基于双重编码理论的双轨教学模式*

陈长胜，刘三，汪 虹，陈增照

（华中师范大学 国家数字化学习工程技术研究中心,湖北 武汉430079）

基于双重编码理论的双轨教学模式*

陈长胜，刘三女牙，汪 虹，陈增照

（华中师范大学 国家数字化学习工程技术研究中心,湖北 武汉430079）

本文分析了多媒体教学中存在的问题，着重从教学资源运用方式的角度来解决多媒体教学中的问题，提出了基于双重编码理论的双轨教学模式，对双轨教学模式的功能和特点、实现方式进行了阐述。

多媒体教学；双重编码理论；双轨教学

一、引言

多媒体教学是指在教学过程中，根据教学目标和教学对象的特点，通过教学设计，合理选择和运用现代教学媒体，以多种媒体信息作用于学生，并与传统教学手段有机组合，形成合理的教学过程，达到最优化的教学效果。[1]多媒体用于教学使教学更加充满活力,显示了无与伦比的优越性，主要表现在可提高学生的思维能力、记忆力和想象力，人机交互改变了学生被动学习的局面，为知识经济时代的终身教育提供了条件，[2]给传统的教学模式注入了新的活力，极大地改变了教学方法和手段，加快了从传统教育向现代化教育的转变速度。由于多媒体技术应用于教学能够很好地优化教学和改善教学，在多媒体应用于教学的初期得到了一线教师普遍欢迎，然而在多媒体给广大教师带来便利的同时，多媒体教学过程中也出现了许多的问题。例如，优秀多媒体教学资源的短缺，教学资源的滥用和任意的拷贝；教师主导作用的丧失，学习者主体地位的忽视；人机关系处理不当，变“人灌”为“机灌”，或者“人机共灌”[3]；学习者积极性锐减等问题。这些问题都值得我们加以重视，并需要寻求解决的途径。

二、多媒体教学中的问题

1.教学资源质量的问题

目前，大部分学校的多媒体教学以教学软件或课件为主，[4]它们不仅是教学活动的重要元素，而且是教师和学习者活动的纽带。然而当前多媒体教学中一个最为突出的问题便是优质多媒体信息资源的缺乏。教师选用的多媒体资源一般包括两种。一种是网络上的教学资源，这部分资源大多是学科教师自己或者所在单位同事间合作开发的成果，由于他们具有多年一线教学的经验，因而这种资源的重点、难点以及教学活动设计都比较清楚。但由于这些学科教师的网络资源检索、信息再加工能力不强，因而开发出来的多媒体资源的艺术性、功能完整性上较差，整体效果不如人意，而这些资源往往被教师经过简单加工后进入课堂；另一种是商业开发，教育管理部门以及学校通过购买的方式配发给教师使用，如各类教学资源库等。[5]虽然这些资源的开发者一般都拥有雄厚技术力量，可以开发出具有较好的界面和强大的功能的资源或软件，但由于缺乏学科一线教师的支持，因而其实用性不强。当前，教师通常使用的课件是对网络教学资源的简单加工或者不做任何修改的使用，这样的教学会导致以下的问题：教师的教学风格无法显现；经过简单修改的课件在难度层次和结构设计上不能很好地适应学习者的需要，影响课堂教学目标的实现。

2.教学资源运用方式的问题

主要包括教学资源的呈现、教学活动的组织等因素。教学资源运用方式的问题主要表现在：其一，多媒体教学中忽视学习者的接受能力。 多媒体教学传输知识的途径是多样的，除了教师的讲授，还有多种媒体手段的传授。在运用多媒体教学的过程中，如果过分追求多媒体运用的多密度、大容量、快节奏，让学生接受不了、消化不了也会适得其反的，[6]易产生认知超负荷的现象。其二，教师重视课件的播放，缺少通过板书的推理和演算。在这种情况下，学习者往往没有时间对知识进行联系、对比，学生的认知活动受到了阻碍。其三，呈现的前后教学内容缺乏关联性。当前多媒体教学大多是演示文稿代替纸质讲稿和板书，课堂没有了教师一步一步的演绎推理，取而代之的是一张张课件的播放，前后课件的内容缺乏关联性，因此一些整体的知识体系被迫分成了两页或多页文稿，学习者没有机会对前后演示的内容进行整体的把握，影响了知识的整体把握。其四，以课件贯穿课堂，知识的表现形式单一，课堂缺乏交互。在当前多媒体教学中，教师普遍以课件贯穿整个教学过程，课堂上较少应用网络资源和其他格式的材料，即使要使用以上资源，教师难免要在多个材料之间来回切换，此种情况下，投影内容的变换很容易引起学习者注意力的分散。并且，为了操作课件，教师的活动范围局限在多媒体教室的控制台上，过分关注多媒体课件的使用，忽略了学习者的课堂反应，缺失了情感的交流。

基于以上分析，可以从开发新的优质教学资源和改善已有教学资源运用方式两个方面，进一步思考解决当前多媒体教学问题的方法。开发优质的教学资源需要花费大量的时间，动用较多的人力资源，整个开发过程需要许多学科专家的精心设计、较长时间的使用和修改等环节，从时间成本上看，通过这种方式来改善或者解决当前多媒体教学中的问题其周期性较长，难以迅速取得成效。但是，通过合理地使用当前已有的教学资源，突破演示文稿等教学内容的使用局限，将教学内容采用双画面的模式呈现，进行双轨模式教学，可以增强讲授内容的前后关联性，激发学习者的学习积极性，促进学习者的知识建构。作为一种新的教学模式，双轨教学模式有其深刻的理论基础，其中最为重要的理论支撑是双重编码理论。

三、双重编码理论及其教学应用

1．双重编码理论

心理学家阿伦·佩维奥（Allan UrhoPaivio）于1969年提出了“双重编码理论（Dual－Coding Theory）”。 该理论认为大脑中存在两个功能独立却又相互联系的认知系统处理不同的信息：来自语言经验的语言系统和非语言系统(心理表象系统)。语言系统处理语言信息,并将它以字符为基本单位编码储存在文字记忆区；非语言系统则是处理非语言信息，编码是以心像作为其基本单位存储在图像记忆区，也在对应的语言记忆区留下一个文字对照版本，这两种系统同样能够相互关联地工作，两种系统能直接地被特化的刺激激活，非语言系统被物体或物体的形象激活,语言系统被词语激活。[8]双重编码理论的一个重要原则是：同时以视觉形式和语言形式呈现信息能够增强记忆和识别。知识可视化将知识以图解的方式表示出来，为基于语言的理解提供了很好的辅助和补充，大大降低了语言通道的认知负荷，加速了思维的发生。[9]传统的学习使用左脑，大量运用抽象思维，注重理性；而全脑学习平衡全脑（左右半球），多种思维灵活运用。[10]双重编码理论强调左右大脑的协作处理机制，是一种全脑学习方式。

2．双重编码理论的应用

作为一种促进学习者认知的科学理论，双重编码理论在教学中得到了广泛的应用。最典型的应用方式是图示教学法。图示教学法是指教师运用符号、线条、文字、数字、方框及其组合的方式并将其运用到教学中，该方法具有生动、直观、简洁、视听聚焦性、趣味性及启发性等特点。[11]美国图论学者哈里曾说过：“千言万语不及一张图”，这句话说明了图像信息在学习者认知发展中的作用，图像信息更能给学习者提供一种思考和想象的空间。这种教学方法在很多学科、不同层次教育机构中得到普遍的应用，并且探索出了多种具有学科特点的应用模式。例如，在历史教学中，史政文老师在图示教学法的基础上，与多媒体技术相结合提出了电子综合图示教学法，也就是在历史课堂教学中随着教师对历史问题、历史概念、历史知识线索的讲解，同时利用电脑技术在银幕上先后点击出线段或框架或地图及相应的文字和各种符号，以标示出历史事件发生的时间、空间及各事件间的因果关系和发展趋势等的一种综合性较强的现代化教学方法。[12]

四、双轨教学模式与实现方法

1．双轨教学模式的界定

双轨教学模式是指在双重编码理论、多媒体教学理论指导下，通过某种手段将教学内容以双画面的形式呈现，并且呈现内容存在意义关联，以促进学习者大脑语言系统与非语言系统激活，方便教师组织课堂教学活动为目标的教学模式。双轨教学模式下教学要素之间的关系如图所示。在这种教学模式下，我们通过双画面的方式来呈现教学内容，将知识以图解、关联的方式表示出来，为单纯的文本提供有力的补充，降低语言的认知负荷，进而促进知识的传播和接收。实现的方式可以是将显示器或投影幕的一半区域呈现图形图像的信息，另外一半区域呈现文字信息，或者两个区域呈现相互关联的信息，以此刺激两个认知系统，使学习者在相互关联的信息中积极建构新知识的意义，进行高效的学习。本文第二部分的应用强调图像或图示在教学中重要作用，可以归结为教学方法。将双重编码理论应用到当前多媒体教学中，解决当前多媒体教学中的突出问题，需要将它的应用上升到教学模式的层面。

2．双轨教学模式的特点

双轨教学模式除了要提供给学习者宽阔的视觉空间外，还具有以下几方面特点。

（1）呈现形式——双画面

双轨教学模式呈现资源的形式不再是一个投影画面，而是双投影画面，为教学中多种相关教学资源同时呈现提供空间。此时，教学资源将不再局限在单一的演示文稿，取而代之的是丰富多样的资源，运用双画面的呈现形式为学习者提供图文并茂的学习情景。

（2）资源内容——相互关联

双轨教学模式将改变演示文稿、其他关联教学内容呈现时前后分割的情况，实现讲授内容的完整性和关联性。教师在使用中可以在一个屏幕上显示演示文稿的当前页，而在另外一个屏幕上呈现演示文稿的前一页；对于多种教学资源也可以保持他们之间的关联性。这种关联的教学内容符合双重编码理论的认知要求，可以给学习者一个整体的印象；使学习者拥有足够的时间对比前后页的内容，以及进行做笔记、思考、推论等学习活动；促进对学习者的知识建构。

（3）教学方式——体现课堂交互性

作为一种崭新的教学模式，双轨教学模式可以为其他教学方式的应用提供支持，并且具有良好的交互性。课堂教学中经常运用的活动教学、协作学习等教学方式，可以从双轨教学系统中获得有利的支持。运用计算机网络技术，双轨教学应该并且必须突出课堂教学的交互性，运用在线测试、互动答题等方式，及时对学生的学习情况予以反馈。教学反馈是指教师在教学过程中把产生在学习者身上的学习效果作为新信息返回影响并调节自己的教学活动。反馈总是带有滞后性的，但是滞后时间不能过长，否则时过境迁,反馈就会失去效力。[13]在保证多种交互方式的同时，双轨教学模式要为学习者提供实时的反馈机制，保障学习活动的顺利进行。

（4）系统控制——方便灵活

双轨教学模式下，教师对教学中使用的各种资源可以方便地进行各种操作，针对两个或多个资源窗口的情况，能够实现灵活多样的布局方式，通过简单操作就可以实现多种教学活动的需求。

3．双轨教学模式的实现

实现双轨教学模式可以通过硬件配置和软件开发两种方式，并且已有了相关的产品。

（1）硬件实现方式

本文所说的硬件实现方式，着重指硬件的配置。主要是通过对计算机显卡进行设置以实现双显示输出，当前很多品牌的显卡都提供了两种及以上的输出口，这些接口包括：VGA、DVI、S端子、HDMI等。 例如七彩虹出品的镭风4830-GD3 CF就提供了VGA、DVI和S端子三种接口，使用者通过本显卡的Catalyst Control Center窗口就可以设置 “扩展主显示”、“复制主显示”、“水平伸展主显示”、“垂直伸展主显示”四种双轨显示效果。即使有些显卡只提供给用户一个接口，如丽台Quadro NVS 290，仅为用户提供了一个DVI的输出口，但是通过一个一分二的DVI转接头就可以实现双输出，达到上述镭风显卡可提供的输出效果。

（2）软件实现方式

当前，实现双画面显示的软件主要还是以一些分屏软件为主，能够实现的效果仅仅在于桌面区域的分割。这种分屏软件在办公自动化、视频编辑方面应用较多 ，但它不是真正面向教学的软件。通过软件工程的方法，实现对多种教学软件的集成，实现两个或多个窗口的托管与控制，可以开发出双轨教学软件。目前，华中师范大学国家数字化学习工程技术研究中心正在进行这方面的研发，中心开发的PGP教学产品为双轨教学模式提供了平台，该产品已经在华中师范大学第一附属中学和武汉市西藏中学试用，得到了一线教师的普遍好评。

（3）两种实现方式的比较

以上两种实现方式都无法达到完美的效果，但通过比较和必要的取舍，可以发现哪种最适合我们的需要，表中列出了两种实现方式的差异。

表 硬件实现方式与软件实现方式的差异比较

通过比较可以看出，软件实现方式可以实现教学内容的关联，课件资源和电子材料标注痕迹的保存，并且在电子白板教学中，可以方便地使用软件的按钮进行各种操作，简单方便，互动性强，而这正是双轨教学模式所要达到的教学效果，同时又是解决当前多媒体教学问题的条件。与之相比，硬件实现方式比较简单，所需的时间较短，实现成本较低，通过购买或使用所需的硬件产品进行配置即可实现，但是这种实现方式还只是为学习者提供一个宽阔的视野，其教学特性较差，不能够很好地改进当前的多媒体教学。因此，使用软件工程的方式开发专门针对双轨教学需求的教学软件，可以较好地实现双轨教学模式。

五、结束语

多媒体教学中的问题一直是教育研究的热点，许多研究者和一线教师为此提出了很多的方法和策略，但多数是从改善和提高教学资源质量的理论层面来讨论的。本文将多媒体教学中的问题归结为教学资源质量和教学资源应用方式两个方面的问题，并从教学资源运用方式的角度，根据双重编码理论，提出了通过双轨教学模式来解决多媒体教学中的问题的思路，对双轨教学模式的定义、特点以及两种实现方式进行了阐述。实现双轨教学的软硬件仍待进一步的研究和开发，双轨教学模式、教学策略等方面的问题还需进一步研究。

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[4]王绍梅.关于多媒体教学实践的几点思考——从复旦大学取消 CAI课时说起[J].电化教育研究，2009（10）：96.

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G424.1

A

1673-8454（2011）03-0052-04

*项目支持：华中师范大学2009年度研究生自主科研项目：“双轨教学软件设计与开发研究”。

（编辑：隗爽）