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移动智能设备的普及和信息通信技术的发展，对传统课堂教学环境和纸质教科书提出了新的挑战，“数字土著”一代对移动学习、泛在学习等个性化学习的需求也与日俱增。在信息化教学环境下，数字教材作为各类数字课程资源中的核心，很好地将技术与内容结合在一起，体现了“信息技术与教育深度融合”的理念，对于教育信息化的发展有着重要的作用。数字教材近些年受到广泛关注和普及应用，世界范围内对数字教材的研究和项目实施展开了大量的探索。有意义学习，作为技术在教育领域中应用的检验手段，以及学习环境设计的宗旨和标准，对数字教材的设计和数字教材学习环境的构建有着重要的指导意义。针对以上情况，本研究依托广东省重大科技专项《云计算若干关键技术及产业化与“粤教云”工程》和广东省深化教育领域综合改革试点项目《数字教材规模化应用模式及服务机制创新与实践》，通过文献研究法、问卷调查法、准实验研究法和课堂观察法开展数字教材的需求调查、模型构建、原型设计、环境构建与应用效果分析。 首先，本研究通过调查中小学教师对数字教材的功能与应用的需求与态度，了解数字教材在中小学的基本需求。调查结果表明教师数字教材的需求和态度都是比较积极的，并且愿意参与对数字教材的教学应用的探究中;由于当前硬件和技术支持程度还有待提高，数字教材应用的推进相对较慢，并且在一段时间内难以得到全面普及。 其次，本研究在情境认知理论、活动理论、教学设计理论等相关理论的指导下，结合用户需求设计了面向有意义学习的数字教材模型，从富媒体阅读、有意义学习、个性化设计、开放性环境等不同功能层次促进学习者的有意义学习;在功能模型的基础上，构建面向有意义学习的数字教材学习环境，并分析其在课堂教学、自主学习、社会化学习等不同情境下的应用方式。面向有意义学习的数字教材学习环境包含学习者、（以数字教材为核心的）学习内容、学习情境、有意义学习等要素，对数字教材在具体学习情境中的应用有一定的指导意义和参考价值，进而促进学习者进行有意义学习。 最后，本研究采用准实验研究法和课堂观察法分析数字教材学习环境的应用效果。尽管数据分析结果显示数字教材的应用在提升学生学习成绩上的效果并不显著，研究者通过课堂观察发现实验班学生的学习积极性相对较高，有较高的学生学习兴趣与表达意愿，在知识建构、开放性思维等方面表现更好。对学习效果的影响是用户选择和使用教学产品的重要因素，为促进数字教材的应用与推广，本研究后续将从深度与广度两方面进一步开展数字教材的应用研究，从技术应用与学科教学等多方面分析数字教材应用效果。