计算机与世界
时代的春意和哲学的新意
乔天庆、陶笑眉著
武汉出版社（2002.04）
著作连载 8 (2003.04公布于熵信息复杂性网站)（图略）
三计算机与教育——
校内与校外 灌注与开采 欣喜与悲哀
1.阅读、写作和计算三大教育基石的裂变与融合
每隔五年召开一次的世界计算机教育大会一开始把计算机定位为“知识论”，五年后 跳变为 “工具论”，又过五年即1990年悉尼会议上又更改定位为“基础论”，认为计算机教育是信 息技术的一部分，应当把对青少年进行信息技术教育作为人才素质的基础教育内容看待，这 相当于把计算机教育放到和语文、数学这类文化基础课等同的地位。2000年10月我国教育部 决定从2001年起，用五至十年左右时间，在全国中小学基本普及信息技术教育，以信息化带 动教育现代化，努力实现基础教育跨越式发展。2001年前，全国普通高级中学和大中城市的 初级中学要开设信息技术必修课，2005年前，所有的初级中学以及城市和经济比较发达地区 的小学开设信息技术必修课；用5到10年时间使全国90%左右的独立建制的中小学校能够与网 络或中国教育卫星宽带网联通。
传统的文化与教育的三大基石是阅读、写作和计算。数字技术正引起这三大基石的裂变。
互联网的普及改变了人类获得、拥有、利用、处理、交流知识的方式。新工具导致了科学技 术、人文历史研究环境的改变，知识、文化、文明的传播和交流方式发生了革命性变革。新 技术正在推动生活方式、社会结构、文化内容的史无前例的变化。
20世纪８０年代中期，美国一家公司预测计算机市场前景时研究了这样一个问题：当以计算 机为核 心的现代教育技术像使用书和纸一样方便时，老师学生的教学活动会发生什么变化？研究发 现，当学生花费一定精力掌握了操作技能后，他们的学习兴趣、能力和效率越来越高，而老 师们感到，他们更多的是作为管理者和引导者而不是说教者，新技术把老师从大量重复性教 育活动中解放出来，把自己的创造力投入到更具有挑战性和个性化的师生交往与共同探索之 中。数字技术带给教育的不仅仅是手段与方法的改变，而且是教育观念与教育模式的一场历 史性变革。
①数字技术导致的阅读方式变革突出表现在：
A从文本阅读走向超文本阅读与检索
电子书刊中，知识之间的联系不是线状的顺序延长，而是网状的，书刊内容可以有多种联合 方式与检索方式，换句话说，电子书刊提供了素材，个人可以按自己的需要编辑出一本新书 并且可以按个人喜爱方式编制出一份检索目录，这称之为超文本（Hypertext）阅读与检索 方式。这是一种全新的阅读方式。
B在电子读物中，阅读对象可以是文字也可以是图像，声音，三维动画等多种媒体，这叫 做超媒体（Hypermedia）阅读。与看电视不同，在电视中不想看的内容你要耐心挨过，数字 技术使你在超文本方式下随心所欲地实现超媒体阅读。
在德国市场上出现一种只有普通书大小的电子书，它可以随身携带，阅读时不受光线限制。 光线不足时，页面会自动变亮。它可以根据人们的习惯，进行横排或竖排，字体大小也可以 随意改变。阅读中，可以通过“书”旁的按钮在文章上做多种记号或翻书。通过输入关键词 ，还能够很快找到你想找的段落。一次充电可以阅读20小时。电子书的内容可直接从网上下 载。目前，有1800种英语书，500种德语书和1200种英语读物供电子书选择。一本书可以储 存18000页，相当45本400页厚的书。电子书的突出特点是使用电子油墨，每一个书页上涂有 上亿万个小囊，小囊里包裹着有黑白两面的显微微粒，通过数字化实现字体显示。
②数字技术也导致写作方式的变革。文字、画面在荧光屏上都体现为亮度、彩色的变化，屏 上 某个色素深浅亮暗最后都是由“０”与“１”组合而成，计算机的高速度使字符与画面在瞬 间完成，因此电子写作有极大的灵活性，文字及画面能随意挪动、增删、更换，使正在修改 的稿面始终有条不紊，大大节省反复抄写的重复劳动时间，这是对人类精力即生命的节省， 今天，不少作家都换笔为电子写作，个别的甚至不上计算机就没有灵感产生。
③数字技术还导致计算方式的变革。如２００年前数学家的“四色猜想”命题已被证明为“ 四 色定理”，如果用人工证明这条定理大概有３６万年的计算工作量，而在计算机上用了１千 个机器小时就将“四色猜想” 证明为“四色定理”。
人类利用电子计算机强大的计算能力向永无止境的π值挑战。 2000年前，希腊阿基 米 德求得π的近似值3.14，准确到小数点后两位数。16世纪，荷兰的鲁道尔夫·凡·科连求得 35位数的π值。日本数学家关孝和则求得10位数π值。17世纪，英国牛顿和德国莱布尼兹发 明了微积分。牛顿于1665年求得16位数的π值。1706年，阿布拉韩·夏普算出71位数的π值 。18世纪末。巴伦·贝加算到第136位。19世纪末，威廉·詹克斯算到707位，但是528位以 后是错误的。
因为π是无限级数，为求正确值必须进行无限次的加法运算，但人类的能力毕竟有限，总是 要在某处停止。计算的结果因此要看从事计算的人耐性有多高。1947年，π值计算已达到81 9位。这是利用计算机才办到的。最早利用电脑计算π值的美国乔治·麦特怀兹纳等人，于1 949年求到2037位数。由于电脑的计算能力惊人，π值的位数大增。1958年达1万位，1961年 达10万位，1973年已达100万位。随后，日本三好和宪与金田康正将纪录提升到200万位。法 国詹·邱又将纪录改变为200万零50位。1986年以后出现的纪录都是利用超级电脑创造的。 桌上型个人电脑也可以用来计算π值，但要算出100万位数需要100-200小时，计算到1000万 位就要1万小时，也就是需要1年以上，而超级电脑只要24小时就能得到1000万位。超级电脑 出现以后，计算竞赛更加激烈。1989年5月达4亿8000万位，6月达5亿3000万位，7月达5亿36 87万位。到8月则突破了10亿大关。1991年8月，计算达到21亿6000万位。随着计算机技术的 进步，π值的计算在20世纪之内可达到100亿位。
人们已经看到，数字技术已使计算机从单纯的技术上升为文化，作为人类传统文化三大支柱 的读、写、算在计算机语言文化中不可分割地融为一体了，成为人与计算机的协同操作。了 解与掌握计算机的程度反映着一个人的文化基础水平，并影响到一个人的职业选择。
2、有课无堂
网络教育（E-learning）在中国已经悄然顺利启动，而在国外它已是互联网上最大的产业。 据估计，全球与教育有关的网络科技产品，每年的收入可达2亿亿美元。这说明信息技术已 经开始逐渐取代传统的学习方式。中国教育界对现代远程教育反应积极，参与者们已经意识 到互联网不仅要彻底改变人们的生活方式，还将引发一场比300年前班级授课制的出现还要 深刻的教育革命。互联网近乎是天然的教育传播手段，同时又具有个性化互动、群体互动的 功能。学生可以在网上通过屏幕接收实时互动的课堂教学，包括在线讲座和答疑辅导。我国 汇文网校就独创了即时性在线答疑教室。进入网校的答疑区，学生可以实时地在电子黑板上 看到教师对所有学生的答疑。教师的回答通过文字、公式、图片、动画等方式，解决着学生 深层次的疑难问题。学生们反映“在线答疑很刺激；能大幅提高自己的学习成绩。”在北京 ，上网校正成为一种时尚化的学习方式。北京邮电大学网络学院的北京授课室的教师可以对 外省听课的学生进行当堂提问。学生也可以在任何时间通过点播IP课件获得上课内容。除课 堂讲授的课程可以做成多媒体课件外，理工科的很多实验也可以做成用计算机操作的虚拟实 验，这为许多不能到校亲自参与实验的学生提供了另一种学习手段，而这是过去基于单向传 播的广播电视大学所不能做到的。此外，几乎所有开通远程教育的学校都在开发网上的校园 文化，包括校园海报背后的学校社团活动，每晚在阶梯教室举行的学术报告和专题讲座以及 大学生的心理咨询等。有的大学甚至表示，远程教育的在线学生不久将可以同时收看校园内 几个教室里举行的不同讲座。在教学界面上，除教学内容使用文本文件和少量多媒体制作外 ，有的学校在屏幕一角显现教师的实时图像，甚至有的还在另一角显示实时板书，尽量营造 些实时氛围。如此看来，当有一天网校把那些只可意会不能言传的校园教学文化与教学内容 同时再现于网上时，它就能使远在千里之外的学生也不仅仅是在互联网上读书，而是“上学 ”了。
中国教育部已经确定了远程学历学位教育的试点院校范围，从第一批的清华大学、湖南大学 、北京邮电大学、浙江大学到第二批的北京大学、中国人民大学、上海交大及复旦大学、华 中理工大学等31所院校，2001年试点学校已增加为45所，试点学校有权颁发文凭和学位，在 网校学习的大学生所获得的文凭和在校学生的文凭功效相同，也有的大学只招收参加成人高 考生源。中国人民大学已在北京等14个地区同时推出国家承认学历的高中起点专科、高中起 点本科和专升本高及研究生等学历教育。2000年入学的中国人民大学4000多名北京地区成人 教育学生，有条件者将可以通过互联网在任何时间、任何地点进行学习。上海交大和复旦大 学新成立的网络教育学院2000年夏季分别扩招150名和200名本科生。这必然将缓解我国现在 接受大学教育的公民比例低于10%的状况。网络教育的学生将是有强烈的学习需求及良好学 习自控力的群体。
大部分教育网站专家并不认同传统学校将会消亡，但他们也都不否认，今后网络时代的学生 将更自我、更个性化，这是一个不以人的意志为转移的历史趋势。允许个人独自在家里上学 的技术已经产生，当技术形成强大的市场力量时，没有人能够予以阻挡。
随着网络的普及，国内外网络大学与日俱增，风险投资不断涌入教育网站，许多传统名校 也不甘人后，纷纷开设了网络课程，国外一些新闻媒体也在网上建立学历机构。美国有总值 2400亿美元的高等教育市场，网上教育机构正快速扩大份额。网络大学突破了时间、地点的 限制，满足了许多人的学习要求。网上大学也颁发学历。美国网上大学Unext的创建人罗森 菲尔德说，我们欣赏哈佛这样的名校，但总问题是只有1%的人有机会、有时间、有钱上顶尖 大学，我们瞄准的是剩下的99%。中国也有类似的情况。终生教育的目标已经更有条件实现 ，校内学生与校外学生将没有本质的区别。
2000年秋季起，美国7所口腔医学院的学生只需在入学时购买一张光盘，以后4年也不必再抱 着 厚厚的书本上学了。科研人员已将200多万页的文字、数千张的图片及多达180公斤重的辅导 材料都浓缩在这张光盘上了。
在国外，人们对网上大学这一新鲜事物的接受是有限度的：美国律师事务所和研究机构对网 上学历几乎完全否定；商业机构相对灵活；军队、公共学校、工厂对工程、计算机人员相对 开放。目前看来，在网上建立完整的高等学历教育体系尚欠火候。
3、微机考试与哭笑
1997年10月中国国家教委考试中心与美国教育考试服务处授权的美国公司签署协议，决定从 1998年起，赴美留学的英语考试（TOFEL）、研究生入学考试（GRE）及研究生管理学入学考 试（GMAT）考试开始使用计算机考试代替传统的笔试方法。计算机考试在发达国家的各类升 学中已占80%。计算机化考试是一种自适应的考试，是一种最适应考生水平的测试。它的考 题不是预先编制好的，而是根据不同考生的实际情况即时编制的。屏幕上会显示若干个问题 及相关的千个选项，考生用鼠标答题，考生在自认是正确的选项上点一下，得分就自动记录 在案。“机器考官”根据答题的准确程度，自动从题库中为考生选取下一道题，这决定了考 生无法检查和重做，更不能“参考”别人的答案，因为每个人所答试题顺序都可能不同。计 算机采用适应性测验的呈现方式，它会根据考生答题的速度和准确程度自动加大出题难度， 即考生答对第1题后第2题就难些，反之就容易些，得分高低与做题多少和准确程度相关。所 编制的试题不是随机抽取，而是按照测题的难度分布、区分度的要求，有选择地抽取。考生 具有选择测试场合与时间的自主性，这样就可以消除考生因紧张、焦虑、身体不适以及其他 意外事件对测试的影响，从而最大限度地真实反映考生的水平。答题几分钟后就有结果，但 最后结果由美方通知。这种考试与传统的通过测题的严格统一来体现考试的公平性不同，它 是通过最适合个人实际情况的测题和时空选择来达到更深层的公平，从而体现出标准化与 公正无私。而考生退出考场时是哭还是笑不一定是他所得的真实评价的写照。哭的学生可能 是做了高考分的难题，笑的学生可能是做了低分的容易题目。
4、有书无馆
中文是世界上使用者最多的语言之一。但在互联网上，英文信息占97%，法文占2%，中文只 占千分之几。1998年8月，由文化部牵头，提出建设中国数字图书馆工程。所谓数字图书馆 就是对有高度价值的图像、文本、语音、音响、影像、影视、软件和科学数据等多媒体信息 进行收集，组织规范性的加工，进行高质量保存和管理，实施知识增值并提供在广域网上高 速横向跨库连接的电子存取服务。同时也包括知识产权，存取权限，数据安全管理等范畴。 因此，准确地说，数字图书馆是超大规模 、可以跨库检索的海量数字化信息资源库。它的 特点是：收藏数字化、操作电脑化、传递网络化、信息存贮自由化、资源共享化和结构连接 化。这个工程一经提出，就得到院士、专家的赞同和各方面的重视、支持，国务院专门批准 成立中国数字图书馆有限责任公司来实施这一工程。为了从总体上把握，利于实施，国家86 3计划智能计算机主题于1999年5月成立了中国数字图书馆发展战略组，专门对该工程涉及的 技术、管理、运营、法律等问题展开研究，以便在此基础上全面实施中国数字图书馆工程。 2000年8月，有关公司推出了信息资源加工、存贮、检索、发布的全过程产品与方案，既包 括 自动化扫描与编辑加工系统、又有数字媒介存贮系统，其中有每分钟全自动扫描录入图书资 料高达160页双面，而且采用了国际通用的先进图像压缩技术，信息的深加工、纸媒介的数 字化得到有效解决。这些能加快图书信息的保存，也意味着制约我国图书馆建设和电子商务 信 息数字化的“瓶颈”难题已被克服。预计到2005年，中国数字图书馆将建成相当于3000万图 书、600万幅图片、8000部影视作品容量并互相链接的中文多媒体资料库群，我国将因此大 大缩小在信息获取方面同世界发达国家之间的差距。
我国国务院已批准在科技部的监督下，由7个单位联合建设一个国家科技图书文献中心。中 心本身不设立实体机构，而以虚拟方式组建。由著名科学家、有关部门代表组成的理事会将 负责中心的独立运行，确定中心发展方向、战略和规划等。中心的组建无疑是科研条件事业 中的一项重大改革和创新实践。
今天，我们坐在家中通过因特网已经能够调用网上的美国国会图书馆的资料和书籍，当 我国的数字图书馆建设成功的那一天，我们就也能够坐在家中从因特网上调用数字图书馆的 中外文书籍和资料了。特别要说明的是那时的调用不仅仅是一本书，我们可以从一本书出发 ， 通过运用超文本方式连锁调用全世界计算机网络里相关的书籍和资料，而且不只是单一的文 字模式，声、像、图、文等多种媒体的巨量信息点击一下鼠标即能来到。科研人员原来研究 一个课题时据统计调查得出的结论是他们80%的研究时间要用于寻找资料，数字图书馆的出 现将大大加快科学研究的进度。更多的图书将干脆以电子书的方式（e-book）出版与发行。
5、学习个性化
过去，知识从各种渠道、媒体、学校“填塞”给人们，今后，人们可以从许多渠道主动“采 挖”出知识，使接受知识更具个性化，更切合个人的迫切需要。随着知识更新速度的加快， 人们的学习转变为终生的需要，人人都需要学习、学习、再学习，现在有些家庭里已经有儿 孙教长辈学习计算机的现象，在一些电脑辅导班里可以见到老少长幼同班学习的情况。日本 文部省做出决定，从2000年开始在全国设置“计算机教室”，以老年人为对象，提供帮助， 教授计算机和因特网方面的基础知识和技能，使他们适应“信息技术化”的潮流。根据计划 ，日本全国约１０００个文化馆将设置“计算机教室”，每个班将招收２０个学员，每个地 区将配备熟悉计算机的教师讲课。此外，一些地区还将让擅长计算机的儿童和学生担任教师 ，把平常学到的知识教给老人，使孩子们“亲身体验当老师”，以进一步促进孩子与老人之 间的交流。