计算机辅助教学(Computer Aided Instruction ，简称CAI)是在计算机辅助下进行的各种教学活动，以对话方式与学生讨论教学内容、安排教学进程、进行教学训练的方法与技术。

CAI为学生提供一个良好的个人化学习环境。

综合应用多媒体、超文本、人工智能和知识库等计算机技术，克服了传统教学方式上单一、片面的缺点。

它的使用能有效地缩短学习时间、提高教学质量和教学效率，实现最优化的教学目标。

.编辑本段基本内容计算机辅助教学技术的主要研究内容包括：1)计算机辅助教学模式：目前CAI系统通常采用的教学模式有以下6种：(1)练习：包括编排题目、比较答案及登记分数，通常作为正常教学的补充；(2)个别指导：包括教授规则、评估学生的理解和提供应用的环境等(3)对话与咨询：又称为“苏格拉底”教学模式，允许学生与计算机之间进行比较自由的“谈话”；(4)游戏：创造一个带竞争性的学习环境，游戏的内容和过程与教学目标相联系(5)模拟：用计算机模仿真实现象(自然的或人为的现象)，并加以控制，如模拟化学或物理实验和飞机、车船驾驶训练等；(6)问题求解：让学生以多种途径运用规则和概念，得到问题的解，既要求学生不仅知道问题的正确答案，而且掌握其解答过程。

在具体的教学过程中，根据教学内容表达的需要和教学目的的要求，需要在同一课程不同的内容或不同的教学环节中交叉使用这些教学模式。

2）计算机辅助教学课件的制作：CAI系统工程核心是课件。

由课件设计者根据教学要求用CAI写作工具或计算机语言编制而成。

3)计算机辅助教学写作工具与环境：CAI写作工具是提供给课程教师编制课件的写作环境。

良好的写作系统和开发工具是提高CAI课件开发效率的关键。

[1]编辑本段基本概况CAI，被广泛译为“计算机辅助教学”，已基本得到教育界的认可。

但从目前的实践来看，“计算机辅助教学”的范围远远大于英语中CAI（Computer Assisted Instruction）的本义，而随着现代教育技术的不断深化，这一领域的概念的内涵和外延还在发生着变化。

是在计算机辅助下进行的各种教学活动，以对话方式与学生讨论教学内容、安排教学进程、进行教学训练的方法与技术。

CAI为学生提供一个良好的个人化学习环境。

综合应用多媒体、超文本、人工智能和知识库等计算机技术，克服了传统教学方式上单一、片面的缺点。

它的使用能有效地缩短学习时间、提高教学质量和教学效率，实现最优化的教学目标。

实际上，“计算机辅助教学”包含的范围大体有如下几个内容：CAI——计算机辅助教学CBE——计算机辅助教育CAL——计算机辅助学CBI——计算机化教学CAC——计算机教育应用CAI只是其中的一部分而已。

但我国的近几年的实践却把CAI同计算机辅助教学这一概念划出了等号，应该说，这是对CAI的大胆扩展，是别具特色的一个方向。

编辑本段发展历史美国是进行计算机辅助教学研究和应用最早的国家，所以CAI的历史基本上是以美国CAI发展历史为主线。

近四十年来，CAI的发展大体上经历了五个阶段。

（1）1958--1965年这是CAI发展的初期阶段。

在这个时期，主要是以大学和计算机公司为中心开展的软件硬件开发研究工作，并出现了一些有代表性的系统。

如：PLATO系统。

（2）1965--1970年这一时期的特点是研究规模扩大，并且将以前的研究成果投入应用。

斯坦福大学在1966年研制了IBM1500教学系统。

（3）1970--1975年这一时期，CAI的应用范围不断扩大，并进一步趋向实用化。

开发的科目除了数学，物理之外，在医学、语言学、经济学、音乐等多种学科领域均开展了CAI的应用。

（4）1975--80年代后期微型计算机进入教育领域之后，形成了极大的冲击，使之成为多种教育环境中的理想工具。

（5）80年代末以后80年代末和90年代初，多媒体计算机的出现，被称为计算机的一场革命，它具有能够综合处理文字、图像、声音、图形的能力，显示了计算机在教育方面的非凡才能，很快成为CAI发展的重要方向。

计算机辅助教学的原理受到心理学家B. F. Skinner的学习机(learning machine)的影响，虽然计算机辅助教学的原理早已形成，但其发展和普及都深受计算机科技的影响。

在计算机辅助教学的发展史上，有两个重要的系统，对后来的发展影响深远，一是PLATO系统，这个系统是六十年代一群依利诺州立大学(U. of Illinois)的计算机工程师及教育学者共同研制而成；另一个是1972年Mitre公司开发的TICCIT系统。

此两大系统所强调的互动性及学习者控制，充分表现了CAI的基本精神，可谓CAI发展史上的重要典范。

不过，当时这些系统都运行在大型计算机上，并不十分普及。

1978年Apple II 及1981年IBM个人电脑的出现和普及，对CAI的发展和普及影响很大。

从此以后，大部分的CAI软件的运行环境均以个人电脑为平台。

1984年Apple公司推出Macintosh 个人电脑，使鼠标开始流行，图形化用户界面的运用受到重视。

除了个人电脑的日益发展外，文档编辑工具的发展也非常迅速，这些都是促使CAI蓬勃发展的有利条件。

1991年，美国麻省理工学院MIT研究开发的Athena，开启了网络化CAI的新纪元。

时至今日，多媒体的应用更是百花齐放，远距离教学也成为各方关注的焦点，CAI的研究又将进入一个新的时代。

[2]编辑本段基本原理一、CAI与数学教学整合的基础数学课堂教学是由多个要素所构成的一个复杂的系统。

大量CAI课件进入数学课堂，使得原本就复杂的教学系统构成要素发生了变化，也使得教学系统的操作更加复杂化。

如何使CAI与数学教学达到和谐与统一，这就需要对CAI与数学课程进行整合。

什么是整合所谓整合是指一个系统内各要素的整体协调，相互渗透，使系统各要素发挥最大效益。

CAI与数学课程融为一体，将CAI技术作为一种工具，以提高数学教学与学的效率，改善教与学的效果，改革传统的教学模式。

课程整合的目的是减少知识体系的分割及学科间隔离，把不同的知识体系联系起来。

CAI与数学课程的整合，不是简单的把CAI技术仅仅作为辅助老师课堂教学中的演示工具，而是把CAI看作是数学教学与学生学习的工具和培养学生各种素质的载体。

CAI与数学课程的整合，要在现代教学理论指导下，把CAI作为促进学生自主学习的认知工具，丰富教学环境的创设工具，并将这些工具，丰富教学环境的创设工具，并将这些工具全面地应用到数学教学过程中，使数学教学资源，各个教学要素和教学环节，经过整理、融合，在系统优化的基础上产生聚集反映，从而使传统的数学模式得到根本的变革。

从传统教学观念中的重在“教”转移到重在学生的“学”。

建构主义学习理论认为，学习过程是学习者在一定的学习环境中，与其他学习者协作、讨论等，建立自己的认识和理解的过程。

利用多媒体技术和仿真技术制作的CAI课件，其许多特性和功能特别适合实现建构主义学习环境的建构。

因此，在CAI课件设计和在课堂教学中的运用都围绕建构主义学习理论的四大环境要素进行，把多媒体计算机当作建构主义学习环境下的认知工具，在老师的指导下，使学生自主学习和求知，这就为CAI课件开发和应用以及CAI与数学课程的整合提供了理论依据。

二、CAI与数学教学整合的原则CAI只是一种认知工具，CAI技术的发展仅为教学的改革提供了物质条件。

要想充分发挥CAI生动形象、生动活泼、人机交互、及时反馈和个别化等优点。

在教学课程中使用CAI，还应遵循以下原则：（一）意义的建构原则建构主义学习理论强调建构学习环境对学习者认识结构形成与发展的重要作用，在基于建构主义学习理论所构建的学习环境中，学生是认知的主体，是意义的主动构建者。

因而整个学习过程的最终目的是完成学习者知识意义的构建，在这样的环境中，数学教学是从如何创设有利于学习者意义建构的情景开始。

整个教学过程都要以“意义建构”为中心去设计和实施。

（二）必要性原则在数学教学中运用建构主义运用CAI的目的是服务与教与学。

提高数学课堂教学效率，构建新形式下的数学教学模式。

CAI在数学教学中是在为需要用而用，而不是用来为课堂教学而点缀，更不是公开课上的昙花一现，而是要发挥CAI的技术力量，去做传统教学器具或手段不能做或做得不完善的工作，从而更合理地优化教学资源，构建互动式、多样化的学习环境，激发学生学习数学的兴趣和对数学知识意义的理解，领悟数学的本质。

（三）实用性原则在数学教学中运用CAI可以使许多抽象的数学概念和难以理解的逻辑关系变得生动有趣、直观形象，在数学中收到了事半功倍的效果。

因此，CAI技术应用与数学教学应力求简捷、方便、实用。

数学教学中并不是提倡每堂课都使用CAI，但教学中运用时，力求选择经典的适用于计算机辅助教学的教材内容（函数概念引入，圆锥曲线概念的引入等），可以通过计算机模拟演示突破学生思维瓶颈。

在CAI课件的制作上，力求简捷、方便、实用，在界面设计上力求简捷、明快，在课件演示的操控上力求进退自如。

（四）启发性原则建构主义学习理论认为，学习者的学习过程就是建立自己的认识和理解的过程，教师是这一过程中所提供的学习资源至关重要一环。

如果CAI课件只是用来验证知识的结论，而只能增加学习者对知识的理解和记忆，而不能培养和启迪学生的创新意识和创新精神，所以，CAI课件在设计和制作上都要从创新的角度出发，围绕教师的主导作用和学生的主体地位来进行。

通过CAI提供的生动、直观的学习材料，激发学生的联想，唤醒学习者长期记忆中的有关知识、经验或表象，去同化新知识，从中培养学习者的创新意识。

因而CAI运用数学教学还应遵循启发创新原则。

三、CAI与数学教学整合的应注意的问题（一）CAI不能替代老师，更不能代替课堂教学CAI只是师生用来创设教学情境，组织学习材料，帮助数学思维，相互协作交流的认知，他本身不具有替代老师教学的思维与理论。

在数学教学中，教师是教学情境的设计者，而非CAI教学系统。

教学的实施和调控仍由教师掌握。

尽管CAI有许多优势和强大的生命力，引领着数学教学发展的趋势，也绝不能否定课堂教学的作用，它不可能完全取代常规的数学课堂教学。

（二）个别化学习与协作学习的统一由于习惯了讲授式这样一传统的教学模式，因此，教师在教学中往往对学生的个体差异没有给予应有的重视，已导致学生的数学能力不能普遍提高。

CAI为我们提供了一个开放性的平台，利用它可以实现个体差异下相同的目标。

根据建构主义学习理论，学习者的学习经验和知识结构不相同，数学课件在设计制作上应有多个起点和多条学习路径以利于学习者从多层次、多角度地进入数学学习活动。

数学目标固定后，可以通过整合不同的任务来实现，每个学生都可以采用不同的方法、工具来完成同一个任务。