Первоначально ЭВМ применялась только для выполнения вычислений как и в науке, так и в образовании. Это позволяло уменьшить рутинную работу студентов в процессе обучения, главным образом при выполнении лабораторного практикума.

В 1970-е годы появились первые компьютерные обучающие программы, т.е. алгоритмы индивидуального пошагового обучения студентов в зависимости от их успехов на предыдущих шагах обучения. Собственно говоря, обучающие программы появились ещё раньше: это были так называемые программированные учебники. Действительно, в таких учебниках присутствовали все основные элементы, характерные для современных обучающих программ: информационные блоки, тесты и задачи для выяснения степени усвоения какого-либо раздела учебника, указания по дальнейшим действиям в зависимости от результатов выполнения соответствующего теста. Появление ЭВМ позволило автоматизировать алгоритм обучения, сделать сам процесс более “занимательным”. 

В последнее десятилетие вычислительные машины стали применяться для создания мультимедийных курсов. Такие курсы обычно включают в себя гипертекстовые структуры, аудио- и видеофрагменты, анимации, электронную доску. В подобных курсах размещаются практические упражнения и задачи, демонстрационные эксперименты и даже компьютерные лабораторные работы, а также тестовые вопросы. Предпосылки для появления мультимедийных курсов также существовали ещё до создания ЭВМ: гипертекст использовался в обычных учебниках для биографических справок и т.п. Широко применялись учебные фильмы, в том числе и мультипликационные. Развитие ЭВМ сделало возможным применять эти и другие подобные методы в комплексе и индивидуально.

Развитие компьютерной техники оживило разработку и применение тестовых систем. Тесты давно используются в образовании на разных этапах контроля знаний: от текущего до итогового. Тесты формализованы, поэтому они легко вписываются в концепцию информатизации образования. Информационные технологии применяются для создания тестовых заданий и их использования в обучении. Следует отметить, что и тестирование в образовании тоже появилось задолго до создания компьютеров.

Сетевые технологии начали применяться в образовании также сравнительно давно. Даже в первых обучающих системах в 70-80-е годы уже применялись группы машин: центральная машина и машины индивидуальных пользователей. В настоящее время сетевые технологии в простейшем виде применяются в любом компьютерном классе: связанные друг с другом машина учителя и машины учеников. Особенно выросла роль сетевых технологий с появлением Internet. Разумеется, с самого появления компьютерные сети начали применяться в образовании. В настоящее время область их применения весьма широка: учебные порталы (например, http:/www.edu.ru или http://edu.tsu.ru), удалённые библиотеки, «виртуальные» музеи, проведение научных конференций и семинаров, управление учебным процессом в вузах, ведение учебной документации в удалённых филиалах. Применяются сетевые технологии для осуществления самого процесса обучения (в системе дистанционного образования): чтение удалённых лекций, проведение телеконференций, консультаций, опросов, контрольных работ и даже зачётов и экзаменов при помощи электронной почты и в режиме on-line.

С развитием сетевых технологий возникла идея дистанционного образования. Фундамент этого вида образования существовал задолго до появления самих компьютеров - это заочное образование. Применение компьютерных технологий, особенно использование обмена информацией по сети, позволило увеличить число занятий со студентами, регулярность их контактов с преподавателями, включить другие источники информации кроме традиционных лекций и книг. Стали регулярно проводиться консультации, значительно усилился текущий контроль знаний у иногородних студентов. Стало возможным принимать по сети часть зачётов и экзаменов, рассылать учебные и иллюстрационные материалы и т.п. Большое применение в дистанционном образовании нашли телекоммуникационные технологии, чему способствовало развитие спутникового телевидения. Подобные технологии применяются, для дополнительного обучения школьников (например, в физико-математических или других специализированных заочных школах), в системе повышения квалификации и т.д.

Появление ЭВМ привело к возникновению течения в экспериментальной физике, связанного с автоматизацией научного эксперимента, которое заключается не только в обработке экспериментальных результатов, но и в управлении работой самой экспериментальной установки при помощи устройства сопряжения компьютера с установкой и соответствующей программы. Довольно быстро информационные технологии внедрились и в учебный физический эксперимент, приводя примерно к тем же результатам, что и в научном эксперименте.

 

Компьютерный эксперимент

 

Появление компьютера дало возможность “оживить” и сделать более наглядными физические модели, при этом компьютерные модели могут быть достаточно сложными и реалистичными. Методы компьютерного моделирования возникли в физике в конце 1950-х – начале 1960-х годов. Развитие методов машинного моделирования изменило физику, так как появилась возможность исследовать модельные системы с достаточно сложным взаимодействием частиц друг с другом. Развитие методов моделирования привело к тому, что в настоящее время принято подразделять физику на экспериментальную, теоретическую и вычислительную. Вычислительная физика занимает промежуточное положение между экспериментальной и теоретической. Объект её изучения не реальный эксперимент, но и не совсем теория. Модели вычислительной физики, в отличие от моделей теоретической физики, содержат мало приближений и являются более реалистичными, однако результаты представляются не в аналитическом виде, а в виде таблиц и графиков. Поэтому часто говорят о компьютерном эксперименте как основной структурной единице вычислительной физики.

Вплоть до 1980-х годов методы машинного моделирования были доступны немногим, компьютерный эксперимент был дорог, требовал огромных затрат машинного времени и виртуозного программирования. Быстродействие ЭВМ и их оперативная память были сравнительно невелики, что ограничивало графические возможности вычислительных машин и возможности диалога между машиной и пользователем. Появление дешёвых микрокомпьютеров и резкое увеличение их быстродействия и памяти сделало возможным применение методов машинного моделирования и в образовании, причём не только для обучения будущих специалистов по этим вопросам, но и для создания учебных физических моделей, которые могут применяться учащимися с любой компьютерной подготовкой.

Компьютерные модели уже сейчас применяются для демонстрации изучаемых явлений, причём эти явления наглядно изображаются в их развитии, в эволюции. Эти опыты можно применять на равных правах с обычным лекционным экспериментом, но они могут использоваться и индивидуально. Именно такое применение компьютерных экспериментов встречается наиболее часто.

Можно создать модель изучаемого явления, которая требует активной работы самого студента, т.е. интерактивную модель. Такие компьютерные эксперименты называют компьютерными (“виртуальными”) лабораторными работами. В реальной лабораторной работе студент выполняет эксперимент, затем обрабатывает результаты измерений, вычисляя значения физических величин и погрешности их измерения. В компьютерной работе учащийся проделывает аналогичные действия с модельными объектами.

Использование компьютеров для моделирования принципиально отличается от других их применений. В других случаях они играют преимущественно вспомогательную роль: улучшают,  расширяют, усиливают методики преподавания как традиционные, так и новые. Компьютеры применяются для создания обучающих программ, но программированные учебники создавались и до появления компьютеров. Применяют компьютеры для создания электронных курсов с гипертекстом, но выделение в обычном учебнике  другим шрифтом необязательного материала – это, по сути, и есть применение гипертекста.  Можно организовать контрольную работу по сети, но с таким же дидактическим эффектом можно провести её с выездом преподавателя на место или с использованием почты. Можно проводить консультации в режиме on-line или по электронной почте, но можно по телефону или даже по переписке. Можно создать для работы с удалёнными учебными пунктами специальную базу данных, но можно обойтись записной книжкой или классным журналом.

Моделирование принципиально невозможно без компьютеров, и оно приводит к появлению новых методик обучения, причём  не только в дистанционном, но и традиционном образовании. При этом компьютер принципиально является основным инструментом в процессе обучения, он выступает в ранее необычной для него роли экспериментальной установки, тренажёра и т. п. В этом случае само выражение “применение компьютера” утрачивает смысл, поскольку без компьютера эти новые методики вообще невозможны.