[科普中国]-计算机辅助教育

发展历史

计算机辅助教育兴起于20世纪50年代末期，是在斯金纳的程序教育机器的基础上发展起来的。1958年一1970年，计算机辅助教育的初始时期。以IBM公司代表，指导性的学习理论为行为主义的学习理论，即斯金纳的刺激反应理论，使用的模式为个别指导型和操练型。1970年一1980年，计算机辅助教育进入实用化时期，以微型机的教育应用为标志，出现了ICAI(Intelligent CAI)的概念。1980年一1990年：计算机辅助教育迅速发展时期。多媒体计算机提到应用和认知学习理论占主导地位。1990年以后，建构主义(Constructivism)理论被用于指导计算机辅助教育和多媒体、计算机网络(Internet)等广泛应用于教育工作。在未来的CAI发展中，多媒体、Internet互联网、智能CAI和虚拟现实在教育中的应用将成为研究的热点。2

发展趋势目前，随着计算机科技成果的不断开创，以及人们对计算机应用前景的日益看好，计算机辅助教育的实践也渐入佳境，并表现也了以下几个主要发展趋势：

(1)从多终端的大系统已发展成个体学习的既可以是功能单一、相对独立的系统，又可以方便地通过校园网、程控电话交换网、数据网、无线通讯网、有线电视网等与外界沟通，形成在信息高速公路上的千千万万个终端，学习者将不受时空和财力的束缚。利用最好的学习环境——学校、教师、教材，学习任何感兴趣的课程，参加各种有意义的现场实习，并大大增强了师生、学者、家长间的交流和合作。

(2)从计算机磁盘输入屏幕显示的单媒体系统发展成利用各种媒体呈现视听资料的多媒体系统，最为世人所瞩目。

(3)计算机辅助教育的类型和内涵不断扩展。计算机辅助教学在练习型程序基础上也开发出了诸多的教学模式，除此以外，计算机管理教学，计算机辅助管理，计算机辅助学习，计算机辅助培训，计算机资料检索等，也如雨后春笋般蓬勃生长。

(4)计算机辅助教育发展的重点已从高等院校向中小学和社会教育领域转移，尤其是职业技术教育中利用计算机培训人才日益频繁。除学校教育外，一个个多媒体计算机开放型的教学模式正在不断开创出来。1

研究领域1．计算机辅助教学(CAI)

主要指以计算机为主要教学媒介所进行的教学活动。一般来讲，偏重于强调计算机为教师在教学过程中提供教学帮助。如问题或练习的展示、文本或图片的呈现等等。 ·

2．计算机辅助学习(CAL)

通常可作为CAI的同义词，但在某种程度上也反映也教育思想上的差别，CAL强调用计算机帮助“学”的方面甚于“学”的方面。如帮助学生查询教学信息、资料等等。

3．计算机化教学(CBI)

作为CAI的同义词或作为较高程度的计算机支持学习应用。

由于以学生为中心的教育在国际上得到加强，CAI和CBL之类的术语将变得更为流行。从概念范畴来学习来说，“学习”比“教学”的含义更为广泛。

4．计算机辅助训练(CAT)

主要指计算机在职业技能训练中的应用，如工业训练、军事训练，音乐上的技巧训练(如钢琴教学软件)等。其特点是学习目标明确，偏重于操作能力及应变能力的培训。

5．计算机管理教学(CMI)

指计算机辅助教学管理工件，如课程的设置、教学的统计、教学和教师的评价、协助教学决策系统等。如CBC公司的“校长办公系统”。

尽管分类非常细致，但在实际运用中，概念上又有着很多模糊或互相渗透之处。国内统称的“计算机辅助教育”一般涵盖三个领域：计算机直接支持教与学的种类应用，统称为CAl；计算机实现教学管理任务的种类应用，统称为CMI；计算机提供教学资源的种类应用，统称为CBLR。3

作用教师作用利用计算机的特点，替代教师工作的具体表现为：

(1)传授知识替代课堂教育的效果。计算机辅助教育系统通过显示屏显示的文字、图形、动画、录像等手段向学生传授知识，比教师在传统的黑板上书写板书更直观、更形象、更具有吸引力、更能发挥学生的能动性、提高学生的学习兴趣。例如，语文课的古文教学，可以通过文字和图片相结合，再配上音乐，使本来枯燥乏味的教学变得生动活泼，帮助学生理解和记忆；物理学中的电磁学、振动学、静电学，化学中的化学反应、化学平衡方程，数学中的函数图形等，利用多媒体CAI教育，使本来很抽象的概念变得十分明确，本来很复杂的关系变得十分简单，本来难以想象的问题变得十分直观了。

(2)帮助学生掌握知识和技能。计算机大容量的存储记忆能力和可以变化内容的重复程序，以及数据库系统优越的管理数据技术，使计算机辅助教育系统不厌其烦地一遍又一遍地向学生提出各种类型、各种层次的大量习题，让学生反复操练某种技能，背诵和记忆某些知识，从而达到熟练记忆知识与掌握技能的目的。

(3)单元检查和组织测验。在计算机试题库中有大量的试卷，计算机可以在试卷生成、印卷、组织测验、评卷、统计分数等方面帮助教师做好这项十分重要且十分繁琐的工作。命题老师只要将考试范围、重点、题目类型、难易比例等内容输入计算机，计算机就会按教师的要求出一份试卷，并自动给出标准答案和评分标准，也可以让计算机来阅卷。目前，无纸化考试方式正在全国各大城市掀起，例如，计算机等级考试、计算机应用能力考试、会计电算化考试、职称外语考试、外语等级考试等等。

(4)教学管理。计算机辅助教育系统中可以存放各种教学资料、教学目标、学生的学习情况等，可以选择各个学生的学习计划，并对每个学生的情况进行实时监控管理，使学生获得最佳的学习条件和获得理想的教学效果。计算机还可以对各个学生的成绩进行整理、排序、分析，从而可得到科学的数据提供给教师，教师可根据计算机提供的数据及时掌握学生的情况，判断是否达到教学目的，从而改进教学方法，修改计算机辅助教育软件，使其能应材施教、应人施教，让每位学生都能达到最佳的学习效果。

学习伙伴作用学生不仅从教师和家长的辅导中接受教育，而且还在与伙伴一起游玩、彼此竞赛、参加讨论、共同合作、互助和激励的过程中接受另一种形式的教育。计算机辅助教育系统可以利用人一机对话手段和快速的计算处理能力，按照模型模拟各种现象与场景，扮演与学生友好合作、平等竞争、相互启发、相互议论、共同探索的好伙伴或对手，可发挥如下的作用：

(1)鼓励和调动学生的学习积极性。通过计算机模拟现实世界中许多不易观察的现象和教师无法表达的内容，使学生获得在课堂上难以得到的直观经验体会，增强学习的积极性。还可以通过计算机作为学生操作的对手进行操练，而计算机这一个对手总可以做得与他旗鼓相当，使练习更具有竞争性、挑战性，能自始至终与他友好相处，学生可不断提高学习的积极性，直至达到满意的效果。

(2)启发与促进学生去“发现”规律和知识。计算机辅助教育可以利用计算机的模拟能力和人一机对话能力，向学习者提供各种可供操作的材料(如物理、化学、数学等的仪器，社会科学的调查统计分析手段、经济现象中的销售等)，并通过具体的场景变化反映学习者操纵这些材料后的变化规律，与学生像一个伙伴或对手一样展开议论，帮助学习者进行探索性思考，“发现”现象中蕴含的规律与知识。

(3)培养学生解决问题的能力。计算机辅助教育系统通过向学生提出各种任务，提供收集信息的各种手段，提供策略供试探选用以及模拟、游戏等方法，使学生在实践中得到训练，在游戏中得到提高，帮助学生了解某种策略后的结果，从而使学生了解自己的行动后果，最后通过问题的实际解决使学生真正掌握解决实际问题的方法，培养了学生的动手能力和解决问题的能力。

学习助手与学习工具作用学生在学习期间，通过计算机辅助教育系统下的输入、输出设备，可以替代学生的纸、笔、计算器、计算尺等，从而可提高学生学习的效率和学习质量，具体表现如下：

(1)教师备课的帮手。教师可通过计算机辅助教育系统提供的文字处理功能、情报检索功能，选择教学策略、写教案、收集资料、制作演示的幻灯片、投影片等，可大大提高备课的质量和工作效率，此外，计算机辅助教育软件丰富的内容还可以帮助教师提高自己的业务水平和教学质量。

(2)学生易于使用的工具。计算机辅助教育系统提供了许多工具环境，例如计算器、日历、通讯录、笔记本、记事本等，可以帮助学生进行计算、练习和记录下自己的学习心得体会和想法等。比如，在语言学习中，特别是学生学习写作时，重点应该是文章结构、写作技巧、语言表达等，但在学生的作文中往往相当多的是拼写或用字的错误，可通过计算机辅助系统中提供的“拼写检查”工具对其语句、语法、错字进行检查，并让学生自己去纠正。在写作过程中，可以让学生对该文章中的某段、某句进行删除、修改、编辑等，使学生能轻松使用计算机中的工具进行学习。4

特点计算机辅助教育的特点是教学直观，声、图、影像并茂，具有交互性、趣味性。学生可以根据自己的情况，灵活地开展学习。是一种很有发展前途的教学手段。5

1．计算机辅助教育为实现高水平的基础教育提供了一种先进的教学手段。

2．计算机辅助教学可以加速教学进程，缩短学制，扩大教学范围，提高教学效率。

3．利用计算机辅助教育，可实现对学生的个别化教育。

4．计算机辅助教育为各种教育形式提供了有效的教学手段。6

意义由于对CBE的研究，更多的是在实践层面。在理论层面上，由于CBE研究尚处在发展阶段。并且随着自身的发展和研究的不断深入，对很多理论问题没有形成统一认识。在诸多问题之中，对研究对象的界定、研究方法的界定与运用就在其中，这也制约了CBE的发展和更有效的应用。对于CBE研究方法进行必要探索的意义在于：首先，研究方法的进步可以促进理论体系的不断完善，使理论体系更加完备，这必将大大促进CBE的发展。其次，研究方法提供了切实可行的操作方法，使理论由抽象走向实际，由空洞走向现实，实现指导实践的目的。因此，CBE研究方法作为CBE投入应用的指导手段之一，具有重要意义。最后，从CBE研究方法与其研究对象的关系来看研究方法的探索不能脱离研究内容进行，只有在搞清楚研究内容和自身特点的前提下，对研究方法的探索才能准确有效地开展，但研究对象的明确，也需要研究方法作为支撑，才能对研究对象进行解释或论证，只有这样，研究对象才能有更强的科学性，研究内容才会不断扩展，才能得到更多的肯定，CBE才能够正常发展。3