20世纪70年代，双重编码理论由加拿大心理学家Paivio及其研究团队提出，随后许多关于多媒体学习的研究都以双重编码为基础理论而展开，目前该理论涵盖了认知心理学、神经生理学、教育学、语言学等诸多学科，是普遍的、有影响力的认知理论之一。
（一）双重编码的基本原理
Paivio（1986）认为，人类具有两种认知系统，它们在结构与功能上不相同、独立，但在工作中却又相互联系：一种是言语系统，专门处理言语编码；一种是心象系统，也叫非言语系统，专门处理非言语编码。Paivio还进一步指出，在知识信息的贮存、加工与提取中，言语和非言语系统处于同等重要的地位。[9][10]
言语和非言语系统的差异主要体现在：其一，信息加工对象不同。言语系统主要加工言语信息，包括文字、文字的发音以及对文字的触摸感知；非言语系统主要加工非言语信息，包括一切除言语以外的所有视、听、触、味、嗅等物体或事件信息。其二，信息存储的表征单元不同。心象码（图像映像）是非言语系统储存信息的基本单元；言语码是言语系统储存信息的基本单元。其三，信息组织的方式不同。言语系统的组织呈现是个别的、序列的、连续的，并且每次加工信息的数量有限，而心象码（图像映像）则是整体的、共时的、动态的，允许一个心理表象的多个成分同时加工。
双重编码理论的一般模型如图3-2所示。在该模型的信息加工过程中存在三种方式，分别是表征加工（representational processing）、联合加工（associative processing）和参照加工（referential processing）：（1）表征加工是指外部刺激对内部编码系统的作用或影响，具体讲是指外部的言语刺激会激活言语系统中相应的言语码；非言语刺激会激活心象系统中相应的心象码。（2）联合加工是指言语系统内部言语码之间或者心象系统内部心象码之间相互联系、相互激发的加工。联合加工使言语系统、心象系统内部结构得到完善，加强了编码系统内部的言语码与言语码、心象码与心象码之间的联系，并促进了它们的扩散。例如，在阐述或定义一个概念时，往往需要借助其他名词，建立更多的联系；在介绍某一事件、某种历史背景时，往往需要创造某种情境或意境，建立更好的想象空间。（3）参照加工是指言语系统与心象系统之间相互激活、相互转换，使二者之间建立起联系的通道。例如，当听到“蓝天”一词时，能够引起“蓝天”的心理表象，同样，当看到“蓝天”时，也能激活“蓝天”的概念。需要指出的是，两个系统间的相互激活、相互转换并非容易发生，需要有意识地联系并促进转换、转译，逐步建立起参照加工。一旦参照加工建立，往后可以自动启动两个系统间的相互参照加工。
图3-2 双重编码理论的一般模型[11](www.xing528.com)
（二）双重编码理论对多媒体画面设计的启示
双重编码理论着重强调了言语系统与表象系统的同等重要性，指出二者之间相互作用、相互联系，在共同表征下实现知识信息的传递，其对多媒体画面设计带来的启示主要有：
（1）多媒体画面中应避免纯图或纯文的表征方式
基于双重编码理论，不少研究者开展了大量实证研究，结论无非是纯图或纯文的表征方式的学习效果都不太好，而图文混合编排方式可以给学习者带来更好的学习体验，改善学习效果。以上结论表明，在多媒体画面中合理地运用图和文两种编码策略对认知起重要作用。
（2）多媒体画面中应尽可能建立图文信息之间的逻辑因果关系
双重编码理论认为，当学习者使用图像（表象）和文字（言语）两种认知系统表征材料时，如果图像信息和文字信息在时间、空间上一致（邻近原则），则更容易形成言语表征和视觉表征的链接，从而拓展学习者提取知识信息的途径，达到提高学习效果的目的。以上结论表明，在多媒体画面中建立图文信息之间的逻辑因果关系可以优化认知过程。
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