自20世纪下半叶以来,世界范围内兴起的以网络技术、信息技术为特征的科技革命引领人类社会进入了数字化时代。伴随着数字化阅读在社会生活领域的普及态势及个人数字终端设备的飞速发展,“电子课本”的时代正在到来。目前,电子课本已经引起了多国政府的高度重视,从一项研究热点、一种技术产品,逐步发展成为国家层面借以推动教育信息化发展,提高教育竞争力的利器。从传统课本到电子课本这一质的飞跃承载着人们对于技术增强学习、技术促进学习、技术赋能学习(Learning Powered by Technology)的殷切期望,电子课本正在推动着数字化时代人类阅读与学习范式的变革。本研究首先进行了研究综述,通过现状分析,总结了目前电子课本“应用先行、研究滞后、标准缺失”的现状特点；揭示了电子课本多元理解问题；梳理了电子课本相关研究及数字化学习技术标准,并从学习对象理论视角对数字化学习资源的发展模式进行了分析。基于对数字化学习资源及电子课本的理解,本研究在对数字化阅读与学习领域资源形态、功能特性、技术标准深入研究分析的基础之上,结合EPUB (Electronic Publication, IDPF组织的数字化阅读格式标准,简称EPUB)、DC (Dublin Core Metadata,都伯林核心元数据,简称DC)、LOM (Learning Object Metadata,学习对象元数据,简称LOM)、SCORM (Sharable Content Object Reference Model,可共享内容对象模型,简称SCORM)、IMS-CC (IMS Common Cartridge, IMS内容统和模型或MS公共弹夹模型,简称CC)、IMS-CP (IMS Content Packaging, IMS内容包装模型,简称CP)、IMS-LD (IMS Learning Design, IMS学习设计规范,简称LD)等数字化技术标准,以电子书包系统功能模型为研究设计层面的原点,以需求分析为研究应用实践层面的原点,从资源、活动、空间三种形态视角表征了电子课本的领域特性,并由此界定了电子课本的领域三态,建构了电子课本的领域模型。电子课本的领域三态描述为资源态、活动态和微环境态。资源态涵盖了内容资源格式转换、内容文件的兼容与包装、单一文件形态向内容对象形态转化等问题,体现了电子课本的结构化特性；活动态为电子课本引入轻量级教学设计机制,使内容主线的课本转化为内容为基础、活动为主线的电子课本,体现了个性化特性；微环境态借助于虚拟学具与学习服务,通过个性化的内容组织与知识建构过程,推动电子课本由统一编制、标准内容的资源性集合形态演进为以个人微型知识空间为主要特征的全新电子课本形态。电子课本的领域模型表征了领域特性,具体可划分为领域三态模型、三态演进模式与概念模型。本研究借鉴了UML (Unified Modeling Language:统一建模语言)的建模思想,通过三次抽象过程,由电子课本的领域模型过渡到系统模型。电子课本的系统模型主要包括了电子课本的信息模型和内容包装模型。从电子课本的两大研究原点到领域模型是第一次抽象过程,明确界定了电子课本的领域特性；从电子课本的领域模型到信息模型是第二次抽象过程,使用电子课本语义元素在逻辑层面表征了电子课本的内容对象与功能特性；从电子课本的信息模型到内容包装模型是第三次抽象过程,设计了电子课本的内容包装结构与元数据。电子课本信息模型是整个设计的核心,包括了内容结构模型、功能结构模型、学习地图机制以及服务框架。电子课本的内容包装设计则是一个完整的电子课本资源聚合及内容包装方案,包括了电子课本内容包装模型、内容对象包装模型、元数据模型以及内容包装DRM (Digital Rights Management,数字版权管理,以下简称DRM)扩展方案。依照电子课本的领域模型、信息模型、内容包装模型,本研究开发了英语、自然电子课本原型、阅读器软件、自然课本学习地图,设计了电子课本系统软件结构。在电子课本模型建构和原型的基础上,通过英语、自然电子课本原型的设计研发,验证了电子课本模型的可行性,证实了本研究的价值。本研究界定了电子课本的领域特性,探究了电子课本的演进模式,建构了电子课本的系统模型,设计研发了带有轻量级学习设计功能特性、具有个人微型知识空间形态特征的结构化、个性化电子课本,推动了电子课本的示范性应用、产品研发与标准研制。目前,电子课本虽然尚未成为主流,但其已经处于一个取得突破性进展的临界点。预测未来的最好方法就是创造未来。本研究定位于一个创造未来的过程,虽然所研发的电子课本原型还属于实验室产品,无法大规模应用试点、推动产业发展。但是笔者相信,电子课本将能够让孩子们丢掉沉重的书包,以较高的性价比享受到数字化学习所带来的便捷及个性化的学习服务,推动目前教育与学习方式的变革。