陳長勝，劉三，汪 虹，陳增照

（華中師范大學 國家數(shù)字化學習工程技術研究中心,湖北 武漢430079）

基于雙重編碼理論的雙軌教學模式*

陳長勝，劉三女牙，汪 虹，陳增照

（華中師范大學 國家數(shù)字化學習工程技術研究中心,湖北 武漢430079）

本文分析了多媒體教學中存在的問題，著重從教學資源運用方式的角度來解決多媒體教學中的問題，提出了基于雙重編碼理論的雙軌教學模式，對雙軌教學模式的功能和特點、實現(xiàn)方式進行了闡述。

多媒體教學；雙重編碼理論；雙軌教學

一、引言

多媒體教學是指在教學過程中，根據(jù)教學目標和教學對象的特點，通過教學設計，合理選擇和運用現(xiàn)代教學媒體，以多種媒體信息作用于學生，并與傳統(tǒng)教學手段有機組合，形成合理的教學過程，達到最優(yōu)化的教學效果。[1]多媒體用于教學使教學更加充滿活力,顯示了無與倫比的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在可提高學生的思維能力、記憶力和想象力，人機交互改變了學生被動學習的局面，為知識經(jīng)濟時代的終身教育提供了條件，[2]給傳統(tǒng)的教學模式注入了新的活力，極大地改變了教學方法和手段，加快了從傳統(tǒng)教育向現(xiàn)代化教育的轉變速度。由于多媒體技術應用于教學能夠很好地優(yōu)化教學和改善教學，在多媒體應用于教學的初期得到了一線教師普遍歡迎，然而在多媒體給廣大教師帶來便利的同時，多媒體教學過程中也出現(xiàn)了許多的問題。例如，優(yōu)秀多媒體教學資源的短缺，教學資源的濫用和任意的拷貝；教師主導作用的喪失，學習者主體地位的忽視；人機關系處理不當，變“人灌”為“機灌”，或者“人機共灌”[3]；學習者積極性銳減等問題。這些問題都值得我們加以重視，并需要尋求解決的途徑。

二、多媒體教學中的問題

1.教學資源質量的問題

目前，大部分學校的多媒體教學以教學軟件或課件為主，[4]它們不僅是教學活動的重要元素，而且是教師和學習者活動的紐帶。然而當前多媒體教學中一個最為突出的問題便是優(yōu)質多媒體信息資源的缺乏。教師選用的多媒體資源一般包括兩種。一種是網(wǎng)絡上的教學資源，這部分資源大多是學科教師自己或者所在單位同事間合作開發(fā)的成果，由于他們具有多年一線教學的經(jīng)驗，因而這種資源的重點、難點以及教學活動設計都比較清楚。但由于這些學科教師的網(wǎng)絡資源檢索、信息再加工能力不強，因而開發(fā)出來的多媒體資源的藝術性、功能完整性上較差，整體效果不如人意，而這些資源往往被教師經(jīng)過簡單加工后進入課堂；另一種是商業(yè)開發(fā)，教育管理部門以及學校通過購買的方式配發(fā)給教師使用，如各類教學資源庫等。[5]雖然這些資源的開發(fā)者一般都擁有雄厚技術力量，可以開發(fā)出具有較好的界面和強大的功能的資源或軟件，但由于缺乏學科一線教師的支持，因而其實用性不強。當前，教師通常使用的課件是對網(wǎng)絡教學資源的簡單加工或者不做任何修改的使用，這樣的教學會導致以下的問題：教師的教學風格無法顯現(xiàn)；經(jīng)過簡單修改的課件在難度層次和結構設計上不能很好地適應學習者的需要，影響課堂教學目標的實現(xiàn)。

2.教學資源運用方式的問題

主要包括教學資源的呈現(xiàn)、教學活動的組織等因素。教學資源運用方式的問題主要表現(xiàn)在：其一，多媒體教學中忽視學習者的接受能力。 多媒體教學傳輸知識的途徑是多樣的，除了教師的講授，還有多種媒體手段的傳授。在運用多媒體教學的過程中，如果過分追求多媒體運用的多密度、大容量、快節(jié)奏，讓學生接受不了、消化不了也會適得其反的，[6]易產生認知超負荷的現(xiàn)象。其二，教師重視課件的播放，缺少通過板書的推理和演算。在這種情況下，學習者往往沒有時間對知識進行聯(lián)系、對比，學生的認知活動受到了阻礙。其三，呈現(xiàn)的前后教學內容缺乏關聯(lián)性。當前多媒體教學大多是演示文稿代替紙質講稿和板書，課堂沒有了教師一步一步的演繹推理，取而代之的是一張張課件的播放，前后課件的內容缺乏關聯(lián)性，因此一些整體的知識體系被迫分成了兩頁或多頁文稿，學習者沒有機會對前后演示的內容進行整體的把握，影響了知識的整體把握。其四，以課件貫穿課堂，知識的表現(xiàn)形式單一，課堂缺乏交互。在當前多媒體教學中，教師普遍以課件貫穿整個教學過程，課堂上較少應用網(wǎng)絡資源和其他格式的材料，即使要使用以上資源，教師難免要在多個材料之間來回切換，此種情況下，投影內容的變換很容易引起學習者注意力的分散。并且，為了操作課件，教師的活動范圍局限在多媒體教室的控制臺上，過分關注多媒體課件的使用，忽略了學習者的課堂反應，缺失了情感的交流。

基于以上分析，可以從開發(fā)新的優(yōu)質教學資源和改善已有教學資源運用方式兩個方面，進一步思考解決當前多媒體教學問題的方法。開發(fā)優(yōu)質的教學資源需要花費大量的時間，動用較多的人力資源，整個開發(fā)過程需要許多學科專家的精心設計、較長時間的使用和修改等環(huán)節(jié)，從時間成本上看，通過這種方式來改善或者解決當前多媒體教學中的問題其周期性較長，難以迅速取得成效。但是，通過合理地使用當前已有的教學資源，突破演示文稿等教學內容的使用局限，將教學內容采用雙畫面的模式呈現(xiàn)，進行雙軌模式教學，可以增強講授內容的前后關聯(lián)性，激發(fā)學習者的學習積極性，促進學習者的知識建構。作為一種新的教學模式，雙軌教學模式有其深刻的理論基礎，其中最為重要的理論支撐是雙重編碼理論。

三、雙重編碼理論及其教學應用

1．雙重編碼理論

心理學家阿倫·佩維奧（Allan UrhoPaivio）于1969年提出了“雙重編碼理論（Dual－Coding Theory）”。 該理論認為大腦中存在兩個功能獨立卻又相互聯(lián)系的認知系統(tǒng)處理不同的信息：來自語言經(jīng)驗的語言系統(tǒng)和非語言系統(tǒng)(心理表象系統(tǒng))。語言系統(tǒng)處理語言信息,并將它以字符為基本單位編碼儲存在文字記憶區(qū)；非語言系統(tǒng)則是處理非語言信息，編碼是以心像作為其基本單位存儲在圖像記憶區(qū)，也在對應的語言記憶區(qū)留下一個文字對照版本，這兩種系統(tǒng)同樣能夠相互關聯(lián)地工作，兩種系統(tǒng)能直接地被特化的刺激激活，非語言系統(tǒng)被物體或物體的形象激活,語言系統(tǒng)被詞語激活。[8]雙重編碼理論的一個重要原則是：同時以視覺形式和語言形式呈現(xiàn)信息能夠增強記憶和識別。知識可視化將知識以圖解的方式表示出來，為基于語言的理解提供了很好的輔助和補充，大大降低了語言通道的認知負荷，加速了思維的發(fā)生。[9]傳統(tǒng)的學習使用左腦，大量運用抽象思維，注重理性；而全腦學習平衡全腦（左右半球），多種思維靈活運用。[10]雙重編碼理論強調左右大腦的協(xié)作處理機制，是一種全腦學習方式。

2．雙重編碼理論的應用

作為一種促進學習者認知的科學理論，雙重編碼理論在教學中得到了廣泛的應用。最典型的應用方式是圖示教學法。圖示教學法是指教師運用符號、線條、文字、數(shù)字、方框及其組合的方式并將其運用到教學中，該方法具有生動、直觀、簡潔、視聽聚焦性、趣味性及啟發(fā)性等特點。[11]美國圖論學者哈里曾說過：“千言萬語不及一張圖”，這句話說明了圖像信息在學習者認知發(fā)展中的作用，圖像信息更能給學習者提供一種思考和想象的空間。這種教學方法在很多學科、不同層次教育機構中得到普遍的應用，并且探索出了多種具有學科特點的應用模式。例如，在歷史教學中，史政文老師在圖示教學法的基礎上，與多媒體技術相結合提出了電子綜合圖示教學法，也就是在歷史課堂教學中隨著教師對歷史問題、歷史概念、歷史知識線索的講解，同時利用電腦技術在銀幕上先后點擊出線段或框架或地圖及相應的文字和各種符號，以標示出歷史事件發(fā)生的時間、空間及各事件間的因果關系和發(fā)展趨勢等的一種綜合性較強的現(xiàn)代化教學方法。[12]

四、雙軌教學模式與實現(xiàn)方法

1．雙軌教學模式的界定

雙軌教學模式是指在雙重編碼理論、多媒體教學理論指導下，通過某種手段將教學內容以雙畫面的形式呈現(xiàn)，并且呈現(xiàn)內容存在意義關聯(lián)，以促進學習者大腦語言系統(tǒng)與非語言系統(tǒng)激活，方便教師組織課堂教學活動為目標的教學模式。雙軌教學模式下教學要素之間的關系如圖所示。在這種教學模式下，我們通過雙畫面的方式來呈現(xiàn)教學內容，將知識以圖解、關聯(lián)的方式表示出來，為單純的文本提供有力的補充，降低語言的認知負荷，進而促進知識的傳播和接收。實現(xiàn)的方式可以是將顯示器或投影幕的一半?yún)^(qū)域呈現(xiàn)圖形圖像的信息，另外一半?yún)^(qū)域呈現(xiàn)文字信息，或者兩個區(qū)域呈現(xiàn)相互關聯(lián)的信息，以此刺激兩個認知系統(tǒng)，使學習者在相互關聯(lián)的信息中積極建構新知識的意義，進行高效的學習。本文第二部分的應用強調圖像或圖示在教學中重要作用，可以歸結為教學方法。將雙重編碼理論應用到當前多媒體教學中，解決當前多媒體教學中的突出問題，需要將它的應用上升到教學模式的層面。

2．雙軌教學模式的特點

雙軌教學模式除了要提供給學習者寬闊的視覺空間外，還具有以下幾方面特點。

（1）呈現(xiàn)形式——雙畫面

雙軌教學模式呈現(xiàn)資源的形式不再是一個投影畫面，而是雙投影畫面，為教學中多種相關教學資源同時呈現(xiàn)提供空間。此時，教學資源將不再局限在單一的演示文稿，取而代之的是豐富多樣的資源，運用雙畫面的呈現(xiàn)形式為學習者提供圖文并茂的學習情景。

（2）資源內容——相互關聯(lián)

雙軌教學模式將改變演示文稿、其他關聯(lián)教學內容呈現(xiàn)時前后分割的情況，實現(xiàn)講授內容的完整性和關聯(lián)性。教師在使用中可以在一個屏幕上顯示演示文稿的當前頁，而在另外一個屏幕上呈現(xiàn)演示文稿的前一頁；對于多種教學資源也可以保持他們之間的關聯(lián)性。這種關聯(lián)的教學內容符合雙重編碼理論的認知要求，可以給學習者一個整體的印象；使學習者擁有足夠的時間對比前后頁的內容，以及進行做筆記、思考、推論等學習活動；促進對學習者的知識建構。

（3）教學方式——體現(xiàn)課堂交互性

作為一種嶄新的教學模式，雙軌教學模式可以為其他教學方式的應用提供支持，并且具有良好的交互性。課堂教學中經(jīng)常運用的活動教學、協(xié)作學習等教學方式，可以從雙軌教學系統(tǒng)中獲得有利的支持。運用計算機網(wǎng)絡技術，雙軌教學應該并且必須突出課堂教學的交互性，運用在線測試、互動答題等方式，及時對學生的學習情況予以反饋。教學反饋是指教師在教學過程中把產生在學習者身上的學習效果作為新信息返回影響并調節(jié)自己的教學活動。反饋總是帶有滯后性的，但是滯后時間不能過長，否則時過境遷,反饋就會失去效力。[13]在保證多種交互方式的同時，雙軌教學模式要為學習者提供實時的反饋機制，保障學習活動的順利進行。

（4）系統(tǒng)控制——方便靈活

雙軌教學模式下，教師對教學中使用的各種資源可以方便地進行各種操作，針對兩個或多個資源窗口的情況，能夠實現(xiàn)靈活多樣的布局方式，通過簡單操作就可以實現(xiàn)多種教學活動的需求。

3．雙軌教學模式的實現(xiàn)

實現(xiàn)雙軌教學模式可以通過硬件配置和軟件開發(fā)兩種方式，并且已有了相關的產品。

（1）硬件實現(xiàn)方式

本文所說的硬件實現(xiàn)方式，著重指硬件的配置。主要是通過對計算機顯卡進行設置以實現(xiàn)雙顯示輸出，當前很多品牌的顯卡都提供了兩種及以上的輸出口，這些接口包括：VGA、DVI、S端子、HDMI等。 例如七彩虹出品的鐳風4830-GD3 CF就提供了VGA、DVI和S端子三種接口，使用者通過本顯卡的Catalyst Control Center窗口就可以設置 “擴展主顯示”、“復制主顯示”、“水平伸展主顯示”、“垂直伸展主顯示”四種雙軌顯示效果。即使有些顯卡只提供給用戶一個接口，如麗臺Quadro NVS 290，僅為用戶提供了一個DVI的輸出口，但是通過一個一分二的DVI轉接頭就可以實現(xiàn)雙輸出，達到上述鐳風顯卡可提供的輸出效果。

（2）軟件實現(xiàn)方式

當前，實現(xiàn)雙畫面顯示的軟件主要還是以一些分屏軟件為主，能夠實現(xiàn)的效果僅僅在于桌面區(qū)域的分割。這種分屏軟件在辦公自動化、視頻編輯方面應用較多 ，但它不是真正面向教學的軟件。通過軟件工程的方法，實現(xiàn)對多種教學軟件的集成，實現(xiàn)兩個或多個窗口的托管與控制，可以開發(fā)出雙軌教學軟件。目前，華中師范大學國家數(shù)字化學習工程技術研究中心正在進行這方面的研發(fā)，中心開發(fā)的PGP教學產品為雙軌教學模式提供了平臺，該產品已經(jīng)在華中師范大學第一附屬中學和武漢市西藏中學試用，得到了一線教師的普遍好評。

（3）兩種實現(xiàn)方式的比較

以上兩種實現(xiàn)方式都無法達到完美的效果，但通過比較和必要的取舍，可以發(fā)現(xiàn)哪種最適合我們的需要，表中列出了兩種實現(xiàn)方式的差異。

表 硬件實現(xiàn)方式與軟件實現(xiàn)方式的差異比較

通過比較可以看出，軟件實現(xiàn)方式可以實現(xiàn)教學內容的關聯(lián)，課件資源和電子材料標注痕跡的保存，并且在電子白板教學中，可以方便地使用軟件的按鈕進行各種操作，簡單方便，互動性強，而這正是雙軌教學模式所要達到的教學效果，同時又是解決當前多媒體教學問題的條件。與之相比，硬件實現(xiàn)方式比較簡單，所需的時間較短，實現(xiàn)成本較低，通過購買或使用所需的硬件產品進行配置即可實現(xiàn)，但是這種實現(xiàn)方式還只是為學習者提供一個寬闊的視野，其教學特性較差，不能夠很好地改進當前的多媒體教學。因此，使用軟件工程的方式開發(fā)專門針對雙軌教學需求的教學軟件，可以較好地實現(xiàn)雙軌教學模式。

五、結束語

多媒體教學中的問題一直是教育研究的熱點，許多研究者和一線教師為此提出了很多的方法和策略，但多數(shù)是從改善和提高教學資源質量的理論層面來討論的。本文將多媒體教學中的問題歸結為教學資源質量和教學資源應用方式兩個方面的問題，并從教學資源運用方式的角度，根據(jù)雙重編碼理論，提出了通過雙軌教學模式來解決多媒體教學中的問題的思路，對雙軌教學模式的定義、特點以及兩種實現(xiàn)方式進行了闡述。實現(xiàn)雙軌教學的軟硬件仍待進一步的研究和開發(fā)，雙軌教學模式、教學策略等方面的問題還需進一步研究。

[1]張勇，唐冬生.采用多媒體教學存在的問題與對策[J].教學研究，2005（3）：247.

[2]瞿彩萍.多媒體輔助教學的優(yōu)勢和存在問題點評[J].教育探索，2001（10）：57.

[3]徐光臨，羅穎.教學中應用到媒體技術的優(yōu)勢與存在的問題及對策[J].教育信息化，2005（9）：63.

[4]王紹梅.關于多媒體教學實踐的幾點思考——從復旦大學取消 CAI課時說起[J].電化教育研究，2009（10）：96.

[5]常國濤.多媒體在教育教學應用中存在的問題及對策[J].中國教育技術裝備，2008（3）：58.

[6]張倩.充分發(fā)揮多媒體優(yōu)勢優(yōu)化語文課堂教學[J].中國電化教育，2009（8）：92.

[7]楊滿福,林雯.論高校多媒體課堂教學的質量困境與出路[J].電化教育研究，2009（10）：98.

[8]Robert J,Marzano Debra J.Pickering and Jane E.Pollock.Classroom Instruction that Works(Research Based Strate-gies for Increasing Student Achievement)[M].Associationfor Supervision and Curriculum Development,the USA,2001:73,6.

[9]趙國慶，黃榮懷，陸志堅.知識可視化的理論與方法[J].開放教育研究，2005（1）：24.

[10]全腦學習與傳統(tǒng)學習比較[J],教育與職業(yè)，2004（4）：33.

[11]嚴嘉.雙重編碼理論對大學英語教學的啟示——談圖示教學法在大學英語綜合課課文講解中的運用[J].曲靖師范學院學報，2008（2）：87-89.

[12]史政文.電子綜合圖示教學法在歷史課堂教學中的應用[J].中國電化教育，2003（8）：45.

[13]崔學敬.多媒體教學資源存在的問題及對策[J].中國成人教育，2007（3）：130.

G424.1

A

1673-8454（2011）03-0052-04

*項目支持：華中師范大學2009年度研究生自主科研項目：“雙軌教學軟件設計與開發(fā)研究”。

（編輯：隗爽）