经验之塔理论下多媒体学习通道的演进规律*

费建光 陈伟 朱钰

摘  要  作为多媒体学习的重要理论支撑，通道理论经历了单通道、双通道到三通道的演变历程，其深层逻辑是不断向“做的经验”获取方式下的多学习通道趋近，这与戴尔的“经验之塔”理论有着密切联系。基于“经验之塔”理论分析通道理论的演进逻辑及其影响因素，在此基础上梳理通道理论的演变历程，发现通道的演进呈现出细分化、科学化和系统化的规律，为交互学习环境中多通道的发展趋势提供理论依据。

关键词  通道理论；学习通道；教学媒体；多媒体学习模型；“经验之塔”理论

中图分类号：G434    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2022）20-0010-05

0  引言

当前，多媒体学习方式已发展为跨媒体学习、交互媒体学习，媒介变化不仅导致认知以及信息加工模型的变换，其不断增加的交互行为还使以单向信息接收为主的双通道理论已经不足以支撑起加入环境、反馈等内容的多媒体学习模型，越来越多的研究正关注多通道学习领域。通道理论从单通道到双通道以及三通道的发展，与“经验之塔”自上而下的“抽象符号、观察、做”的三重经验的排序逻辑相契合。“经验之塔”基于学习体验划分教学媒体的方式，为理顺通道理论与媒体之间的关系提供了思路。

通道理论的已有研究大多与认知负荷理论、多媒体学习认知理论等相联系，解释其原理，检验通道效应的有效性，而鲜有研究系统梳理多媒体学习通道的演变历程。系统的理论知识有助于指导技术的发展，避免技术的“野蛮生长”。因此，在“经验之塔”理论的指导下，梳理学习通道的发展逻辑，挖掘通道理论演变的影响因素，总结通道理论的发展规律，为三通道理论乃至多通道的发展趋势提供理论依据，推动通道理论适应交互化学习环境，从而更好地指导教学媒体设计、选择与应用。

1  戴尔的“经验之塔”理论

1.1  “经验之塔”的内涵

在探讨学习通道之前，有必要厘清“经验之塔”的相关概念、三重经验划分的结构及层级关系。“经验之塔”是从教学媒体应用实践中总结出的关于媒体选择与应用的模型，其基于不同学习经验的媒体划分对于指导教与学有重要价值。韦伯按照“现实世界—模拟现实—图画现实—图解符号—词语符号”的理论逻辑，将典型视觉教具由具体到抽象进行分类[1]。戴尔据此发展了以“经验之塔”为核心的视听教学理论体系，将学习经验由上而下划分为“抽象的经验”“观察的经验”和“做的经验”，并将分属文字符号、语词画面、身体经验的教学媒体在塔形结构的上下不同高度依次进行排序，如图1所示。

“经验之塔”的价值在于将学习经验的获取与教学媒体的选择相结合，通过塔形结构形象地反映出不同学习经验的抽象化程度及相互关系，阐明了不同媒体与材料在具体教学过程中的实际功效，为教学媒体与材料的实际选择提供了可借鉴的形象化工具。

1.2  “经验之塔”的结构分析

“经验之塔”所提供的教学媒体与材料的选择工具，似乎表明学习经验的获取应该遵循“直接参与、观察以及抽象符号”自下而上的顺序。诚然，由具体经验入手，逐步过渡到抽象，能为后者提供认知基础，降低学习难度[2]，但并不代表教学活动都应遵循从塔的底部向顶端过渡的顺序[3]。事实上，应该视不同学生的能力与需求，根据不同学生的学习经验，灵活地进行教学媒体的设计、选择与运用。那么，不同层次学习经验各有什么优缺点？根据学习经验选择教学媒体何以能满足不同学生的学习需求？要解答这一切，对“经验之塔”的结构分析是深化经验和媒体技术关系理解的前提条件。

直接经验与间接经验的比较，往往是效果与效率的权衡[4]。塔形结构底部经验的获取，常常需要调动视、听、嗅、触等多重感官，学生从直观感受中更容易建构起对知识的理解。因而，底部经验能带来更好的学习效果，但其耗费的时间、人力、物力等制约了效率。相较而言，概念是最为经济、简化的思想工具[5]，能有效促进学习的推理过程，提高学习效率，学习的最终目的也是促进概念的形成与应用。顶部经验的抽象化程度最高，便于概念的获得与应用[5]，其学习效率也优于直接经验。而以视听媒体为代表的中部经验，在客观教学条件限制直接经验获取时，能借助信息技术的直观视听体验满足学生直接经验需要和过往经验的整合需要，同时弥补底部经验的效率不足与顶部经验脱离学习者认知的不足。这样就既避免了过于重视直接经验，有碍抽象概念形成的风险，又避免了过分强调抽象经验，缺少直接经验支撑，脱离学生认知基础，失去学习现实意义的风险。

塔中不同层级的经验在实际学习中并不具备模型中的清晰边界，而是相互混合、相辅相成的，“抽象的经验”“观察的经验”和“做的经验”可以同时存在于学习活动中：“做的经验”与“观察的经验”为“抽象的经验”提供直观的认知基础，“抽象的经验”则促进两种经验的抽象概念化；“观察的经验”在直接经验无法满足时，为前者以及“抽象的经验”提供“替代的经验”[6]。直接经验的学习有助于抽象学习效果的增强，充实其内容；抽象符号语言的学习能够加深直接经验的理解，发展思维，形成概念。“三重经验”关系模型如图2所示，从中可见“观察的经验”兼具效果与效率。

2  通道理论的演变逻辑及驱动因素

根据“经验之塔”三重经验的结构及相互关系分析可见，塔中学习经验的排序主要以身体或思想在学习活动中介入的不同程度为依据，不同经验的背后效果与效率的较量权衡是通道理论演化的内在动力。自上而下的学习经验中，参与学习活动的各类感官在增加，学习者的活动也在增加：抽象符号的学习几乎不需要学习者的活动，获取“观察的经验”“做的经验”则需要学习者参与更多活动。这俨然体现着通道理论的发展脉络。

2.1  通道理论的演变逻辑

纵观通道理论的发展历程，不难发现通道理论的演变逻辑与“经验之塔”的排序逻辑相似，同样因循由抽象到具体的顺序，通道数量伴随身体的参与程度在逐渐增加并细分。在通道理论正式提出之前，知识学习的显著特征是以视觉单通道为主，更多强调的是抽象符号经验的学习。以迈耶为代表的双通道理论的支持者，通过教学媒体的语词结合画面方式，有效利用了视觉与听觉的双通道，使学习者获取“观察的经验”，大大提高了学习效率。耳朵、眼睛等感官的使用提高了身体在学习过程中的参与程度，而跨媒体、交互媒体等技术的运用，兼顾了学习的效果与效率。模拟真实环境能提供直观感受，更多身体参与和反馈则能增强学习者的认知基础；课堂教学的系统知识有助于即时经验的抽象概念化，促进思维的发展、知识的运用。这显然已经超出“经验之塔”中教学媒体所能提供的“观察的经验”的范畴，并不完全依赖真实的环境又使其有别于“做的经验”。

基于新媒体技术获取的学习经验兼具抽象与具象的双重特征，这给“经验之塔”基于“三重经验”的媒体划分方式带来挑战，也在客观上要求通道理论进一步发展，向“做中学”的学习通道更近一步。

2.2  通道理论演变的驱动因素

通道理论沿上述逻辑演化的过程中，始终尝试在效果和效率之间寻求平衡，许多外部要素在这种演变中起着至关重要的作用。以互联网、多媒体等技术为代表的信息获取方式的进步改变了学习方式，也给学习机制带来深刻的变化，要求通道理论做出调整来解释新的学习机制。学习内容的变化也在影响通道理论。传统农业、工业社会的工作内容相对固定，学习内容也相对机械固定，难度相对较小且数量有限。人类社会进入信息化时代，需要更多的创新型人才，学习内容的质与量都迎来全新升级，更高的难度以及海量的信息，要求学习者掌握检索、分析、综合运用等多元能力，学习者能力结构培养要求的变化需要更为具体的通道理论来解释不断复杂化的学习过程。

学习理论的不断发展同样迫使通道理论的更新。编码理论是通道理论研究的基础，从符号性的命题编码理论、亚符号性的双重编码理论到知觉符号性的知觉符号编码理论的发展，标志着由关注高级认知学习活动的认知表征向关注信息原始知觉特征（视、听、嗅、触）的神经表征转变，为学习通道的发展指明了方向[7]。建构主义、生态心理学等理论则推动了关注要素的转变：社会建构主义强调从整体看内外部认知过程，并在自然的社会情境中解释人类的认知系统，强调非认知因素的影响；生态心理学则关注环境为学习者提供的知觉信息[8]。

认知神经科学理论的进步为通道理论的进一步发展奠定了生理学基础。脑科学研究成果进一步明确了大脑的整体结构以及不同的功能区域，区分不同类型信息处理所涉及的神经系统，将心理学中抽象的学习系统与物理的神经结构相对应[8]，为多通道理论的发展提供了有力的认知神经依据。

3  通道理论的演变过程

在各种因素的交互作用下，通道理论呈现明显的阶段性发展的特征。通道是多媒体学习中的一个重要概念，指信息在传播过程中依赖的加工系统，不同的信息将在不同的加工通道中进行不同形式的编码[8]。相较于多媒体主要侧重信息的表示与呈现，通道则主要侧重意义的获取与传达。学习通道的演变主要经历了视觉单通道，视、听双通道，以及当下视觉、听觉、交互（知觉/动觉）三通道的发展历程。

3.1  视觉单通道及其形成背景

早期学习通道的运用以视觉单通道为主。随着社会的进步与发展，人们在种植、捕猎、采摘、存储、交易等诸多领域累积了海量的经验，有效使用经验可以显著提高生活体验和生产效率。经验记录、传播与传承的需要和人脑记忆有限之间的矛盾，催生了独立人脑之外的记录与传播介质，包括结绳记事、堆石记事、契刻符号文字……直至完整的文字符号系统。文字记载、传递知识的极高效率，为人类文明的发展延续作出巨大的贡献，基于文字符号的视觉抽象经验的学习一度成为学习的全部内容。随着信息化社会的到来，学习的质与量都产生颠覆性变化，学习难度在不断提高，内容在不断迭代更新，纯粹依赖视觉抽象经验的学习已经不能满足新的学习者能力结构的培养要求，随之出现学习方式的变革，泛在学习、移动学习、数字学习、多媒体学习等新的学习方式层出不穷。这需要通道理论与时俱进，对其内在机制进行解释。

3.2  双通道理论及其发展

同时，随着现代心理学、教育学的发展，人们开始关注教学两端的另一端——“学”。作为信息传递介质，文字符号系统有着难以媲美的优势，然而当教学的焦点集中到学习主体时，视觉单通道的局限性就会显现出来。完全建立在符号系统基础上的学习是以间接经验为主的认识过程。以符号状态呈现的抽象教学信息不易理解，给学习效果带来极大挑战。教学媒体的运用旨在沟通教与学，使学生能够通过广泛的渠道获得更大范围的学习经验，以破解抽象经验学习的高认知负荷困局。双通道理论正是诞生于这种情形下，旨在通过多通道加工分担学习信息，防止因信息过载、超出通道容量上限而造成过高的认知负荷。

迈耶基于双通道假设、有限容量假设以及主动学习假设提出多媒体学习认知理论，并据此构建多媒体学习模型[9]。双通道假设是该模型的重要理论基础，而双编码理论则是双通道的理论基础。双重编码理论认为人类具有言语与表象两个认知编码系统，其功能、结构各不相同，相互独立又相互联系[8]。双通道理论据此提出相互平行的视觉和听觉两个信息加工通道，分别加工处理来自多媒体材料的语词和画面两种信息，并在工作记忆中加以整合。基于多媒体的观察经验，不仅不会使两通道相互干扰以致容量过载，还增加了信息处理的数量，增强了信息认知的深度和学习的效果。

受到不断发展的学习理论的影响，许多研究者基于双通道假设重新构建了多媒体学习模型：图文理解的整合模型认为双通道分别对应描述性表征与直观性表征系统，承认通道间的信息交流，否认信息的整合；学习与动机的整合模型、认知—情感模型则分别关注通道之外动机、情感、既有知识等非认知因素的作用[10]。这些模型相较双通道理论都有一定的发展，也尚有不足之处，三者都局限于“接受学习刺激到长时记忆中形成表征”的单向信息加工过程，没能考虑环境、交互、反馈等内容[11]。

3.3  三通道理论的新趋势

跨媒体学习、交互媒体学习等媒介变化，使环境、交互、反馈等学习要素上升到前所未有的地位，这给基于双通道单向信息加工的多媒体学习模型带来极大的挑战，越来越多的研究正关注多通道学习领域，试图通过调整通道理论为多媒体学习模型的重构找寻出路。

国内多通道理论的研究取得较为显著的成果。例如，不同于双通道假设按照“感觉接受”将多媒体学习通道划分为对视觉、听觉的感觉加工通道，刘世清教授团队[7]提出的“知觉、动觉和语义”三个加工通道按信息的类型和编码形式划分：知觉和动觉通道从语义加工系统中分离而来，分别对感觉、运动器官收到的信息进行编码和加工；语义通道由类比和命题两种取自视觉和听觉通道的编码形式组成，负责抽象语义符号的加工。三通道相互独立并依存，形成一个并行加工系统：知觉通道提供学习内容的特征信息和学习环境的背景信息等知觉表象，进行感性认知；语义通道对知觉通道进行总结，转化为理性认识，形成意象；动觉通道让这种认识过程具有主观能动性[8]。知觉与动觉通道独立出语义通道，是通道理论越来越重视身体参与——“做的经验”——的重要标志。

李智晔教授[11]则在多媒体学习视、听双通道的基础上，增加了“交互”通道，提出“视觉、听觉、交互”三通道。这里的交互通道相对广义，囊括了身体动作、身体感知觉、身体体验等众多交互行为，是加工交互通道获取的各种交互信息和交互体验的通道。

上述两种理论都是针对双通道理论的适当改良，试图增加“知觉、动觉”或“交互”通道以更加真实地描述多媒体学习的内在机制，适应交互行为不断增加的现状。此外，这两种理论还都关注到多媒体学习中学习者与学习材料、学习环境的内外反馈，突破了双通道的传统单向信息加工观点的局限，进而更加科学地反映多媒体学习信息加工的完整过程。

4  通道理论的演变规律

通道理论的演化整体呈现“抽象的经验—观察的经验—做的经验”的“倒金字塔”结构，技术进步是这一过程的直接影响因素，视听媒体教学的普及衍生出双通道假设，交互媒体等技术的运用使学习体验无限接近“做中学”的学习效果（在遵循最大价值规律的前提下），又保留了媒体教学的效率优势，客观上孕育了三通道理论。通道理论不断发展完善，又再次指导教学媒体技术具体的实践过程，具体体现在以下几方面。

4.1  内部学习机制变革要求通道理论细分化

获取和传播学习知识的工具与手段的变化，往往会导致学习者思维方式与学习方式的巨大变迁，人类的内部学习机制也会因此产生深刻变化，学习内容与难度的提升和学生能力结构变革加速了这一变化。文字符号系统使人们得以脱离具体的活动与事物进行抽象学习，学习过程变得复杂、深入，学习活动的单一使视觉单通道足以解释这一过程。教学媒体的应用降低了学生的认知难度，但并没有简化学习过程。视听媒体技术呈现语词和画面的方式，使耳朵和眼睛等感觉器官得到关注，交互媒体中更多的身体参与将关注范围拓展到知觉（触觉）和动觉等交互感官，这些感官的加入需要更多独立的通道，即更为细分、全面的通道理论来解释学习机制的变化。

4.2  认知神经科学进步推动通道理论科学化

脑部扫描与显影技术的进步使人们从对脑部结构的研究逐步深化到对脑部皮质功能、多重记忆表征以及知觉学习的研究，进而揭示了学习系统可以对知觉、语义和动作三种类型的信息进行处理。这三种信息在不同的脑区中进行编码，参与其存储的神经系统亦有所不同。这一研究成果将心理学中抽象的学习系统与物理的神经结构相对应，为多媒体学习通道划分提供了重要的生理学支持[8]。认知神经科学的进步推动了知觉、动觉等通道从语义加工系统中的分离，体现了对学习者交互行为的关注，也标志着通道理论逐渐由粗放转向更加科学化的发展阶段。

4.3  学习理论的发展促使通道理论系统化

对于学习通道相互关系以及通道外非认知要素的关注是难以避免的课题。视觉单通道以及迈耶最初提出的双通道假设并不承认通道间的信息交流，也没能关注非认知要素的存在。随着学习理论的发展，特别是强调整体看待内外部认知过程，强调自然的社会情境中非认知因素产生影响的社会建构主义，关注环境提供知觉信息的生态心理学等理论的出现，研究者开始支持通道间的信息交流，并整合了学习者动机、情感以及环境等非认知要素，学习取向也从信息接受的单向过程逐渐演变为先接受学习刺激，然后内化，再反馈于环境的“学习—反馈—学习”循环过程，这些变化直接促进了通道理论的系统化、整体化。

参考文献

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[2] 王济军，魏雪峰.虚拟实验的“热”现状与“冷”思考[J].中国电化教育，2011（4）：126-129.

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[5] 汤欣.“经验之塔”理论及其对信息技术与英语课程整合的启示[J].教育探索，2012（10）：30-31.

[6] 张映姜.“经验之塔”与体验性网络课程：数学方法论课程的实践研究[J].数学教育学报，2013，22（3）：73-76.

[7] 王晓丹，刘世清.多媒体学习的通道研究：三通道的界定及其内涵新解[J].现代教育技术，2012，22（10）：72-76.

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[9] 王建中，曾娜，郑旭东.理查德·梅耶多媒体学习的理论基础[J].现代远程教育研究，2013（2）：15-24.

[10] 闫志明.多媒体学习生成理论及其定律：对理查德·E.迈耶多媒体学习研究的综述[J]. 电化教育研究，2008（6）：11-15.

[11] 李智晔.多媒体学习的认知：传播模型及其基本特征[J].教育研究，2013，34（8）：112-116.

*项目来源：全国教育信息技术研究课题“‘互联网+初中实践类拓展性课程群的构建与运用研究”（课题批准号：173330024）。

作者：费建光，湖州市第十一中学党委书记、校长，高级教师，研究方向为基础教育理论；陈伟、朱钰，湖州师范学院教师教育学院硕士研究生，研究方向为多媒体学习（313000）。