左右脑分工
人类大脑是结构复杂、功能完善的思维器官，由左右两个半球（左脑和右脑）组成。左脑和 右脑各司其职，以各自的方式对外界事物进行认知加工和信息存储，如下图所示。左脑擅长逻辑思维，采用逻辑的、顺序的方式对信息进行加工，主要负责语言、文字、分析、书写、排列等，被称为“学术脑”、“语言脑”。右脑擅长形象思维，对信息的加工具有“从整体到局部”、“从模糊 到清晰”的特点，对图形的加工能力十分强大，主要负责灵感、顿悟、直觉、音乐、美术等，有“创造脑”、“艺术脑”之称。
双重编码理论
“双重编码”理论由加拿大心理学家阿伦·佩维奥（Allan Paivio）提出，他认为人的大脑中存在两个功能独立又相互关联的认知子系统，一个用于表征和处理语言对象，称为“语言对象加工认知子系统”，另一个用于表征和处理非语言对象，称为“非语言对象加工认知子系统”。佩维奥还假定了“语言表征单元”和“图像表征单元”这两种表征单位，分别对对应“语言对象加工 认知子系统”和“非语言对象加工认知子系统”，这也正好与人类的左右脑加工认知特性相符合，如下图所示。用计算机的 CPU 擅长逻辑分析、GPU 负责图形处理来比喻这种分工似又不太准确。
图 “双重编码”与左右脑认知分工的关系
“双重编码”理论的一个重要原则是：人类总是试图以左右脑同时对同一事物进行认知加工。 因此，同时以视觉和语言形式呈现信息，能够促进全脑思维，降低左脑的认知负荷，增强记忆和识别效率。“双重编码”理论是知识可视化的理论基础，图示教学法是双重编码理论的典型应用。
知识可视化
知识可视化是指应用视觉表征手段促进群体知识的传播和创新，其实质是将人们的个体知识以图解的手段表示出来，形成能够直接作用于人感官的知识表现形式，从而促进知识的传播和创新。知识可视化有助于促进“全脑思维”，当大脑对图文信息进行加工时，左脑负责文字部分的内涵加工，右脑负责图形部分的内涵加工，二者同时进行，极大降低左脑的认知加工负荷，加速思维发生，提高信息加工效率。 信息化教学的优势之一便是可以借助信息技术和媒体手段可视化展示教学内容，这也是 PCK 的一种重要手段。相比于一大段文字描述，如下图所示的“地球上的水循环”原理图显然更容易理解和记忆，教学效果更好。
图 地球上的水循环原理——用概念图比纯文字表达具有无可比拟的优势
将教学内容以图表（可通过概念图、思维导图、office 等工具软件进行设计制作）、动画、音视频等方式通过大屏展示系统可视化表达，不仅能够提升学习者学习兴趣，也能够减少左脑的认知负荷（右脑参与认知加工，促进全脑思维），降低理解难度。因此，我们特别主张在教学中大量应用概念图、思维导图、数据图表、信息图表等技术手段表达学科内容，帮助学生全脑思维，提高认知加工效率和课堂教学效果。
*本文节选自依能智慧学习研究所《新一代多媒体教室建设与信息化教学技术绿皮书》
