教學PPT插圖顏色及布局規律的實驗研究

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(浙江工業大學 教育科學與技術學院，浙江 杭州 310023)

教學PPT插圖顏色及布局規律的實驗研究

顧容，黃濤，趙立影，王玉龍

(浙江工業大學 教育科學與技術學院，浙江 杭州 310023)

PPT是目前教學活動中最常用到的媒體，而插圖是構成教學PPT的重要元素，良好的插圖設計可以引導學習者注視，提高學習者學習效率。本文通過眼動實驗法探究不同插圖顏色和布局方式對于學習者的影響。實驗發現，彩色插圖PPT的眼動指標優于黑白插圖，然而后測成績未發現顯著差異，表明插圖顏色并未影響信息傳遞效果，但能更好地激發學習者興趣。另外，研究發現插圖的不同布局方式(上、下、左、右)對于眼動指標也產生了影響，學習者表現出了一定的注視偏好。基于發現的規律，本文提出了教學PPT設計的幾個策略。

教學PPT；插圖顏色；布局；眼動

Powerpoint(以下都簡寫為PPT)是目前教學活動中最常用到的媒體。如何設計PPT使之能最大程度地提高學習者學習效率是很多研究者所關注的問題。插圖作為PPT的重要組成部分，良好的插圖設計可以吸引學習者的注意，提高學習者的記憶，促進學習者對學習內容的深層次加工。

插圖顏色和插圖位置是插圖設計研究的兩個重要方面。首先，插圖顏色會對學習過程和學習效果產生影響。Dwyer和Lamberski認為彩色加工可能促進學習者保持關鍵信息，忽略無關或多余信息。有效、系統的色彩可幫助學習者將刺激組織和分類成有意義模塊[1]。但有學者發現彩色插圖并沒有提高學習者學習成績[2-3]。Dooley和Harkins認為黑白和彩色對于信息傳遞效果相同，彩色的效果只是產生學習動機。不過，目前對色彩有效性的研究不多。另外，插圖不同布局方式也會對學習者產生影響。劉世清發現在教育網頁布局中左圖右文布局時文本區的注視時間、注視點個數最多，而上圖下文布局時圖片區的注視時間、注視點個數最多[4]。白學軍發現，香水瓶圖片位于平面廣告下半部分時更能吸引消費者注意，且其位置與背景圖案存在交互作用[5]。他在對網頁廣告研究中發現，當廣告位于新聞上方和新聞中間時，注視次數較多，注視時間較長[6]。丁錦紅等人也發現插圖的布局形式對注意力產生了影響[7]。

雖然教育網頁，插圖文章和平面廣告等的研究結果可以給PPT插圖設計一些借鑒參考，但是這些研究結果并不一定適用于教學PPT。首先，單頁PPT文字材料往往比教育網頁和插圖文章少，而多于平面廣告。PPT插圖和文字兩部分所占比例比較接近，插圖內容和文字內容聯系緊密。其次，以往研究大都讓學習者控制材料呈現時間，而在實際教學活動中PPT的呈現時間由教師所控制，學生注視和學習PPT內容的時間有限。良好的PPT設計需要讓學生在有限的時間內抓住和掌握關鍵信息。由于教學PPT的特殊性，有必要進行進一步的實驗研究，以探索其設計規律。

人類80%的信息都是從眼睛獲得的，通過眼動技術對學習者眼睛注視等情況進行了解， 進而推斷媒體效果的研究為許多研究者所接受。安璐[8]和關爾群[9]等將眼動技術運用于探究PPT的背景顏色和文字設計，探明了在PPT設計時白色背景和黑色字體具有較好的注視效果。本研究將在此基礎上通過眼動實驗，針對教學PPT的插圖顏色(彩色、黑白)和插圖位置(上、下、左、右)這兩個變量探究其對于學習者的影響。

一、實驗設計與實施

(一)被試

選取浙江工業大學一二年級本科生共32人，隨機分配到各實驗小組。被試年齡在18-23歲之間，平均年齡為19.34歲，視力或矯正視力正常，無色盲，均無實驗材料內容相關專業背景。被試在實驗結束后給予少量報酬。

(二)實驗儀器

實驗采用的眼動儀為Tobii X50，儀器采樣頻率為50HZ，用于記錄被試在閱讀過程中的注視點持續時間，注視點個數，注視時間等信息。眼動儀連結分辨率為1280×1024像素的17寸顯示器，并根據實驗室環境調整顯示器亮度，確保實驗內容清晰呈現。顯示器前放置高背座椅，座椅距離屏幕70cm左右，在實驗時根據被試個人習慣進行適當調整，保證被試獲得最佳閱讀姿勢。

(三)實驗材料

實驗材料為4頁包含插圖的PPT，內容與天文學相關，插圖與文字部分聯系緊密，文字部分是插圖內容的具體描述。每頁PPT的插圖位置(上、下、左、右)都不相同。PPT背景色為白色，大小為1025×767像素，插圖大小為470×380像素，文字顏色為黑色，18號宋體。同時制作黑白插圖組，除了插圖顏色不一樣，其余都與彩色插圖組相同。為消除不同呈現順序對眼睛注視的影響，每組均采用拉丁方排序，這樣共獲得八份內容相同，但插圖位置或顏色各有不同的實驗材料。插圖部分劃為興趣區一(AOI 1)，文字部分劃為興趣區二(AOI 2)。

(四)實驗流程

實驗采用4(位置)×2(顏色)二因素設計，實驗分預實驗和正式實驗兩個階段。

在預實驗部分，邀請了幾名被試對整個實驗流程進行了熟悉，對實驗材料和流程作了部分調整。根據被試的眼動和閱讀情況，設定每頁PPT的呈現時間為35秒。在這個時間大部分被試能瀏覽完PPT。

正式實驗在心理學眼動實驗室進行，每個被試的實驗時間約7分鐘左右。首先，采用9點校正法對眼動儀進行校正。校正完畢后，要求被試在整個閱讀過程中盡量保持頭部位置不移動。然后在屏幕上呈現指導語：“請仔細閱讀下面4頁PPT上的內容，在閱讀過程中盡量保持頭部不要轉動，每頁PPT呈現時間為35秒，閱讀結束后請完成相應測試題。準備好請按空格鍵開始。”在閱讀結束后，對被試的學習效果進行測試。測試題目共20個，全部為選擇題。

(五)實驗數據的處理

實驗數據用Tobii studio軟件進行自動分析，用SPSS 18.0版本進行統計檢驗。實驗共收集到29個有效被試的數據，其中彩色組13人，黑白組16人。在實驗過程中3個被試由于頭部移動致使眼動數據無法捕獲或注視點出現異常，在進行結果分析時剔除了這些被試的數據。

二、實驗結果

(一)注視熱區圖

熱區圖是通過統計所有被試視線活動情況的數據而繪制出來的圖像。不同的顏色代表被試不同的關注程度，紅色代表注視點最多或注視時間最長的區域，黃色、綠色依序次之，沒有顏色表示沒有得到注視[10]。圖1呈現了同一學習材料在不同插圖顏色和插圖位置時的注視熱點差異。通過熱點圖我們可以較為直觀地了解插圖顏色和布局對于學習者注視的影響。從上下兩組PPT的對比上我們可以發現除第四組PPT外，其余各組彩色插圖熱點顏色要比黑白插圖更深。相反，在文本區上黑白插圖組的顏色要比彩色插圖組顏色更深，說明黑白插圖組的被試更愿意將注意力放在文字上。另外，圖文布局也影響了注視。插圖或文本位于PPT上半部分時熱區圖顏色比其它位置的顏色更深，這表明學習者會對某些特定的位置表現出注視偏好。從熱區圖中我們同時發現不同圖文布局對與彩色組和黑白組影響存在差異，插圖顏色和插圖位置可能存在著交互作用。

(二)眼動指標的差異

對不同插圖布局和顏色下AOI1和AOI2興趣區的注視點持續時間，注視點個數，總注視時間等眼動指標進行比較。

1．注視點持續時間

注視點持續時間是指每個注視點的平均注視停留時間。對各組注視點持續時間的方差分析結果表明，圖片區插圖顏色的主效應顯著，F(1，114)=4.617，p<0.05。進一步比較可知彩色插圖組圖片區的注視點持續時間顯著小于黑白組圖片區的注視點持續時間。文本區注視點持續時間的顏色差異主效應非常顯著F(1，114)=12.973，p<0.01，彩色插圖組文本區的注視點持續時間顯著小于黑白組。

圖1 彩色組(上)和黑白組(下)不同插圖位置的熱點圖

插圖位置的主效應不顯著F(3，112)=1.968，p>0.05。從表1中可知，插圖位于下半部分時其注視點持續時間最長，位于右半部分時注視點持續時間最短。插圖顏色和插圖位置之間的交互作用不顯著，F(3，108)=0.187，p>0.05。文本位置的主效應不顯著F(3，112)=0.670，p>0.05， 表明文本在各位置時的注視點持續時間差異不顯著。

表1 注視點持續時間

注：注視點持續時間單位為秒。

2．注視次數

一次注視為一個注視點，注視次數是指注視點的數量，它是閱讀情況的一個重要指標。顯示區域越重要或者更吸引注意，則注視次數越多[11]。表2數據顯示，彩色插圖組圖片區和文本區的注視次數都要大于黑白插圖組。對數據進行方差分析，圖片區F(1，114)=0.000，p=0.991>0.05，文本區F(1，114)=3.606，p=0.060>0.05，結果表明兩個區域的顏色差異主效應不顯著。不過對比彩色插圖PPT與黑白插圖PPT的總注視點個數，對其進行t檢驗，發現其差異達到了顯著性水平p=0.016<0.05。可知彩色插圖組PPT總注視次數顯著大于黑白組。

表2 注視次數

插圖位置的主效應顯著F(3，112)=3.583，p<0.05。經LSD比較發現，插圖位于上半部分時注視次數顯著多于其它位置，其余位置的差異并不明顯。插圖顏色和插圖位置之間的交互作用不顯著，F(3，108)=0.571，p>0.05。

文本位置的主效應顯著F(3，112)=3.616，p<0.05。進一步經LSD比較發現，文本位于PPT上、左兩部分時的注視次數顯著多于位于下半部分的注視次數。插圖顏色和文本位置之間的交互作用不顯著，F(3，108)=0.419，p>0.05。

3．總注視時間

總注視時間是各興趣區(AOI1，AOI2)所有注視點持續時間之和。注視時間的方差分析結果為：圖片區F(1，114)=0.001，p>0.05；文本區F(1，114)=0.045，p>0.05，表明顏色差異的主效應不顯著。插圖位置的主效應顯著F(3，112)=3.055，p<0.05。經LSD比較發現，插圖位于上半部分時注視時間顯著多于其它位置，而其余位置注視時間差異并不顯著。插圖顏色和插圖位置之間的交互作用不顯著，F(3，108)=0.771，p>0.05(見表3)。

文本位置主效應非常顯著F(3，112)=5.168，p<0.01。經LSD發現，文本位于PPT下半部分時總注視時間最短，與其它位置的差異顯著。文本位于插圖左邊時注視時間最長，但與右、上兩種布局的差異不顯著。插圖顏色和文本位置之間的交互作用不顯著，F(3，108)=0.784，p>0.05。

表3 注視時間

注：注視時間單位為秒。

(三)閱讀成績的差異

對各被試的測試成績進行計算分析，發現彩色插圖組的被試平均成績為10.08分，黑白插圖組被試的平均成績為9.81分，彩色組得分略高于黑白組，但經t檢驗發現兩組的差異不顯著(見圖2)。

圖2 彩色組和黑白組測試成績

三、分析與討論

(一)不同插圖顏色的眼動指標差異

實驗結果顯示，彩色插圖PPT注視點持續時間顯著小于黑白組，其中圖片區的差異顯著，文本區的差異非常顯著。注視點持續時間反應提取信息的難易程度，注視時間越長，意味著被試提取信息越困難。李成對比大學生閱讀黑白插圖和彩色插圖文章的眼動數據也發現彩色組注視點持續時間顯著少于黑白組[12]，本研究再次證明了這一點，這表明彩色插圖更利于學生提取重要信息。

注視次數反映了某個區域對于學習者的重要程度或感興趣程度。從實驗結果看，彩色插圖PPT的圖片區和文本區注視點個數都要大于黑白組，同時彩色插圖PPT和黑白插圖PPT的總注視次數差異也達到了顯著水平，表明彩色插圖更能引起學習者的興趣。以往的研究大都是讓被試控制材料的呈現時間，由于呈現時間的不同，注視次數往往不能反映材料本身的吸引力，本實驗由于材料呈現時間一定，所以其注視次數直接反映了學習者對于學習材料的興趣。

閱讀測試成績表明，黑白插圖組和彩色插圖組的閱讀成績并未表現出顯著差異，研究同時發現彩色插圖PPT注視點個數要多于黑白插圖組，因此本實驗傾向于支持Dooley等人的觀點，即黑白與彩色的信息傳遞效果相同，彩色的效果只是產生學習動機。在設計PPT時，在相同情況下使用彩色插圖會比黑白插圖更能激發學習者興趣，設計者可以運用彩色圖片來引導學習者的注意。

(二)不同布局的眼動指標差異

插圖位于PPT右半部分注視點持續時間最短，位于下半部分最長，兩者的數值差異較為明顯。李成對閱讀材料圖文布局的實驗結果也顯示圖片位于材料下半部分時的注視點持續時間最長[13]。這表明插圖位于PPT下半部分時更難以被學習者理解。文本左右布局時的注視點持續時間相同，大于上下布局時的注視點持續時間，文本位于PPT下半部分時注視點持續時間最短，不過各位置的差異不顯著。

插圖位于文本上方時注視點個數顯著多于其它位置，而當插圖位于文本下方時注視點個數最少。文本的不同布局影響情況類似，文本位于PPT上半部分時注視點個數最多，位于PPT下半部分時注視點個數最少，兩者差異顯著，而左右布局時注視點個數的差異不顯著。

插圖位于PPT上半部分時總注視時間最長，位于下半部分時注視時間最短，兩者差異顯著。文本位于下半部分時總注視時間最短，且與其它位置的差異非常顯著。文本位于PPT左半部分時的注視時間最長，但與位于上、右兩部分時的差異不顯著。為什么插圖位于PPT上半部分時的注視時間最長，而文本則是在左半部分時注視時間最長。可能的原因有兩個：第一是由于數據存在波動。從數據中發現雖然文本位于左邊時注視時間最長，但和上、右兩個位置布局的注視時間差異很小，而這種差異可能僅僅由數據的波動導致。第二個原因可能是由于插圖和文本存在不同的布局規律。從注視時間上看，插圖布局時的注視時間是“一多三少”，即位于PPT上半部分的注視時間與其它位置差異較大。而文本布局時的注視時間是“一少三多”，即文本位于PPT下半部分時的注視時間與其它位置表現出了較大差異。不過這種差異有待進一步驗證。

研究數據存在一個比較明顯的偏向性，不論是插圖還是文本，位于PPT下半部分時，其注視時間和注視點個數都是四個位置中最少的。原因可能是大部分學習者的學習習慣是從上往下瀏覽，學習時會不自覺地把較多注意力放到PPT的上半部分，從而造成了對下半部分內容的忽視。

四、PPT的優化設計策略

實驗結果為我們設計教學PPT提供了科學依據。根據實驗發現的規律，依據不同教學需求，提出了教學PPT優化設計的三個策略。

(一)PPT設計以圖為主時采用上圖下文優選原則和上文下圖避免原則

在教學實踐過程中，如果插圖中的對應內容是學習的重點，并且插圖已經給出了較好的解釋說明，文字部分僅提供額外說明。比如在水循環的學習中，插圖部分已經給出水的循環流程并配以了良好的文字解釋，此時圖片內容就成為了學習的重點。在此情況下建議采用上圖下文布局，這種布局有利于吸引學習者對插圖的注視，可以促進學習者對插圖內容的加工。此情況下，設計時應避免使用上文下圖的布局，因為該種布局結構會減少學習者對于插圖的注視次數和注視時間，不利于學習者對于插圖內容的掌握。另外，在該情況下建議使用彩色插圖，因為彩色插圖更有利于吸引學習者注意力，這有利于促進學習者對于圖片內容的加工。

(二)PPT設計以文為主時采用左圖右文、上圖下文優選原則和上圖下文避免原則

在教學過程中如果插圖負責的僅僅是輔助文字材料。比如插圖是某人物肖像，而文字部分則是對人物的相關介紹，此時對于文字材料的學習就更為關鍵。因此，當文字材料在教學過程中更為重要時，建議采用左文右圖或上文下圖的設計。采用左文右圖的設計時除了保證文字部分可以得到學習者注視加工外在一定程度上兼顧了對插圖的注視，該設計比較適合文字材料重要，圖片材料比較重要的情況。而上文下圖的布局比較適合插圖內容不太重要的情況，同時可根據實際情況將插圖顏色改成黑白，這樣可以進一步促進學習者對于文字材料的注視。和以圖為主PPT設計相同，在以文為主的PPT設計時要避免上圖下文布局，該布局對于文本的注視加工最為不利。

(三)PPT設計文圖并重時采用左圖右文和左文右圖優選原則

此種設計比較合適文字部分和插圖部分關聯性比較強的情況，比如插圖部分同樣是人物肖像，但文字部分改成了對肖像各部分的描述，此時學習者的注意需要在插圖和文本間不斷轉換，并建立兩者的對應關系。因此，在這種情況下就可以采用左圖右文或左文右圖設計。這兩種設計在眼動指標對比上都未發現顯著差異，不過兩者略有側重。左圖右文的設計更合適于插圖比文字稍重要的情況，因為該布局下插圖部分的注視時間比左圖右文更多。根據眼動數據，同時建議采用彩色插圖，這樣可以進一步提高學習者對于圖片的注視程度。而當文字稍重要時則建議采用左文右圖的設計，與插圖類似，文本位于PPT左邊部分時學習者表現出更多的注視次數和注視時間。

本研究基于眼動實驗對教學PPT插圖顏色和圖文布局規律進行了初步研究。從實驗結果看，插圖顏色和插圖位置對于學習者的眼睛注視和閱讀成績都帶來了一定影響。基于實驗數據，我們為教學PPT的設計提供了更為客觀和可信的指導。不過，研究仍存在一些不足和需要改進之處。首先，本研究的樣本容量相對較少，今后的研究可以增加樣本量，使研究結果更具說服力。另外，PPT的插圖類型、呈現時間及插圖內容都可能對學習者產生影響，后面的研究者可以嘗試在這些方面繼續探索。

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Abstract:PowerPoint is the most widely used media in instruction and the illustration is an important component of PPT. Well-designed illustrations could attract student’s attention and enhance learning efficiency. In this research, eye tracking system is used to record the eye movement indexes of college students when they are reading PowerPoint with different illustration colors and layouts. The results show that the related eye movement indexes of the color illustration are significantly better than the black-white illustration. However, no significant difference was founded in the test scores, indicating the color only enhanced the motivation of the subjects. The location (up, down, left, right) of illustration influenced the eye movement indexes of the subjects. The eye-tracking data shows the students have some attention preferences. According to the experiment result, advices are given for better design of educational PowerPoint.

Keywords:educational PowerPoint; illustration color; layout; eye movement

(責任編輯：薛 蓉)

AnExperimentonIllustrationColorsandLayoutsofEducationalPowerPoint

GU Rong，HUANG Tao，ZHAO Li-ying，WANG Yu-long

(College of Education Science and Technology, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310023, China)

2013-11-05

教育部人文社科青年基金項目(11YJCZH246)

顧 容(1973-)，男，浙江湖州人，副教授，博士研究生，從事教學信息化與資源建設研究；黃 濤(1989-)，男，浙江東陽人，碩士研究生，從事認知心理學與教學資源設計開發研究；趙立影(1978-)，女，遼寧營口人，副教授，博士研究生，從事認知心理學與教學設計研究；王玉龍(1988-)，男，河南鶴壁人，碩士研究生，從事職業教育原理研究。

G434

A

1006-4303(2014)01-0054-06