陈春雷  1999

　　CAI是将计算机信息技术引进到教学领域，但是CAI研究里最重要的还是教学法研究，是研究引进新的教学信息手段后，教学法应该有新的变化和发展。正是这个原因，使我们把教师的素质作为 CAI研究的灵魂。同时，这也是开始使用计算机辅助教学的教师从实践中提出的课题。
    有些教师听了刚使用计算机辅助教学的研究课，提出授课教师在课堂上使用计算机辅助教学软件之后，“还不如原来上课那么精采”。由此，引出需要说明和讨论许多想法。例如一些教师对教学软件提出要求，希望软件能“方便”到不同风格的教师拿起来就能使用，不要影响教师原有的“风格”。提出这种建议的教师的出发点是希望有助于 CAI的推广。个别教师听了别的教师使用CAI的课之后，认为CAI抹煞了教师原来的“特色”和优势，教学似乎有些“退步”。这种议论给刚刚开始参与 CAI研究的教师带来思想压力，也给准备参与 CAI应用研究的教师带来更多的顾虑，宁愿保持已经熟悉而存在不足的原来模式的“好课”形象，甚至保持单纯“一根粉笔一张嘴”的低效率教学，不愿因参与教学改革研究暂时出现“手忙脚乱”的“不好形象”。
    对各种议论都要从多方面思考，吸收其正确的因素，也要说明和解除某些误解。
    首先，辅助教学软件的确需要通过实践检验获得反馈信息来促使它逐步发展和完善，应该欢迎参与应用研究（包括听课）的教师充分发表不同的意见。软件应该方便于教师使用，也的确是开发人员要重视的。但是，教学软件需要解决的许多问题中要有个主次。我觉得最重要的也是首先应考虑的是解决原来教学信息手段没有解决好的问题，帮助学生获得应该掌握的知识，然后再逐步改进其它方面。这样提出问题，是讲集中精力先抓主要矛盾，不等于对于“次要”的部分不予研究改进。值得注意的是，当我们收集学生的反馈信息的时候，学生都是十分自然地抓住主要问题：“软件是否帮助他们解决学习难点”，对某些“评价理论”中过于热衷的“软件包装”不大考虑，这种朴素的思考方法可能是他们没有那么多“传统教学理论”或者某些带有浓厚商业色彩的“现代评价原则”的束缚。实践是检验真理的唯一标准。教学的终极受益者是学生，所以我们始终坚持以收集学生的大量反馈信息作为 CAI评价的主要手段之一，也鼓励应用教学软件的教师将这种调查作为评价运用 CAI进行教学改革的主要手段。为此我们先后收集了近三千份学生反馈意见表，做过多次分析，前面已经引用了部分反馈材料。
    还有许多反馈信息。例如，一位高中物理教师用我们开发的“回旋加速器”教学软件进行教学后，请班主任收集学生的反馈信息。许多学生写下了“很形象”，“有动感”，“把平常看不到的电磁现象表现得淋漓尽致”，“印象很深刻”，“对知识理解加深，收获大”，“使我们对出现的问题一目了然，而且趣味性强，这样一节课收获高于普通的物理课”，“希望以后多采用计算机辅助教学。”
    一位高一年级的数学教师使用我们开发的“幂、指、对和反函数”软件进行教学实验后，收集了48名学生的反馈信息，认为很有必要或有必要使用计算机辅助数学教学的是36名，占75％，认为必要性不大的只有３人；认为用计算机辅助教学进行这个课题的教学优于传统教学方法的有44人；认为能激发学习兴趣的有34人，而认为作用不大的是４人；认为能提高观察能力的有40人；能加深对概念和规律的理解的有38人；认为在提高课堂效率的有44人。用文字提出的具体意见里，主要有“形象生动、印象深，有助于加深理解，不易忘”，“过去课堂上得不到的，计算机达到了”，“课堂内容很丰富，提高了效率”，“动态图代替过去老师在黑板上画的枯燥的图”等。改进意见主要是两条：一是希望用更多的色彩（当时用苹果机无法解决，九三年后用386VGA环境下开发的高档软件已经完全解决了）；另一个是“最好一个学生或两个学生一台机，有利于自己学习”，（九五年底我校达到两个学生一台 486机）。有一名学生提出“软件未能提出新的问题专门拿来给学生思考，不如常规教学手段。”这显然是数学学习较好的学生，当时在苹果机上开发的软件未能照顾这部分学生，在386VGA上开发的软件已经有可能兼顾到学习能力较强的学生。
    化学教师在使用我们开发的“电子云”教学软件进行教学后，也收集了一百多学生的反馈信息，大多数学生认为，采用计算机辅助教学，“教学手段新颖，形象化，印象很深刻”，“能看到动态随机的电子，不用计算机软件是看不到的”，“对Ｓ电子云和Ｐ电子云的三个伸展方向都有深刻印象”。认为很有必要用计算机辅助教学，在提高学习兴趣和提高课堂效率等方面，在一些课题上优于传统常规教学。学生希望能有更多的软件让更多的课题用上计算机。
    生物教师还告诉我一个学生家长主动反馈的信息，家长问他：“你昨天的生物课用了什么方法，学生回家之后一再说这节课怎么有意思，向家长复述了学过的内容。”原来是老师用我们开发的模拟水绵接合生殖的动态过程的生物教学软件，它比以往教师使用的几张静态挂图的教学效果有质的差别。
    日坛中学（北京市朝阳区重点中学）还用我们开发的软件在高一年级平行班做对比教学试验，测试结果说明使用计算机辅助物理教学的班，由于学生的学习积极性高和其它优点，总效果是平均分和优秀率都高于非试点班。
    学生的反馈，加上必要的测试调查，是我们检验 CAI开发与应用研究的主要依据。我们也十分重视听取有经验的教师的反馈信息，听取用户的反馈信息，听取国内外计算机专家和教育专家的评价意见，从中汲取合理成分来改进我们的工作。多年来，在相关的会议或者应兄弟省、市，兄弟学校的邀请，给教师介绍 CAI的理论与实践的时候，我们都要举出数学、物理和化学的计算机辅助教学大量实例。一方面可以体现理论与实践相结合，用实践经验来证实理论上的有关论点，这种做法受到与会教师的欢迎；另一方面，这些实例也能接受教师的鉴定，并有助于在讨论中作为“靶子”来征求教师的批评建议。
    用这些反馈信息，还帮助了原来不了解计算机辅助教学的教师逐渐参与到应用研究中来，帮助原来对CAI 存在怀疑的教师在事实面前逐渐摆脱“传统”教学思想的束缚。
    另外，部分参与 CAI应用研究的教师在初始阶段，总免不了是“传统教学方法＋计算机辅助教学软件”的模式，除了软件解决了传统教学方法所不能提供的信息使教师明显体会到新教学手段的优势之外，这些教师免不了感觉有些“别扭”。这正表明教学法研究的必要性，表明对现代教育技术需要有一个由生疏到熟悉的过程，熟才能生巧。如果我们的高等师范院校和教师继续教育部门里，都将 CAI作为教学法理论与实践的重要组成部分，花足够时间培训教师掌握现代教育技术，这个熟练过程将很快。
    CAI对教学法研究的推动首先表现在教师要努力使CAI成为整个教学过程的有机组成部分。在某种程度上，这有些像引进一个新的演示实验设备。所以，理化生物等学科的教师比较容易理解，不能“为实验而实验”，要在课堂的恰当时刻引入相关的 CAI软件，要引导学生去观察、比较，从软件里获取需要的信息。教师的引导语言、分析语言，师生之间的讨论，特别是前面提到的教师情感的投入都要跟软件的运行有机地结合在一起。传统教学理论里提出的启发性原则、讨论法（发现法）等教学方法，都在新的教学信息手段里得到进一步发挥。
    在我们帮助教师开展 CAI应用研究的过程中，计算机基本操作只用很少时间（大约不超过半小时），介绍软件操作用的时间也不多，主要是介绍软件开发思想里对如何克服传统教学手段的不足以及新的教学设计方面的考虑，根据用户提出的要求，我们尽力帮助教师备课、规划自己的教学设计和写好教案，这方面也有许多可喜的成果。例如，一位有三十年以上教学经验的数学教师，开始时认为：“数学是思维体操，教学中用计算机会降低数学素质。”我们多次向他介绍数学教学软件特别是软件的开发思想，后来又根据他的教学将软件中有关内容组合为一个课件，多次跟他一起备课。教学观念转变后，这位教师用计算机辅助数学教学的一节公开课非常成功。他在总结中写到：“计算机是实现数形结合的最好手段。”又如，一位有三十年教学经验的物理教师，开始只是断断续续地看了我们一些软件，他提出了包括“软
件使用起来很不方便”，“不利于不同老师的教学处理”等许多问题。我们没有从正面去讨论这些问题，只是建议他先花些时间自己运行有关的软件，以便把意见提得更具体。当这位老师自己动手运行一两次之后，使用不方便的意见没有了。当他经过备课并在课堂上使用软件之后，我问他的感觉和意见，他的回答是：“软件跟自己的教学处理结合没有问题，对教学有好处。”当然，汲取教师的正确意见来推动、改进和完善教学软件，也是我们十分重视的。例如，我曾经请一位数学特级教师来研究、讨论我们开发的辅助数学教学软件，她看得很仔细，总体上肯定了软件对改进教学有用，同时提出几处应该补充的内容。经过认真思考，我们觉得的确是应该补充的地方，就立即着手去做，使软件得到完善。
    计算机辅助教学软件跟传统的实验又有所区别，首先它是“模拟”，而不是真实的实验，需要突破“真实感”这一关。除了软件从模拟的科学性和艺术性方面做工作（这是软件开发人员的研究课题）之外，我们在教学设计上强调尽量由真实的实验到计算机模拟的过渡，用真实的生活情景或实验引入课题再转入软件，或者在运用计算机模拟之后引导学生想生活中的实例。当学生已经逐渐习惯于这种科学模拟之后， CAI在教学过程中的作用会逐步增大。第二，计算机给出的不仅是模拟，还叠加有分析信息和简要的文字信息，这种设计有助于解决接受形象信息跟抽象符号运算训练之间的桥梁，是教学软件的优势之一。这部分信息跟教师的教学语言之间的相互配合，是教师更需要注意的。第三，计算机有“人机对话”、让教师和学生“参与”的优势，应该跟课堂提问讨论等教学处理结合，条件允许可以考虑让学生每人或每两人用一台计算机运行有关教学软件进行自学或复习。最后，已经开始而且今后会发展的“多媒体” CAI软件会提供包括声音等更加丰富的信息，教师要考虑这些信息跟传统信息手段（包括教师的语言、板书）等提供的信息怎么在具体的班级里实现优化组合。
    这里强调优化组合，包括一个重要的思想：强调在研究计算机辅助教学的时候，将计算机摆在教学过程中适当的位置，不是“唯一”的而且排斥原有教学手段的位置，也不一定总是中心位置。具体是什么位置，应该根据课题所涉及的基本知识以及对学生的基本要求，有关这个课题在传统教学里已经具备了哪些教学信息手段以及这些手段所提供的信息的有效程度如何，需要计算机为教学过程提供哪些补充的信息而现有的计算机和相关教学软件已经能够提供哪些信息┅┅等具体情况进行安排。在某些课题里，计算机辅助教学可能是课堂教学最主要的信息手段，例如电子云和机械波的叠加；在另外一些课题里，计算机辅助教学可能只用了几分钟时间，例如后面要举出的生物课“水绵的接合生殖”里计算机在课堂里占的位置是一个局部，局部不等于不重要，却是画龙点睛地解决传统教学手段不能解决的问题。
    部分教师除了对计算机在辅助教学中的优势了解不够之外，还会产生“教学进度太紧，课堂上没有时间使用计算机辅助教学”的想法。
    使用计算机辅助教学在课堂上占用时间多这种现象，对于刚开始使用的教师的确是有的，问题的出现主要是没有对教学设计做统一考虑，也就是没有注意研究多种教学信息手段“优化组合”。完全按照传统教学设计和教学方法进行教学，然后生硬地加进计算机，是造成延长教学时间的主要原因。这主要不是计算机和教学软件的问题，而是教师素质、教师备课的问题。多次教学试验都表明，经过认真研究备课（包括研究如何正确使用教学软件）的教师，使用计算机辅助教学都会节省教学时间，所以“提高教学效率，减轻学生负担，提高教学质量”这个现代教学研究的课题里，计算机辅助教学是实现这个目标的有效手段之一。可以这样形象地比喻：CAI软件的应用和传统教学经验中的正确有效部分应该“化合”，产生一种新的“物质”──新的教学法，不要仅仅是“混合物”；在教学时间方面，“化合”的结果是１加１小于１（节省教学时间），在效率上是１加１大于２。这是教学改革研究的新课题。
    有些人讲：“青年教师可能容易接受计算机辅助教学，有相当教学经验的老教师就不容易了。”有些人还引用“代沟”的说法来作为论据。讲青年人容易接受新事物，有些道理。从我接触过的许多教师的统计规律表明，越是有丰富教学经验又有一定改革精神的教师，在看到计算机辅助教学软件的应用实例之后，越容易理解这种新教学手段是怎么解决了传统教学手段所没有解决好的问题。例如：1986年全国物理特级教师会议期间，不少特级教师都从来没有接触过 CAI因而抱疑问或者怀疑的态度，在我介绍并表演了当时已经完成的四个物理教学软件之后，他们的反应立即改变，主要反映是“软件解决了原来教学手段没解决的问题，”我们开发的软件在陕西、山东、厦门、上海和福州等许多省市的第一批用户就是特级教师；在我向人民教育出版社物理编辑室介绍计算机辅助物理教学后，是我国中学物理教学研究的老前辈雷树人同志向在场的大学物理教学法教授提出，这个内容应该进入教学法课程；1987年，在“中日数学教学交流研讨会”上，我表演了可供数学教学使用的计算机动态模型，是我国中学数学教学研究的老前辈、北京师范大学锺善基教授对这个课题给予充分肯定；我在一次数学教学研讨会上介绍计算机辅助数学教学软件的应用后，也是一位数学特级教师首先将软件引入所在学校，并组织了研究课；在世界银行贷款的培训项目里，我讲了“ＣＡＩ与素质教育”一课，是一位五十多岁的主管教学的副校长激动地表示立即要采用软件开展ＣＡＩ应用研究；……这样的事例还有不少，他们鼓励着我克服困难坚持ＣＡＩ研究。丰富的教学经验使教师理解ＣＡＩ的意义，也使得教师能够在教学过程中恰当地使用计算机辅助教学软件，能够把新的教学手段和传统的教学手段实现优势互补，推动教学艺术的进一步发展。无论在我所在的学校还是用户单位，用教学软件辅助的课能获得全国或者省、市优秀课奖励的，多数是有相当教学经验的教师。在这方面，一些青年教师虽然在高等师范院校学习了一些计算机知识，但没有在学科教学法里学习如何运用计算机软件技术，对教材和教学法的理解和掌握有不足之处，对传统教学中存在的问题的了解不够，因而对 CAI的应用也暂时没能达到高水平，需要向有经验的老教师学习；而老教师则不必把计算机“操作”方面的困难看得过重，不要认为原来的教学经验都没有用处，要当“一张白纸”，重新写自己的全部教学。至于“代沟”，作为一般的观点，我是不敢苟同的。年龄大、有经验，就一定保守、不接受新事物？我们的科学院院士多数年龄很大，他们在我国前沿科学研究中还是带头人，他们非常重视学习新的科学研究成果。我们一些特级教师的年龄多在六十岁以上，其中许多人却是 CAI研究的骨干力量，还有的积极鼓励和帮助青年教师进行 CAI研究。还要看到一些青年教师在大学里学习的只是“传统”教学论，他们照“书本”办事，对现代教育技术并不很热心，对计算机只满足用于汉字编辑。应该说，老年人里有一些有保守思想，青年人里也有一些有保守思想，关键在于这部分人有没有牢固树立辩证唯物主义的世界观，有没有将“传统理论”当作前进的“绊脚石”。
    计算机辅助教学推动教学改革的优势需要大量教师广泛在多学科教学中大量使用才会表现出来，目前的教学试验受到软件数量、种类的限制，只是在部分课题上表现出一定效果。由于我们选用的课题是有关学科的难点，所以应该看到它的普遍意义，可以预见广泛采用 CAI对促进教学改革会有很大的作用。
    计算机辅助教学在教学方法上的具体例子，准备放在后面第二编的几十个课例里面介绍。需要做两点说明：第一点是，为了减少篇幅，“课例”并不都是整节课，有些只是某节课里使用计算机辅助教学的片段；第二点是，对教学法处理仍偏于用软件配合教师的讲解和课堂讨论，在指导学生使用软件自己学习方面的介绍较少。第三点是， CAI的最大优势是实现科学动态模拟和表现在“人机对话”“用户参与”等方面的智能性，这是用静态插图和文字难以描述清楚的优势。有兴趣深入了解和探讨的老师，最好是直接运行有关课题的软件。
    教育、教学是科学，又是艺术，其具体内容和对象都是存在多方面差异的，教学信息手段也是不断发展的，所以有“水无常势，教无定法”之说。笔者所考虑到的只能是某个局部，几十个“课例”都只是属于初步的探索，是尽量考虑“优化”，不敢讲是已经“最”优化。根据发展的辩证的观点，恐怕也不应该存在“最”优化。希望能够引起不同见地的讨论。俗话讲“熟能生巧”， CAI的应用研究这个课题需要千百万教师的多年坚持不懈的努力。