陳長勝，劉三，汪 虹，陳增照

（華中師范大學(xué) 國家數(shù)字化學(xué)習(xí)工程技術(shù)研究中心,湖北 武漢430079）

基于雙重編碼理論的雙軌教學(xué)模式*

陳長勝，劉三女牙，汪 虹，陳增照

（華中師范大學(xué) 國家數(shù)字化學(xué)習(xí)工程技術(shù)研究中心,湖北 武漢430079）

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

多媒體教學(xué)；雙重編碼理論；雙軌教學(xué)

一、引言

多媒體教學(xué)是指在教學(xué)過程中，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)對象的特點(diǎn)，通過教學(xué)設(shè)計(jì)，合理選擇和運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)媒體，以多種媒體信息作用于學(xué)生，并與傳統(tǒng)教學(xué)手段有機(jī)組合，形成合理的教學(xué)過程，達(dá)到最優(yōu)化的教學(xué)效果。[1]多媒體用于教學(xué)使教學(xué)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(xué)生的思維能力、記憶力和想象力，人機(jī)交互改變了學(xué)生被動學(xué)習(xí)的局面，為知識經(jīng)濟(jì)時代的終身教育提供了條件，[2]給傳統(tǒng)的教學(xué)模式注入了新的活力，極大地改變了教學(xué)方法和手段，加快了從傳統(tǒng)教育向現(xiàn)代化教育的轉(zhuǎn)變速度。由于多媒體技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)能夠很好地優(yōu)化教學(xué)和改善教學(xué)，在多媒體應(yīng)用于教學(xué)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(xué)過程中也出現(xiàn)了許多的問題。例如，優(yōu)秀多媒體教學(xué)資源的短缺，教學(xué)資源的濫用和任意的拷貝；教師主導(dǎo)作用的喪失，學(xué)習(xí)者主體地位的忽視；人機(jī)關(guān)系處理不當(dāng)，變“人灌”為“機(jī)灌”，或者“人機(jī)共灌”[3]；學(xué)習(xí)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(xué)中的問題

1.教學(xué)資源質(zhì)量的問題

目前，大部分學(xué)校的多媒體教學(xué)以教學(xué)軟件或課件為主，[4]它們不僅是教學(xué)活動的重要元素，而且是教師和學(xué)習(xí)者活動的紐帶。然而當(dāng)前多媒體教學(xué)中一個最為突出的問題便是優(yōu)質(zhì)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(luò)上的教學(xué)資源，這部分資源大多是學(xué)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(xué)的經(jīng)驗(yàn)，因而這種資源的重點(diǎn)、難點(diǎn)以及教學(xué)活動設(shè)計(jì)都比較清楚。但由于這些學(xué)科教師的網(wǎng)絡(luò)資源檢索、信息再加工能力不強(qiáng)，因而開發(fā)出來的多媒體資源的藝術(shù)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(jìn)入課堂；另一種是商業(yè)開發(fā)，教育管理部門以及學(xué)校通過購買的方式配發(fā)給教師使用，如各類教學(xué)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(shù)力量，可以開發(fā)出具有較好的界面和強(qiáng)大的功能的資源或軟件，但由于缺乏學(xué)科一線教師的支持，因而其實(shí)用性不強(qiáng)。當(dāng)前，教師通常使用的課件是對網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的簡單加工或者不做任何修改的使用，這樣的教學(xué)會導(dǎo)致以下的問題：教師的教學(xué)風(fēng)格無法顯現(xiàn)；經(jīng)過簡單修改的課件在難度層次和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上不能很好地適應(yīng)學(xué)習(xí)者的需要，影響課堂教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2.教學(xué)資源運(yùn)用方式的問題

主要包括教學(xué)資源的呈現(xiàn)、教學(xué)活動的組織等因素。教學(xué)資源運(yùn)用方式的問題主要表現(xiàn)在：其一，多媒體教學(xué)中忽視學(xué)習(xí)者的接受能力。 多媒體教學(xué)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(yùn)用多媒體教學(xué)的過程中，如果過分追求多媒體運(yùn)用的多密度、大容量、快節(jié)奏，讓學(xué)生接受不了、消化不了也會適得其反的，[6]易產(chǎn)生認(rèn)知超負(fù)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(xué)習(xí)者往往沒有時間對知識進(jìn)行聯(lián)系、對比，學(xué)生的認(rèn)知活動受到了阻礙。其三，呈現(xiàn)的前后教學(xué)內(nèi)容缺乏關(guān)聯(lián)性。當(dāng)前多媒體教學(xué)大多是演示文稿代替紙質(zhì)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(nèi)容缺乏關(guān)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(xué)習(xí)者沒有機(jī)會對前后演示的內(nèi)容進(jìn)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(dāng)前多媒體教學(xué)中，教師普遍以課件貫穿整個教學(xué)過程，課堂上較少應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)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(nèi)容的變換很容易引起學(xué)習(xí)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(guān)注多媒體課件的使用，忽略了學(xué)習(xí)者的課堂反應(yīng)，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(zhì)教學(xué)資源和改善已有教學(xué)資源運(yùn)用方式兩個方面，進(jìn)一步思考解決當(dāng)前多媒體教學(xué)問題的方法。開發(fā)優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源需要花費(fèi)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(xué)科專家的精心設(shè)計(jì)、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(dāng)前多媒體教學(xué)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(dāng)前已有的教學(xué)資源，突破演示文稿等教學(xué)內(nèi)容的使用局限，將教學(xué)內(nèi)容采用雙畫面的模式呈現(xiàn)，進(jìn)行雙軌模式教學(xué)，可以增強(qiáng)講授內(nèi)容的前后關(guān)聯(lián)性，激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)學(xué)習(xí)者的知識建構(gòu)。作為一種新的教學(xué)模式，雙軌教學(xué)模式有其深刻的理論基礎(chǔ)，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(xué)應(yīng)用

1．雙重編碼理論

心理學(xué)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(rèn)為大腦中存在兩個功能獨(dú)立卻又相互聯(lián)系的認(rèn)知系統(tǒng)處理不同的信息：來自語言經(jīng)驗(yàn)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(yīng)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(guān)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(qiáng)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(bǔ)充，大大降低了語言通道的認(rèn)知負(fù)荷，加速了思維的發(fā)生。[9]傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)使用左腦，大量運(yùn)用抽象思維，注重理性；而全腦學(xué)習(xí)平衡全腦（左右半球），多種思維靈活運(yùn)用。[10]雙重編碼理論強(qiáng)調(diào)左右大腦的協(xié)作處理機(jī)制，是一種全腦學(xué)習(xí)方式。

2．雙重編碼理論的應(yīng)用

作為一種促進(jìn)學(xué)習(xí)者認(rèn)知的科學(xué)理論，雙重編碼理論在教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用。最典型的應(yīng)用方式是圖示教學(xué)法。圖示教學(xué)法是指教師運(yùn)用符號、線條、文字、數(shù)字、方框及其組合的方式并將其運(yùn)用到教學(xué)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(diǎn)。[11]美國圖論學(xué)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(xué)習(xí)者認(rèn)知發(fā)展中的作用，圖像信息更能給學(xué)習(xí)者提供一種思考和想象的空間。這種教學(xué)方法在很多學(xué)科、不同層次教育機(jī)構(gòu)中得到普遍的應(yīng)用，并且探索出了多種具有學(xué)科特點(diǎn)的應(yīng)用模式。例如，在歷史教學(xué)中，史政文老師在圖示教學(xué)法的基礎(chǔ)上，與多媒體技術(shù)相結(jié)合提出了電子綜合圖示教學(xué)法，也就是在歷史課堂教學(xué)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(shù)在銀幕上先后點(diǎn)擊出線段或框架或地圖及相應(yīng)的文字和各種符號，以標(biāo)示出歷史事件發(fā)生的時間、空間及各事件間的因果關(guān)系和發(fā)展趨勢等的一種綜合性較強(qiáng)的現(xiàn)代化教學(xué)方法。[12]

四、雙軌教學(xué)模式與實(shí)現(xiàn)方法

1．雙軌教學(xué)模式的界定

雙軌教學(xué)模式是指在雙重編碼理論、多媒體教學(xué)理論指導(dǎo)下，通過某種手段將教學(xué)內(nèi)容以雙畫面的形式呈現(xiàn)，并且呈現(xiàn)內(nèi)容存在意義關(guān)聯(lián)，以促進(jìn)學(xué)習(xí)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(xué)活動為目標(biāo)的教學(xué)模式。雙軌教學(xué)模式下教學(xué)要素之間的關(guān)系如圖所示。在這種教學(xué)模式下，我們通過雙畫面的方式來呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，將知識以圖解、關(guān)聯(lián)的方式表示出來，為單純的文本提供有力的補(bǔ)充，降低語言的認(rèn)知負(fù)荷，進(jìn)而促進(jìn)知識的傳播和接收。實(shí)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(guān)聯(lián)的信息，以此刺激兩個認(rèn)知系統(tǒng)，使學(xué)習(xí)者在相互關(guān)聯(lián)的信息中積極建構(gòu)新知識的意義，進(jìn)行高效的學(xué)習(xí)。本文第二部分的應(yīng)用強(qiáng)調(diào)圖像或圖示在教學(xué)中重要作用，可以歸結(jié)為教學(xué)方法。將雙重編碼理論應(yīng)用到當(dāng)前多媒體教學(xué)中，解決當(dāng)前多媒體教學(xué)中的突出問題，需要將它的應(yīng)用上升到教學(xué)模式的層面。

2．雙軌教學(xué)模式的特點(diǎn)

雙軌教學(xué)模式除了要提供給學(xué)習(xí)者寬闊的視覺空間外，還具有以下幾方面特點(diǎn)。

（1）呈現(xiàn)形式——雙畫面

雙軌教學(xué)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(xué)中多種相關(guān)教學(xué)資源同時呈現(xiàn)提供空間。此時，教學(xué)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(yùn)用雙畫面的呈現(xiàn)形式為學(xué)習(xí)者提供圖文并茂的學(xué)習(xí)情景。

（2）資源內(nèi)容——相互關(guān)聯(lián)

雙軌教學(xué)模式將改變演示文稿、其他關(guān)聯(lián)教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)時前后分割的情況，實(shí)現(xiàn)講授內(nèi)容的完整性和關(guān)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(dāng)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(xué)資源也可以保持他們之間的關(guān)聯(lián)性。這種關(guān)聯(lián)的教學(xué)內(nèi)容符合雙重編碼理論的認(rèn)知要求，可以給學(xué)習(xí)者一個整體的印象；使學(xué)習(xí)者擁有足夠的時間對比前后頁的內(nèi)容，以及進(jìn)行做筆記、思考、推論等學(xué)習(xí)活動；促進(jìn)對學(xué)習(xí)者的知識建構(gòu)。

（3）教學(xué)方式——體現(xiàn)課堂交互性

作為一種嶄新的教學(xué)模式，雙軌教學(xué)模式可以為其他教學(xué)方式的應(yīng)用提供支持，并且具有良好的交互性。課堂教學(xué)中經(jīng)常運(yùn)用的活動教學(xué)、協(xié)作學(xué)習(xí)等教學(xué)方式，可以從雙軌教學(xué)系統(tǒng)中獲得有利的支持。運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，雙軌教學(xué)應(yīng)該并且必須突出課堂教學(xué)的交互性，運(yùn)用在線測試、互動答題等方式，及時對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況予以反饋。教學(xué)反饋是指教師在教學(xué)過程中把產(chǎn)生在學(xué)習(xí)者身上的學(xué)習(xí)效果作為新信息返回影響并調(diào)節(jié)自己的教學(xué)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(xué)模式要為學(xué)習(xí)者提供實(shí)時的反饋機(jī)制，保障學(xué)習(xí)活動的順利進(jìn)行。

（4）系統(tǒng)控制——方便靈活

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

3．雙軌教學(xué)模式的實(shí)現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)雙軌教學(xué)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(guān)的產(chǎn)品。

（1）硬件實(shí)現(xiàn)方式

本文所說的硬件實(shí)現(xiàn)方式，著重指硬件的配置。主要是通過對計(jì)算機(jī)顯卡進(jìn)行設(shè)置以實(shí)現(xiàn)雙顯示輸出，當(dāng)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(fēng)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(shè)置 “擴(kuò)展主顯示”、“復(fù)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(zhuǎn)接頭就可以實(shí)現(xiàn)雙輸出，達(dá)到上述鐳風(fēng)顯卡可提供的輸出效果。

（2）軟件實(shí)現(xiàn)方式

當(dāng)前，實(shí)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?qū)崿F(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(yīng)用較多 ，但它不是真正面向教學(xué)的軟件。通過軟件工程的方法，實(shí)現(xiàn)對多種教學(xué)軟件的集成，實(shí)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(xué)軟件。目前，華中師范大學(xué)國家數(shù)字化學(xué)習(xí)工程技術(shù)研究中心正在進(jìn)行這方面的研發(fā)，中心開發(fā)的PGP教學(xué)產(chǎn)品為雙軌教學(xué)模式提供了平臺，該產(chǎn)品已經(jīng)在華中師范大學(xué)第一附屬中學(xué)和武漢市西藏中學(xué)試用，得到了一線教師的普遍好評。

（3）兩種實(shí)現(xiàn)方式的比較

以上兩種實(shí)現(xiàn)方式都無法達(dá)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(shí)現(xiàn)方式的差異。

表 硬件實(shí)現(xiàn)方式與軟件實(shí)現(xiàn)方式的差異比較

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

五、結(jié)束語

多媒體教學(xué)中的問題一直是教育研究的熱點(diǎn)，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(xué)資源質(zhì)量的理論層面來討論的。本文將多媒體教學(xué)中的問題歸結(jié)為教學(xué)資源質(zhì)量和教學(xué)資源應(yīng)用方式兩個方面的問題，并從教學(xué)資源運(yùn)用方式的角度，根據(jù)雙重編碼理論，提出了通過雙軌教學(xué)模式來解決多媒體教學(xué)中的問題的思路，對雙軌教學(xué)模式的定義、特點(diǎn)以及兩種實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了闡述。實(shí)現(xiàn)雙軌教學(xué)的軟硬件仍待進(jìn)一步的研究和開發(fā)，雙軌教學(xué)模式、教學(xué)策略等方面的問題還需進(jìn)一步研究。

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G424.1

A

1673-8454（2011）03-0052-04

*項(xiàng)目支持：華中師范大學(xué)2009年度研究生自主科研項(xiàng)目：“雙軌教學(xué)軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)研究”。

（編輯：隗爽）