陈春雷

（清华同方教育技术研究院）

内容摘要：本文从技术层面上分析介绍了计算机应用于教学的优势，特别是科学动态模拟的独特优势，并列举了一些科学课程中应用的案例。

关键词：科学动态模拟，多媒体

请各位读者先观看一段教学软件的录象《氯化氢》。这是发挥计算机独特优势解决教学难点的案例。了解以计算机和网络为代表的现代信息技术有什么特殊优势，对于如何发挥其优势来解决以往教学中不能解决或解决得不好的课题，是十分必要的。

从技术的角度看，以计算机和网络为代表的现代信息技术的特殊优势主要有四个：

一、在对数字信息高速处理基础上，利用彩色显示屏连续动态输出的优势。

顾名思义，计算机的优势首先是“高速计算”。“计算”是对“数”这种抽象符号信息的处理，是生活、生产，特别是科学技术研究都离不开的信息处理。最早对“数”的处理是完全依赖人的自然“工具”——手和脑来完成的。正常人都有十个手指，“数手指”到十，就要摆一块石头或者一段木棍来继续进行，就是“进位”。随着生产发展和科学技术进步，推动了“算法”的研究。仅仅依赖人动手直接完成全部数据处理工作，受到个人能力有限的制约，在数学上称为“可计算性理论”的限制。人们一直在研究如何以计算工具（算具）来提高计算速度，我国古代发明的“算盘”是优秀成果之一，既有利于提高工作效率，也有利于帮助学习者快速理解和掌握基本运算能力，对小学算术教学方法研究也有推动。

二十世纪四十年代，社会生产的发展，特别是军事上对远程炮弹的弹道与弹着点精确计算的需求，推动了电子计算机的研究。物理学里关于脉冲电路的研究发展为数字电路研究，又为电子计算机做好了理论和技术的准备。诸因素综合在一起，科学家发明了电子计算机，以前所未有的计算速度推动生产和科学研究。但是最早的计算机用打孔纸带输出其计算结果（这是从电报技术继承过来的），只有经过专门训练的技术人员能够快速“阅读”这种纸带，了解计算所得到的结果，所以很难直接应用于教育工作。但是，二十世纪五十年代，世界计算机专家在会议上前瞻性地提出了，今后计算机应用发展的三个主要领域：CAI计算机辅助教学、CAM计算机辅助管理和CAD计算机辅助设计，简称“3C”。由于多种原因，“3C”里CAI的发展最慢。

随着半导体材料、电子技术与电视技术的发展，到二十世纪八十年代，彩色显示器武装了计算机，加上其它技术进步，计算机能够将计算结果以数字和文字输出到显示屏上，计算机图形学技术（将抽象的数字信息转化为形象的图形信息）的发明和完善，显示屏上能够以动态形象信息输出信息处理的结果。计算机就基本上具备了作为教与学的辅助工具的功能，CAI开始呈快速发展趋势。1984年前后，我国就有一些教育改革的先驱者先后开始研究将现代信息技术引入课堂，推进教学内容呈现方式和教学方式的变革（包括在现代信息技术支持下的自主学习与合作学习的实验研究）。1985年，我国第一届新技术成果应用展览会上，有两个单位展出了计算机辅助教学的初步研究成果，受到与会人士和电子工业部计算机局的关注。1985年，美国Apple公司与一些大学和教育研究机构开始执行一项推动Apple计算机进入教学的研究计划。

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