从世界上第一台计算机诞生起，就意味着文化超越面临质变。经过了半个多世纪的发展，计
算机越来越显示出其强大的生命力，在不远的将来，计算机将占据我们生活的每个角落，成
为信息社会的主要标志。它的普及不可避免地影响到教育思想和教育理论，而且肯定会引起
教育结构和教育内容的变化，导致教育的革命。现代教育不仅在教育理论与教育思想上不同
于传统教育，同时在教育的过程和教学手段上不断更新。计算机技术应用于教学，即是现代
教育的一种具体体现。计算机在教学上的广泛应用，不仅可以改善教学环境，提高教学效果，
更重要的还可以改变教师的教育观念和思维方法，真正实现文化的超越。进入九十年代以来，
“多媒体”和“国际互联网”（因特网）两大技术成为工业化时代向信息化时代转变的两个重要
标志，它们以惊人的速度改变着人们的工作方式、学习方式、思维方式、交往方式乃至生活
方式。随着这两大技术的不断发展、完善和普及，越来越多的人被它们所吸引，上网的计算
机越来越多，网络功能也越来越强。它们的发展也给教育的现代化提供先进的技术手段。通
过多媒体技术，计算机从无声世界走向有声世界，从静态走向了动态，为形象生动的计算机
辅助教学软件的开发提供了技术上的支持。利用多媒体技术开发的电子图书、课件（指教师
在课堂上应用的教学软件）、学件（指学生在课外使用的辅导软件）等是多媒体技术应用于
教学的产物，既可丰富充实教学内容，又可改善教学方法并且提高教学效果，还是用于学生
的个别辅导和学习的极好材料；利用多媒体电子教室对学生进行大面积系统的教育，是多媒
体技术应用又一体现，它极大地改变了传统的教学模式，使得教师的课堂控制更为有效，学
生的参与更加积极，教学效率明显提高；利用多媒体技术开发的教学管理软件以及试题库软
件，则能彻底改善学校的管理和考核功能，提高办学效益。国际互联网是由那些使用公用语
言相互通信的计算机连接而成的全球网络。它与国际电话系统十分相像。没有人能完全拥有
或控制它，但连接以后却能使它像大型网络一样运转。利用国际互联网的浏览器，我们可以
查询、浏览和下载各种各样的资料和信息，了解世界各地、各类学校的教育现状和发展情况，
查阅有关书目、文件、图片、资料等。通过电子邮件，你可以方便地和世界上各个国家的人
只要有对方的网上地址进行联络和通信，并交流思想、探讨问题及互通信息等。现在还有不
少地方建立了网上学校或开设了网上课程，人们利用它进行远程教育，甚至在家里就可以系
统地学习各种知识，参加考试，获得学分，还可以在学习过程中，老师与老师、老师与同学、
同学与同学之间实时地就一些疑难问题进行交流和探讨。如国际互联网上建立了“国联网校”，
设置了教育信息、在线答疑、在线广播、网上课堂、网校生活、讨论园地、趣味数理化、有
奖问答等栏目，你可以随时在“国联网校”中尽兴学习和漫游，这种远程的学习形式，吸引了
越来越多的人尤其是已离开校园的职业人群参与其中。在当今信息时代，计算机技术及其应
用以一种文化形态渗入人们工作和生活各个领域，并成为衡量一个社会现代化程度高低的重
要标志。在此情况下，广大教师作为社会精神文明的传播者和现代化人才的培养者，他们对
计算机知识的掌握、运用以及相关素质的状况，不仅关系到下一代能否适应社会发展的需要，
而且将也直接影响到我国的现代化进程。计算机辅助教学，在现代化教学过程中用途最广，
将逐步成为教师在教学中的得力工具。长期以来，计算机辅助教学的课件大多由计算机专业
人员制作和开发，而在教学中最有发言权的教师的主观能动性却没有发挥出来。事实上，教
师应成为开发和应用教学辅助软件的主要力量，没有教师参与开发和使用辅助教学软件，计
算机在教育领域中的作用不可能真正发挥出来。有关专家对目前教学软件状况所作的“数量
不少，缺乏精品，实用性差”的评价充分就说明了这一点。要使情况得到根本转变，加强教
师计算机辅助教学知识的培训十分必要。目前，在我们的教师队伍中，应用计算机辅助教学
的能力尚处于一个较低水平，有些教师虽然进行了初步的计算机知识培训，掌握一定的计算
机基础知识，但由于所学知识的针对性较差，在教学过程中无法实践，以致学用脱节。毫无
疑问，要尽快改变这种现状就应该在近期提高广大教师的素质。计算机辅助教学技术不仅是
指根据计算机辅助教学的原理，研究开发新硬件设备和软件程序所需的技术，更重要的是指
在教学过程中如何认识和应用已经形成产品的计算机硬件、软件的技术。早期许多技术开发
者幻想一种“反教师”的系统。这个系统将体现合理的教学原则根据教学大纲编排内容，并尽
量使屏幕设计得活泼有趣，配音编排得动听入耳，吸引学生直接从计算机获取知识，脱离教
师的参与。但是，专家从教学理论和对教室中技术实施情况的研究证明，这个目标不仅不现
实，而且是错误的。美国微软公司总裁比尔盖茨在《未来之路》一书中说到：“常有人表示这
样的担心，即技术将取代教师，我可以毫不含糊地强调，它不会。”因为，教师在教学过程
中，不仅仅为了传授知识，还有许多其他方面的任务和作用。而且，就知识传授而言，他们
不但能够按照他们自己的教学目标与方法去使用任何一种教学材料以及资料（学生在多数情
况下，不具备确定学习目标和合适的教材的能力），还能够根据课堂上学生的反映（主要是
通过表情，计算机无法观察表情）调整学习内容和方法，去营造合适的氛围，有利于学生接
受。所以，在教学过程中，教师始终处于主导的地位，现代教学也如此。先进的技术的确向
教师提出挑战，但这种挑战，仅仅是对教师本身的职业素质而言，并不针对教师的职业地位。
同时，即使是最好的软件程序，对大多数环境中的大多数学生而言，也是不够的，计算机不
可能完全替代教师而成为主导者。研究者认为当学生在他们独自学习中“正陷入学习的泥沼”
时，教师参与进来，在程序中具体问题的背景下为学生提供一些有关问题解答策略方面的指
导，学生就能远远超出他们独自解答问题的水平。经验表明，最成功的教学过程是那些教师
活动与技术整合到一个更广泛的学习活动中去的教学活动。当今，技术在教育领域内应用方
式最重要的变化是：把技术设备作为帮助学生学习的工具，而不仅仅作为存储教师知识的设
备。文字处理、数据库及绘画等软件都是帮助学生学习的工具。把计算机辅助教学技术作为
工具使用，解决了一个经常发生在指导式学习和探索式学习过程中的问题：计算机传授的课
程与教师授课不一致。尽管指导式学习和探索式学习的产品相当好，但它们在学校的课程里
没有地位，原因就是因为计算机在课堂内无法替代教师的作用。而当把技术用作工具时，教
师仍然能够控制课程与教学策略，技术仅是帮助学生学习课程内容或帮助他们练习技巧。尽
管计算机可能在教学过程某个局部成为主导，但从全局看，它只是辅助的工具。应用计算机
辅助教学技术有利于教育工作，它可灵活地应用于各种场合。但从教育改革的角度来看，这
种灵活性既是优点，又是弱点。其原因是：技术的应用有助于传统教学还是有助于教育改革，
这取决于教师的教育观念、教学技巧及其创造性实践。我国政府也大力提倡在教师中普及计
算机知识，鼓励教师将计算机技术应用于教学过程。可以预见，在不远的将来，具备一定计
算机应用水平将成为教师职业的必备条件。计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的
产物，它涉及到通信与计算机两个领域。它的诞生使计算机体系结构发生了巨大变化，在当
今社会经济中起着非常重要的作用，它对人类社会的进步做出了巨大贡献。从某种意义上讲，
计算机网络的发展水平不仅反映了一个国家的计算机科学和通信技术水平，而且已经成为衡
量其国力及现代化程度的重要标志之一。自50年代开始，人们及各种组织机构使用计算机
来管理他们的信息的速度迅速增长。早期，限于技术条件使得当时的计算机都非常庞大和非
常昂贵，任何机构都不可能为雇员个人提供使用整个计算机，主机一定是共享的，它被用来
存储和组织数据、集中控制和管理整个系统。所有用户都有连接系统的终端设备，将数据库
录入到主机中处理，或者是将主机中的处理结果，通过集中控制的输出设备取出来。它最典
型的特征是：通过主机系统形成大部分的通信流程，构成系统的所有通信协议都是系统专有
的，大型主机在系统中占据着绝对的支配作用，所有控制和管理功能都是由主机来完成。
随着计算机技术的不断发展，尤其是大量功能先进的个人计算机的问世，使得每一个人可以
完全控制自己的计算机，进行他所希望的作业处理，以个人计算机方式呈现的计算能力发展
成为独立的平台，导致了一种新的计算结构，分布式计算模式的诞生。一般来讲，计算机网
络的发展可分为四个阶段：第一阶段：计算机技术与通信技术相结合，形成计算机网络的雏
形；第二阶段：在计算机通信网络的基础上，完成网络体系结构与协议的研究，形成了计算
机网络；第三阶段：在解决计算机连网与网络互连标准化问题的背景下，提出开放系统互连
参考模型与协议，促进了符合国际标准的计算机网络技术的发展；
第四阶段：计算机网络向互连、高速、智能化方向发展，并获得广泛的应用。
任何一种新技术的出现都必须具备两个条件：即强烈的社会需求与先期技术的成熟。计算机
网络技术的形成与发展也证实了这条规律。1946年世界上第一台电子数字计算机在美国诞
生时，计算机技术与通信技术并没有直接的联系。50年代初，由于美国军方的需要，美国
半自动地面防空系统进行了计算机技术与通信技术相结合的尝试。要实现这样的目的，首先
要完成数据通信技术的基础研究。在这项研究的基础上，人们完全可以将地理位置分散的多
个终端通信线路连到一台中心计算机上。用户可以在自己的办公室内的终端键入程序，通过
通信线路传送到中心计算机，人们把这种以单个为中心的联机系统称做面向终端的远程联机
系统。它是计算机通信网络的一种。60年代初美国航空公司建成的由一台计算机与分布在
全美国的2000多个终端组成的航空订票系统就是这种计算机通信网络。
随着计算机应用的发展，出现了多台计算机互连的需求。这种需求主要来自军事、科学研究、
地区与国家经济信息分析决策、大型企业经营管理。他们希望将分布在不同地点的计算机通
过通信线路互连成为计算机-计算机网络。网络用户可以通过计算机使用本地计算机的软件、
硬件与数据资源，也可以使用连网的其它地方计算机软件、硬件与数据资源，以达到计算机
资源共享的目的。未来的计算机技术将向超高速、超小型、平行处理、智能化的方向发展。
尽管受到物理极限的约束，采用硅芯片的计算机的核心部件CPU的性能还会持续增长。作
为摩尔定律驱动下成功企业的典范英特尔预计2001年推出1亿个晶体管的微处理器，并预
计在2010年推出集成10亿个晶体管的微处理器，其性能为10万MIPS（1000亿条指令／
秒）。而每秒100万亿次的超级计算机将出现在本世纪初出现。超高速计算机将采用平行处
理技术，使计算机系统同时执行多条指令或同时对多个数据进行处理，这是改进计算机结构、
提高计算机运行速度的要害技术。同时计算机将具备更多的智能成分，它将具有多种感知能
力、一定的思考与判定能力及一定的自然语言能力。除了提供自然的输入手段（如语音输入、
手写输入）外，让人能产生身临其境感觉的各种交互设备已经出现，虚拟现实技术是这一领
域发展的集中体现。传统的磁存储、光盘存储容量继续攀升，新的海量存储技术趋于成熟，
新型的存储器每立方厘米存储容量可达10TB（以一本书30万字计，它可存储约1500万本
书）。信息的永久存储也将成为现实，千年存储器正在研制中，这样的存储器可以抗干扰、
抗高温、防震、防水、防腐蚀。如是，今日的大量文献可以原汁原味保存、并流芳百世。
新型计算机系统不断涌现：硅芯片技术的高速发展同时也意味着硅技术越来越近其物理极限，
为此，世界各国的研究人员正在加紧研究开发新型计算机，计算机从体系结构的变革到器件
与技术革命都要产生一次量的乃至质的飞跃。新型的量子计算机、光子计算机、生物计算机、
纳米计算机等将会在21世纪走进我们的生活，遍布各个领域。量子计算机是基于量子效应
基础上开发的，它利用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，利用激光脉冲来改
变分子的状态，使信息沿着聚合物移动，从而进行运算。
量子计算机中数据用量子位存储。由于量子叠加效应，一个量子位可以是0或1，也可以既
存储0又存储1。因此一个量子位可以存储2个数据，同样数量的存储位，量子计算机的存
储量比通常计算机大许多。同时量子计算机能够实行量子并行计算，其运算速度可能比目前
个人计算机的晶片快10亿倍。目前正在开发中的量子计算机有3种类型：核磁共振量子计
算机、硅基半导体量子计算机、离子阱量子计算机。预计2030年将普及量子计算机。
光子计算机即全光数字计算机，以光子代替电子，光互连代替导线互连，光硬件代替计算机
中的电子硬件，光运算代替电运算。与电子计算机相比，光计算机的“无导线计算机”信息传
递平行通道密度极大。一枚直径5分硬币大小的棱镜，它的通过能力超过全世界现有电话电
缆的许多倍。光的并行、高速，天然地决定了光计算机的并行处理能力很强，具有超高速运
算速度。超高速电子计算机只能在低温下工作，而光计算机在室温下即可开展工作。光计算
机还具有与人脑相似的容错性。系统中某一元件损坏或出错时，并不影响最终的计算结果。
目前，世界上第一台光计算机已由欧共体的英国、法国、比利时、德国、意大利的70多名
科学家研制成功，其运算速度比电子计算机快1000倍。科学家们预计，光计算机的进一步
研制将成为21世纪高科技课题之一。生物计算机的运算过程就是蛋白质分子与四周物理化
学介质的相互作用过程。计算机的转换开关由酶来充当，而程序则在酶合成系统本身和蛋白
质的结构中极其明显地表示出来。现在纳米技术正从微电子机械系统起步，把传感器、电动
机和各种处理器都放在一个硅芯片上而构成一个系统。应用纳米技术研制的计算机内存芯
片，其体积不过数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎
不需要耗费任何能源，而且其性能要比今天的计算机强大许多倍。目前，纳米计算机的成功
研制已有一些鼓舞人心的消息，惠普实验室的科研人员已开始应用纳米技术研制芯片，一旦
他们的研究获得成功，将为其他缩微计算机元件的研制和生产铺平道路。今天人们谈到计算
机必然地和网络联系起来，一方面孤立的未加入网络的计算机越来越难以见到，另一方面计
算机的概念也被网络所扩展。二十世纪九十年代兴起的互联网在过去如火如荼地发展，其影
响之广、普及之快是前所未有的。从没有一种技术能像互联网一样，剧烈地改变着我们的学
习、生活和习惯方式。全世界几乎所有国家都有计算机网络直接或间接地与互联网相连，使
之成为一个全球范围的计算机互联网络。人们可以通过互联网与世界各地的其它用户自由地
进行通信，可从互联网中获得各种信息。回顾一下我国互联网络的发展，就可以感受到互联
网普及之快。近三年中国互联网络信息中心对我国互联网络状况的调查表明我国的互联网发
展呈现爆炸式增长，2000年1月我国上网计算机数为350万台，2001年的统计数为892万
台，翻一番多；2000年1月我国上网用户人数890万；2001年1月的统计数为2250万人，
接近于3倍；2001年1月的统计数为122099个，接近于3倍；国际线路的总容量目前达
2799M，8倍于2000年1月的351M。 人们已充分领略到网络的魅力，互联网大大缩小了
时空界限，通过网络人们可以共享计算机硬件资源、软件资源和信息资源。“网络就是计算
机”的概念被事实一再证实，被世人逐步接受。在未来10年内，建立透明的全光网络势在必
行，互联网的传输速率将提高100倍。在互联网上进行医疗诊断、远程教学、电子商务、视
频会议、视频图书馆等将得以普及。同时，无线网络的构建将成为众多公司竞争的主战场，
未来我们可以通过无线接入随时随地连接到互联网上，进行交流、获取信息、观看电视节目。
移动计算技术与系统：随着因特网的迅猛发展和广泛应用、无线移动通信技术的成熟以及计
算机处理能力的不断提高，新的业务和应用不断涌现。移动计算正是为提高工作效率和随时
能够交换和处理信息所提出，业已成为产业发展的重要方向。移动计算包括三个要素：通信、
计算和移动。这三个方面既相互独立又相互联系。移动计算概念提出之前，人们对它们的研
究已经很长时间了，移动计算是第一次把它们结合起来进行研究。它们可以相互转化，例如，
通信系统的容量可以通过计算处理（信源压缩，信道编码，缓存，预取）得到提高。移动性
可以给计算和通信带来新的应用，但同时也带来了许多问题。最大的问题就是如何面对无线
移动环境带来的挑战。在无线移动环境中，信号要受到各种各样的干扰和衰落的影响，会有
多径和移动，给信号带来时域和频域弥散、频带资源受限、较大的传输时延等等问题。这样
一个环境下，引出了很多在移动通信网络和计算机网络中未碰到的问题。第一，信道可靠性
问题和系统配置问题。有限的无线带宽、恶劣的通信环境使各种应用必须建立在一个不可靠
的、可能断开的物理连接上。在移动计算网络环境下，移动终端位置的移动要求系统能够实
时进行配置和更新。第二，为了真正实现在移动中进行各种计算，必须要对宽带数据业务进
行支持。第三，如何将现有的主要针对话音业务的移动治理技术拓展到宽带数据业务。第四，
如何把一些在固定计算网络中的成熟技术移植到移动计算网络中。面向全球网络化应用的各
类新型微机和信息终端产品将成为主要产品。便携计算机、数字基因计算机、移动手机和终
端产品，以及各种手持式个人信息终端产品，将把移动计算与数字通信融合为一体，手机将
被嵌入高性能芯片和软件，依据标准的无限通信协议（如蓝牙）上网，观看电视、收听广播。
在互联网上成长起来的新一代自然不会把汽车仅作为代步工具，汽车将向用户提供上网、办
公、家庭娱乐等功能，成为车轮上的信息平台。跨入新世纪的门槛，畅想未来之时，我们不
妨回顾本世纪人们对计算机的熟悉。1943年IBM总裁Thomas Wason说“我认为全世界市
场的计算机需求量约为五台”。1957年美国PrenticeHall的编辑撰文“我走遍了这个国家并和
许多最优秀的人们交谈过，我可以确信数据处理热不会热过今年”。1968年IBM的高级计算
机系统工程师的微晶片上注解“但是它究竟有什么用呢？”。1977年数字设备公司的创始人
和总裁Ken Olson说“任何人都没有理由在家里放一台计算机”。愿我们的所言也将被证实是
肤浅的、保守的。