舊文明的重新復(fù)活，而是站在人類文明新的制高點上對全人類知識的一次搜集、整理和重構(gòu)。

21世紀的數(shù)字“新基建”，帶來了一套全新的知識表征、生產(chǎn)和編排的“新工具”。利用新工具對過往全部人類文明進行重新的表征、處理和重新組織，將會帶領(lǐng)人類文明進入一種全新形態(tài)。

三、歷史上的教育“基礎(chǔ)設(shè)施”與

教材形態(tài)的變革

在明確了數(shù)字“新基建”對知識生產(chǎn)、文明發(fā)展的推動作用后，本文進一步聚焦分析從口頭語言、手工抄寫一直到印刷技術(shù)的變革中，廣義的教材形態(tài)和教學方式都發(fā)生了哪些變革，為下一步基于知識圖譜新型教材建設(shè)尋找思路和方向。

1. 口傳媒介“基建”下的教材與教學

孔子和蘇格拉底都采用口頭對話開展教學?？趥髅浇榧夹g(shù)以人的喉嚨發(fā)出來的、不同頻率的音節(jié)作為表達“符號”，以人腦的記憶作為記錄載體，依靠吟誦詩人的唱作表演來傳播內(nèi)容。{口語符號、記憶、演唱}就是最早的教育“技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施”。

口傳和記憶作為一種知識表達和傳播機制，最大的缺點是遺忘。為了避免遺忘，口語時代的人采用富有韻律的套語、箴言等作為表征和修辭的手段，韻律其實是一種輔助記憶的手段。吟誦史詩就是口語時代表征、編排和組織思想的“技藝”（Art）。荷馬就是依靠一些固定的、反復(fù)使用的套語來“編織詩歌”（翁， 2008， p.16）。當時“整個口語知識界或思想界都依靠這樣的套語來構(gòu)建思想”（翁， 2008， p.17）。在口傳、記憶的知識生產(chǎn)機制下，人類“數(shù)據(jù)采集”的范圍局限于本地區(qū)域，人們的見識也主要局限在“本地知識（Local Knowledge）”的范圍。

吟誦詩歌就是口傳時代的“教材”，古希臘人就是通過觀賞吟誦詩人的表演來學習自然、社會習俗等“知識”的?？趥魇吩娫趥鞒羞^程中可能遭遇無意識的遺忘和有意識的篡改，是一種不可靠的“知識生產(chǎn)”模式。因此，口傳時代流傳下來的人類文明遺產(chǎn)就是《荷馬史詩》《圣經(jīng)》等充滿怪誕的神話傳說的吟誦史詩——一串高低起伏、抑揚頓挫的“聲音流”。

2. 手工書寫“新基建”下的教材與教學

公元前9世紀～公元前8世紀，希臘人迎來了人類歷史上第一次信息技術(shù)革命——以希臘字母作為表達符號，用埃及莎草紙作為書寫載體，依靠抄書匠手工抄寫來復(fù)制和“出版”圖書。{文字、莎草紙、手工抄寫}就成了希臘人的教育“新基建”。

處于書寫文明開端的希臘哲學家們，并沒有一套現(xiàn)成的定義和術(shù)語，用來表征自然和社會現(xiàn)象。他們首要的工作就是創(chuàng)造一套概念體系，作為表征、探究知識的“工具”。蘇格拉底最早給事物下定義（柏拉圖， 2020， p.617， p.657）。柏拉圖（2020， p.639）第一個采用“對話錄”的書寫文體。亞里士多德（2019）在《工具論》中系統(tǒng)地探討了概念、本體、謂詞、推理的邏輯等書面表達規(guī)范體系。希臘哲學家創(chuàng)造的概念體系和書寫規(guī)范成為后世知識分子從事知識生產(chǎn)勞動必須掌握的手工“技藝”。

文字把分散在各地的口頭傳說記錄下來，匯集在一起，催生了最早的學術(shù)研究“范式”?！皻v史學之父”希羅多德在多年的游歷中，用希臘字母把與僧侶的對話、聽到的口傳故事等“寫”在莎草紙上，匯集了來自埃及、小亞細亞、波斯和希臘城邦的多種區(qū)域性的傳說故事。晚年回到家鄉(xiāng)后，他把這些記錄拿出來“反復(fù)閱讀”，對素材進行比較甄別和相互拼接，撰寫了《希波戰(zhàn)爭史》，開創(chuàng)了歷史研究的“范式”。

借助這種新的知識生產(chǎn)工具，亞里士多德組織了人類歷史上第一次大規(guī)模的學術(shù)研究活動。他派1，000個年輕人，帶著昂貴的莎草紙到“世界”各地去搜集研究資料。當這1，000個年輕人搜集的記錄擺在亞里士多德面前的時候，他成為人類歷史上第一個面對 “知識爆炸”的人?！豆ぞ哒摗泛芸赡芫褪撬笇?dǎo)青年人從事學術(shù)研究的“研究方法”手冊。

亞歷山大大帝去世以后，在公元前3世紀～公元前1世紀，托勒密王朝在埃及的亞歷山大城建造了亞歷山大圖書館和博學園。幾代國王通過購買、搶奪、騙取等各種方式搜盡天下圖書，網(wǎng)羅天下優(yōu)秀學者，對搜集到的早期人類文明的材料，進行了系統(tǒng)的整理、?？?、抄寫、出版，建立了古代人類知識的目錄，創(chuàng)造了古希臘、羅馬的輝煌文明（阿巴迪， 1996）。阿基米德和蓋倫等世界各地的學者紛紛奔赴亞歷山大城，學習知識，開展研究。

然而，由于書寫材料稀缺，手工抄寫圖書出版效率低，手工抄寫時代實際上一直處于“半口語+半書寫”的傳播狀態(tài)下，圖書不足、日常生活中對口語交流的倚重，影響了中世紀的教材和教學方式。中世紀文理學校的修辭教學一直非常重視“記憶”“演講”技能的訓(xùn)練。中世紀大學也同樣倚重口頭對話和辯論（勒戈夫， 1996， pp.82-85）。中世紀學校的教材以選編的“句子、箴言和警句集”（Ong， 1961）、帶有注釋的羅馬法《摘要》（高仰光， 2019， pp.186-216）等小冊子為主，根本沒有標準化印刷的教材。由于缺乏內(nèi)容一致、數(shù)量充足的教科書，中世紀學?！叭狈Ω鶕?jù)題材難易程度來編排課程的分級制度，各種題材同時教授、學生年齡混雜不一和學生自由選課”（波茲曼， 2004， p.20）。

3. 印刷“新基建”與拉米斯教材范式

1453年，古登堡印刷機的發(fā)明將歐洲帶入了印刷技術(shù)時代。印刷技術(shù)采用字母文字、數(shù)字、精準復(fù)制的圖畫等作為“表征”符號，采用人造紙作為書寫載體;用印刷機大批量、精確地復(fù)制內(nèi)容。{文字/數(shù)字/圖畫、人造紙、印刷機}構(gòu)成了印刷技術(shù)時代的教育“新基建”。

從15世紀中葉到17世紀，是人類知識體系從中世紀邁向現(xiàn)代社會的變革時期。今天習以為常的詞典、統(tǒng)計年鑒、復(fù)式記賬法等工具書，地圖、解剖圖等精準印刷的圖書，算術(shù)、方程式等計算內(nèi)容的普及教育，報紙和期刊等連續(xù)出版物，以及標準化的教科書等，都是在這一時期出現(xiàn)或者得到大面積推廣應(yīng)用的。作為現(xiàn)代學校教育制度標志的“教學大綱、班級、課程、學科、教學法”等一系列詞匯，也是在1450～1650年間出現(xiàn)的（Hamilton， 2003）。

在印刷技術(shù)“新基建”的基礎(chǔ)上，知識表征的文法和修辭、知識生產(chǎn)和加工方式以及教材的編排方式和教學等都發(fā)生了一場革命性的變革。

（1）精準的書面表達與新工具、新方法的出現(xiàn)

印刷機可以精準地復(fù)制文字、地圖、解剖圖等，于是字典、地圖、解剖圖這種“精密的科學生活的載體”變成了一種日常使用的表征工具，推動了近代天文學、地理學、解剖學、博物學的發(fā)展。亞里士多德的物理學、博物學等舊知識被拋棄，他提出的那一套表征、生產(chǎn)和傳播知識的“工具”方法也受到歐洲人文主義哲學家們的尖銳批評。培根（2018）針對性地撰寫了《新工具》，笛卡爾（2020）出版了《談?wù)劮椒ā罚▏宋闹髁x哲學家彼得·拉米斯則提出了適合所有學科的教材編寫范式（Ong， 1961），逐漸構(gòu)建了一套基于印刷技術(shù)“新基建”的知識表征、處理和組織的新工具、新方法。

由于印刷出版的圖書包含越來越多的方程式、圖式、表格、地圖解剖圖和博物圖，這些新知識不能通過中世紀的口語講授或辯論來傳遞，“唯有靜默地掃描書面講解”才能夠理解和吸收（愛森斯坦， 2010， p. 335）。技術(shù)推動的社會發(fā)展，需要更多具有讀、寫能力的新型人才。

在印刷術(shù)發(fā)明100年以后，標準化的地圖建立起統(tǒng)一的空間框架，統(tǒng)一印制的歷史紀年表建立了統(tǒng)一的時間框架（愛森斯坦， 2010， p.185）、精準印刷的字典統(tǒng)一了日常生活中常用的詞匯，它們不僅是印刷時代“新”出現(xiàn)的常用工具書，也塑造了現(xiàn)代生活的時間、空間、日常用語等認知坐標。

（2）“看不見的”的印刷信息網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了新的知識勞動分工機制，推動了現(xiàn)代科學研究的發(fā)展

為了給印刷機尋找“內(nèi)容（食糧）”，印刷商四處挖掘手工抄寫的手稿，上千年積累的抄寫錯誤噴涌而出。另外，隨著15世紀末開始的“大航海運動”的發(fā)展，歐洲的水手和傳教士不僅帶回了世界各地的物種和金銀財寶，還帶回了世界各地的自然地理、哲學、迷信等各類數(shù)據(jù)和思想文化資源。這兩股知識的洪流源源不斷地流入歐洲各地的印刷作坊。

為了應(yīng)對這場史無前例的“知識爆炸”，?？薄⒄磉@些相互矛盾的內(nèi)容，印刷所匯集了各路人才。開普勒、伊拉斯謨、拉伯雷、維薩里等文藝復(fù)興時代的偉大學者親自參加了圖書?？?、編輯和印刷工作。魯本斯、提香工作坊為印刷書設(shè)計插圖;牧師/修士，神學、法學和醫(yī)學教授等也投身印刷所，承擔編輯、校對和出版的工作。印刷所成為當時歐洲的文化中心、信息中心和研究中心。于是，在印刷機發(fā)明100年以后，手抄書時代遺留下來的亂麻一般的歷史資料才清理出頭緒，新知識世界的圖像開始進入人們的眼簾（愛森斯坦， 2010， p. 200）。

哥白尼、開普勒、伽利略、牛頓等科學天才，不用四處游歷，坐在書齋里就搜集齊了從古至今的天文資料、星表和數(shù)學書，他們用“對數(shù)表”和三角函數(shù)等數(shù)學語言作為研究天文學和自然世界的工具。他們站在“人類文明之巔”思考和創(chuàng)新了人類對世界的認知理論框架。他們的貢獻離不開遍布歐洲的那個“看不見的”的由圖書搜集、出版和銷售構(gòu)成的信息傳播網(wǎng)絡(luò)。這個新的信息傳播網(wǎng)絡(luò)，為書齋里的科學家?guī)砹舜罅繑?shù)據(jù)、豐富的思想資源，以及數(shù)學、地圖等新的知識處理、分析工具，推動了現(xiàn)代科學研究的“范式”革命。

（3）拉米斯教材范式和課堂教學

在印刷技術(shù)推動下，社會各行各業(yè)的發(fā)展要求學校培養(yǎng)出更多具備讀、寫、算、識圖等“印刷素養(yǎng)”的“印刷人”。只有具備“印刷素養(yǎng)”的人才能參與到這個由印刷品建立起來的“信息網(wǎng)絡(luò)”中，尋找個人生存發(fā)展的機會。而那些不具有“印刷素養(yǎng)”的人——文盲（illiterate），則被排除在“印刷世界”這個“元宇宙”之外。生活在同一個世界上的“印刷人”和“文盲”，分別進入了兩個平行的“信息世界”。近500年來，西方資本主義的發(fā)展主要是由“印刷人”引領(lǐng)的。

16世紀的法國人文主義哲學家、教育家彼得·拉米斯敏銳地感知到人們獲取信息的方式從“聽”到“讀（視覺）”的變化，他從改革中世紀“三藝”課程入手推動法國的教育改革。他去掉了修辭學中的“記憶”，把“演講”改成了“發(fā)表”，把“創(chuàng)意”和“謀篇布局”放到了邏輯學課程中。改造后的拉米斯“新修辭學”和“新邏輯學”，強調(diào)了書面讀、寫素養(yǎng)的重要性。拉米斯還積極推動學校開設(shè)數(shù)學課程（愛森斯坦， 2010， p. 340）。

拉米斯和他的追隨者用“拉米斯知識地圖”（多爾， 等， 2014， p.7）分析和梳理一門課程中的概念和概念之間的關(guān)系，著手對舊的知識體系進行重新梳理和編排。在對多門教材的內(nèi)容進行整理的過程中，他提煉出適用于編寫所有學科教材的“編寫規(guī)則”：“首先是冷冰冰的學科定義和分類，由此再引導(dǎo)出進一步的定義和分類，直到該學科的每一個細枝末節(jié)都解剖殆盡，處理完畢。”（沃爾特·翁， 2008， p.102）美國傳播學家沃爾特·翁稱之為“拉米斯教材范式”。

16世紀中葉，借助“拉米斯教材范式”，各個學科的教材都經(jīng)過了一輪徹底的改造。以羅馬法教材為例：

中世紀時，由于很少有老師完整地看過《優(yōu)士丁尼法典大全》，因此教授《法典大全》的老師既不能向?qū)W生也不能向自己說明每一法律的組成部分是如何跟完整的原理體系相聯(lián)系的。自1553年開始，以印刷為目的的一代法律學者著手編輯整部手稿，包括重新組織各個部分，根據(jù)內(nèi)容把它們歸入不同的段落，以及為引文編制索引。他們使這部古典文獻變得完全可以為讀者所用了，文體上明白易懂，內(nèi)在邏輯通暢。他們徹底改造了這個學科（波茲曼， 2004， pp.45-46）。

這是從中世紀教育體系向現(xiàn)代教育體系變革的一個重要的“樞紐工程”。瑞典默奧大學教育學院院長大衛(wèi)·漢密爾頓（David Hamilton， 2014）評論說，16世紀的“拉米斯教材”就像21世紀的“殺手級APP”一樣，迅速得到教育實踐者的采納和推廣。按照“拉米斯教材范式”編寫出來的教科書，內(nèi)容組織簡潔清晰、循序漸進，就像一個教學手冊一樣，只要按照它的設(shè)計一步一步實踐，就可以組織和開展教學。當老師、學生人手一本標準化的教科書，當老師站在講臺上說請把書翻到XX頁的時候，一種新的教育“實踐體系”誕生了！

四、數(shù)字“新基建”下教材形態(tài)變革的探索

20世紀初以來，隨著電影、廣播、計算機、電視等新媒介的發(fā)展，出現(xiàn)了音視頻教材、程序化教學等。20世紀末萬維網(wǎng)誕生后，又出現(xiàn)了多媒體教材、視頻課、立體教材等新型教材形態(tài)，依托Ipad的iBooks、Inkling等多模態(tài)電子教科書應(yīng)用，以及Kindle等電子書閱讀產(chǎn)品。隨著在線教育的發(fā)展，又進一步出現(xiàn)了開放教育資源運動（Open Education Resources，OER），以及由視頻資源、教學平臺、學習活動和評價等構(gòu)成的MOOC課程等準教材形態(tài)的教學產(chǎn)品。這類新型教材形態(tài)帶有明顯的教材搬家、課堂搬家色彩，并未打破原有的課程邊界，沒有全面展示數(shù)字媒介在知識表征、處理和組織方面的“新工具”作用。

1. 數(shù)字媒介與新的知識表征和組織方式

數(shù)字“新基建”用01二進制電信號作為表達符號，用芯片作為記錄載體，依靠互聯(lián)網(wǎng)的上傳下載來出版、傳播信息?！?1二進制符號”“芯片”“互聯(lián)網(wǎng)”構(gòu)成了數(shù)字時代的“技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施”。由于文字、數(shù)字、圖表、聲音、視頻、虛擬現(xiàn)實（VR）等各類內(nèi)容在芯片上都以01字符串的形式存儲，因此通過對兩個01字符串文件進行運算和比較就可以進行聲音識別、人臉識別、中外文翻譯等，這一技術(shù)特性為人工智能技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展創(chuàng)造了條件。

{01二進制符號、芯片和互聯(lián)網(wǎng)}為知識生產(chǎn)創(chuàng)造出一套新工具和新方法，我們可以通過比較“頁”和“網(wǎng)頁”的差別，分析紙媒介和互聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)容表征和組織方面的不同特性（如表1所示）。

紙書的“頁”是一個有天有地的狹小物理空間，它以線性結(jié)構(gòu)編排文字、圖表等“靜態(tài)”視覺表達符號。從表達要素來看，“頁”只能呈現(xiàn)文字、圖、表等靜態(tài)表達元素;受成本制約，色彩主要起點綴作用，不是主要的內(nèi)容表達元素。從內(nèi)容編排和組織結(jié)構(gòu)看，“頁”采用線性結(jié)構(gòu)來編排內(nèi)容。

“網(wǎng)頁”則是一個可以上下滾動的內(nèi)容單元，無論文章長短，都是一個“網(wǎng)頁”。從表達要素來看，“網(wǎng)頁”不僅可以嵌入文字、圖畫、色彩等“靜態(tài)”視覺表達符號，還可以嵌入音頻、視頻等“動態(tài)”表達要素，以及VR、游戲等動態(tài)、交互、結(jié)構(gòu)化表達元素，還有測驗、作業(yè)、討論等“動作按鈕”要素。從內(nèi)容編排和組織結(jié)構(gòu)看，網(wǎng)頁可以采用超鏈接的方式，以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來編排和組織內(nèi)容。

這種新的知識表征和組織方式，為創(chuàng)新從事知識勞動的“數(shù)字‘新工具”，改變教科書的線性結(jié)構(gòu)，以及形成新的知識分類、組織體系，提供了可能。

2. 人工智能在知識表征、處理和組織方面的探索

自1956年人工智能出現(xiàn)以來，人工智能學者就開始致力于建立一套知識表征、抽取、組織和推理的新機制。作為一個融合了信息科學、認知心理學、哲學、知識論等多領(lǐng)域知識的交叉學科，人工智能的很多術(shù)語，如本體、實體、主詞、謂詞等，直接借用自哲學，甚至來自亞里士多德的《工具論》。這表明，人工智能之父們的工作就像希臘哲學家那樣，是在創(chuàng)造一套在數(shù)字媒介環(huán)境下從事知識勞動的“數(shù)字‘新工具”，知識圖譜就是目前發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的一種知識表達和處理工具。

知識圖譜是2012年5月16日由Google提出的一個概念，用RDF三元組描述實體、屬性、實體與實體之間關(guān)系的圖語義網(wǎng)絡(luò)，通常用結(jié)點來表達“實體”，用邊來表達“關(guān)系”。

知識圖譜源于知識工程，是在人工智能的一系列探索的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種知識表征和處理技術(shù)，已經(jīng)有幾十年的發(fā)展歷程。1970年，人工智能之父希爾伯特·西蒙（Herbert Simon）提出了語義網(wǎng)絡(luò)的概念和方法，作為知識表示（knowledge representation）的一種通用手段。1977年，愛德華·費根鮑姆（Edward Albert Feigenbaum）提出了知識工程的理論和方法，試圖以知識庫和推理機為基礎(chǔ)建設(shè)具有專家智慧的專家系統(tǒng)。2000年，互聯(lián)網(wǎng)之父蒂姆·伯納斯·李（Tim Berners-Lee）提出了語義Web的概念，推動互聯(lián)網(wǎng)從信息互聯(lián)發(fā)展到知識互聯(lián)。然而，受到算力和數(shù)據(jù)量的制約，早期人工智能的探索并沒有取得大的進展。

20世紀90年代萬維網(wǎng)的出現(xiàn)，為大規(guī)模知識表示和知識共享帶來了新的發(fā)展機遇。1998年，谷歌開發(fā)了通過“關(guān)鍵詞”匹配、“頁面打分”策略提供查詢結(jié)果的搜索算法。2012年5月16日， Google發(fā)布基于“知識圖譜”的新一代“智能”搜索功能。這兩種搜索算法的差異展示了知識圖譜的作用。

在“關(guān)鍵詞”匹配算法中，谷歌的搜索數(shù)據(jù)庫還處于關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲模式。用戶輸入“萊昂納多”這個關(guān)鍵詞，系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫中進行關(guān)鍵詞查詢，然后給出一個“非結(jié)構(gòu)化”的、包含“萊昂納多”這個關(guān)鍵詞的文本，由用戶通過閱讀在頁面中提取感興趣的實體信息。

在基于知識圖譜的“智能”搜集情景下，谷歌的底層數(shù)據(jù)通過知識抽取解析出實體和關(guān)系等，形成基于知識圖譜的組織結(jié)構(gòu)。當用戶輸入“萊昂納多是什么時候出生的”這個查詢語句后，①系統(tǒng)首先對問句進行解析，找出問句中的實體和關(guān)系，理解問句的含義;②在知識圖譜網(wǎng)絡(luò)中匹配問句中的實體和關(guān)系，尋找答案;③準確輸出“1974年11月11日”這個出生日期①。在基于知識圖譜的智能搜索中，結(jié)果跟“問句”沒有一個重復(fù)的字符，就好像搜索引擎完全聽懂了用戶的問題一樣。

3. 重組知識體系的典型案例分析

人工智能知識管理技術(shù)在下棋、搜索、建立人際社交網(wǎng)絡(luò)圖譜方面已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，學術(shù)界也一直在嘗試利用這種新的知識處理工具重組原有的百科全書、教科書等知識內(nèi)容。斯坦福哲學百科全書、維基百科和美國現(xiàn)代語言協(xié)會2020年出版的《人文學科的數(shù)字教學法》就是三個典型案例，它們分別對應(yīng)Web1.0、Web2.0和Web3.0三種不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特征。

（1）斯坦福哲學百科全書（Stanford Encyclopedia of Philosophy）②

斯坦福哲學百科全書創(chuàng)建于1995年9月，版權(quán)屬于斯坦福大學語言和信息研究中心“形而上學實驗室”（The Metaphysics Research Lab， Center for the Study of Language and Information（CSLI），Stanford University）。這是一個由世界各地的權(quán)威哲學家共同撰寫和維護并經(jīng)過編輯團隊審核發(fā)布的網(wǎng)上正式出版物。其生產(chǎn)方式和技術(shù)特征都帶有明顯的Web1.0色彩。截至2018年3月，斯坦福哲學百科全書已經(jīng)累計撰寫和維護了1，600條在線條目，其中包括哲學家、哲學概念、各國哲學流派等（如圖4所示）。該百科全書已經(jīng)成為世界哲學研究領(lǐng)域一個重要的被引用數(shù)據(jù)來源。

斯坦福哲學百科全書在更新時間跨度、內(nèi)容更新的時效性、條目和容量的可擴展性、內(nèi)部的交叉引用鏈接、降低制作發(fā)行費用、采納新工具和新表征語言、記錄每一個詞條的訪問狀況等方面，大大超越了18世紀狄德羅等人開創(chuàng)的百科全書事業(yè)。項目主頁上的聲明系統(tǒng)地描述了斯坦福大學的哲學家們對百科全書發(fā)展史，以及從紙媒到數(shù)字媒介變革中人類知識表達、更新、發(fā)布的系統(tǒng)思考。

（2）維基百科①

維基百科創(chuàng)建于2001年1月15日，它是一個利用分布式寫作工具，由世界各地不同語種的用戶以眾包（crowdsource）方式構(gòu)建的一個百科全書。這種群體參與體現(xiàn)出Web2.0的特征。

與紙媒介的百科全書相比，維基百科的詞條，已經(jīng)變成了一個學習的“入口”（Entry），起到了準“教材”的作用。以圖5所示的Cliodynamics詞條為例，這是一個關(guān)于“大數(shù)據(jù)+歷史研究”的前沿交叉研究話題。

維基百科的介紹有三個特點：①Cliodynamics詞條中嵌入了大量的超鏈接，讀者在使用過程中可以無縫地訪問所有相關(guān)概念，然后再遞歸式地回到主詞條;②Bibliography欄目為讀者提供了不斷更新的參考文獻;③External Links欄目列舉了相關(guān)的研究者、研究項目和研究機構(gòu)。維基百科的這一詞條相當于把紙媒生態(tài)下的《百科全書》、期刊數(shù)據(jù)庫、搜索引擎中的多重檢索整合到了同一個“頁面”里。使維基百科成為初學者、新問題的研究者篩選材料的入口（Entry），是一個隨時可以訪問的互聯(lián)網(wǎng)上的“知識地圖”。

為了統(tǒng)一風格，提高眾包生產(chǎn)的質(zhì)量，維基百科提供了一個包含豐富語義結(jié)構(gòu)的文檔格式，包括Infobox、Table、List、category等欄目，因此成為大規(guī)模構(gòu)建知識圖譜的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。Yago、DBpedia和Freebase等開放知識圖譜，都是從Wikipedia中抽取實體和關(guān)系等構(gòu)建出來的開源知識圖譜應(yīng)用。

（3）美國現(xiàn)代語言協(xié)會的《人文學科的數(shù)字教學法》②

人文學科中的數(shù)字教學法（Digital Pedagogy in the Humanities）是美國現(xiàn)代語言協(xié)會（Modern Language Association）于2020年正式在網(wǎng)上“出版”的一個人文領(lǐng)域的數(shù)字教學法“工具箱”（如圖6所示）。該項目于2011年啟動，由84位策劃人利用Github和Twitter作為寫作和討論工具，花費了10年時間，從700多個老師的教學大綱、教學活動、評價等案例中篩選了573個教學案例，用59個關(guān)鍵詞、79種標簽、24種教學構(gòu)件等編排、組織而成的一部人文學科中的數(shù)字教學法的“教科書”。

數(shù)字教學法的生產(chǎn)過程、內(nèi)容編排和組織模式吸納了知識圖譜的理念。59個關(guān)鍵詞就是59個實體，涉及人文學科關(guān)注的主題、教學模式、教學實踐方式等。另外，將教學實踐分成24種教學構(gòu)件（Artifacts）實體，包括教學大綱、教學活動、教學評價等。每個教學構(gòu)件中又包括教學工具、平臺等實體，形成了一個包括理論、主題、教學構(gòu)件、工具、平臺等實體的、初步的教學法“實體”清單，為建構(gòu)基于知識圖譜的教學法的新型教材提供了一個值得參照、分析的案例。

五、總結(jié)：基于知識圖譜的新型

教材的特征和作用

本文從數(shù)字“新基建”對不同行業(yè)的影響路徑、歷史上媒介技術(shù)與教材形態(tài)的變革脈絡(luò)，以及對數(shù)字媒介環(huán)境下新型教材典型案例的分析三個方面，為“十四五”時期教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動和基于知識圖譜的新型教材建設(shè)提供了理論、歷史和案例三方面的啟示。綜合以上分析，本文從以下幾個方面來定義“基于知識圖譜的新型教材”：

基于知識圖譜的新型教材是一種采用文字、圖畫、色彩、音頻、視頻、VR、游戲等“多模態(tài)”表達元素，以超鏈接、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)編排和組織內(nèi)容，內(nèi)容動態(tài)、及時更新，通過“服務(wù)器+PC、Ipad、智能手機、電子書等設(shè)備”的方式發(fā)布使用的一種新型教學內(nèi)容生產(chǎn)、發(fā)布和使用的出版形態(tài)。

從內(nèi)容表征來看，新型教材內(nèi)容表達采用文字、圖畫、色彩、音頻、視頻、VR、游戲等“多模態(tài)”表達符號。

從知識組織方式來看，基于知識圖譜的新型教材通過知識抓取，提取現(xiàn)有學科中的概念、事實、故事、理論等實體和關(guān)系，形成各學科知識融合、聯(lián)通的知識圖譜組織體系，打通了現(xiàn)有教材、課程、學科的邊界。利用知識圖譜的對齊、關(guān)聯(lián)和合并等運算，能夠有效推動新文科、新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科和交叉學科等知識的交叉和融合發(fā)展。

從教學應(yīng)用的角度看，基于知識圖譜的新型教材資源要支持教師對知識資源的重新混編（remix），要能夠與各類通用在線教學平臺無縫銜接，支持教師、學生的多場景、混合式教學，支持基于大數(shù)據(jù)的學習行為分析和精準教學支持服務(wù)。

500多年前，舊的百科全書知識體系按照“拉米斯教材范式”被切片、分類，裝進了一本一本的印刷教科書中，推動了16世紀的教育改革，也演化形成了今天的專業(yè)分工和知識分類體系。未來基于知識圖譜的新型教材，將采用實體、關(guān)系的圖語義網(wǎng)絡(luò)庫建立相互融通的知識體系。利用知識圖譜的對齊、關(guān)聯(lián)和合并等運算，還可以支持學科的交叉、融合的變革。這是培養(yǎng)具有交叉學科視野和問題解決能力的互聯(lián)網(wǎng)時代新型人才、推動教育高質(zhì)量發(fā)展和教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動的一項基礎(chǔ)樞紐工程。

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收稿日期：2021-11-28

定稿日期：2022-02-18

作者簡介：郭文革，博士，長聘副教授/研究員，博士生導(dǎo)師，北京大學教育學院（100871）。

黃榮懷，博士，教授，博士生導(dǎo)師，北京師范大學智慧教育研究院院長（100082）。

王宏宇，研究生，高級編審，高等教育出版社數(shù)字出版中心主任（100088）。

賈藝琛，博士研究生，北京大學教育學院（100871）。

責任編輯 韓世梅