基于心理學的化學教材插圖分類研究

2015-02-17 09:27:22蔡文聯閩南師范大學化學與環境學院福建漳州363000

化學教與學 2015年2期

關鍵詞：分類

蔡文聯　吳　璐（閩南師范大學化學與環境學院　福建漳州　363000）

基于心理學的化學教材插圖分類研究

蔡文聯*通訊聯系人，E－mail：cwl196739＠163．com吳璐
（閩南師范大學化學與環境學院福建漳州363000）

摘要：新課標在化學教材編寫建議中明確指出“教材要圖文并茂，引人入勝”，插圖在傳達信息的方式上有其獨特的認知價值，具有單純的文本內容無法替代的優勢。文章以魯科版高中《化學1》為例，運用心理學理論，對教材插圖進行分類研究，通過調查分析不同類型教材插圖的優缺點及學生對教材插圖的利用程度及認識態度，提出優化教材插圖編寫的建議，為教材編寫提供有益的借鑒。

關鍵詞：教材插圖；格式塔心理學理論；顏色知覺理論；眼動注意理論；分類

中圖分類號：

文章編號：1008-0546（2015）02-0002-05G632．41

文獻標識碼：B

doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2015．02．001

一、引言

插圖，起源于拉丁文illustraio，含有“照亮”的意思，《現代漢語詞典》中對插圖的解釋為：“插在文字中起到補充說明或欣賞作用的圖畫”。教材插圖是插圖的表現方式之一，也是教材的重要組成部分。新課標在化學教材編寫建議中明確指出“教材要圖文并茂，引人入勝，在插圖和數據表中留給學生思考的更多信息”，教材插圖已成為許多教育研究者關注的焦點。插圖設計的優劣直接影響學生的學習情緒，精美、生動、形象的教科書插圖能使抽象的描述具體地從插圖中體現出來，使學生通過插圖盡可能地理解和接受文中的概念和內容，對學生理解鞏固知識起著舉足輕重的作用。由于插圖在傳達信息的方式上有其獨特的認知價值，具有單純的文本內容無法替代的優勢，因此，科學地、系統地對插圖的功能、插圖的心理學理論基礎、影響插圖有效性的因素和評價插圖的基本維度等問題進行深入研究，能夠為教科書編寫過程中插圖的設計和使用提供有益的借鑒。而本文所要研究的插圖是指穿插在教材中的對文字補充說明、表征、裝飾和提供背景的圖片［1］。近年來，學生的心理問題越來越受到專家的關注，各小學、中學、高校均紛紛設立心理咨詢室，并開設有關心理課程，就是希望能從心理的角度把握學生的情感，深入地認識學生。而將認知心理學應用到化學學科教學中，則能通過把握學生認知心理，從而激起學生學習化學的熱情和興趣，提高化學教學的質量和效果。到目前為止，國內外對教材插圖的研究并不多，而關于化學學科的插圖研究更是鳳毛麟角。化學教材插圖的研究主要集中在教材插圖的應用、從學習者影響角度和認知心理學角度看教科書插圖功能的研究、不同版本教材插圖對比的研究以及教師在教學中運用插圖情況的研究等方面，而較少研究者從心理學理論的角度對其進行分類研究。本文依據格式塔心理學理論、顏色知覺理論以及眼動注意理論，對插圖進行分類研究，希望能幫助老師和學生更好地認知和利用教材插圖，提高教學質量和效果。

二、心理學理論

1．格式塔心理學理論

格式塔是由德文“Gestalt”音譯而來的，“完形”的意思，因而格式塔心理學也成為完形心理學，這里的“完形”是指具有不同部分分離特性的有機整體。將這種整體特性運用到心理學研究，就產生了格式塔心理學。

格式塔心理學是稱為現代認知主義學習理論的先驅，它將知覺的整體性，即人根據自己的知識經驗把直接作用于感官的客觀事物的多種屬性整合為統一整體的組織加工過程，這一特性總結為以下幾個定律［2］：

（1）鄰近律：空間位置相近的客觀事物容易被知覺為一個整體。如我們會把位置鄰近的星星看成整體，稱之為星座。

（2）相似律：在有數個刺激同時呈現時，條件相同或相似的項目會被組織為一個圖形。例如檢查是否是色盲的圖片，常常利用這一定律視認作用去感知一個完整的圖像。

（3）封閉律：圖形中小的缺失部分被填充，成為一個整體，如一個小缺口的長方形仍被看作是一個長方形。

（4）連續律：圖形中的部分被組合在一起，以使圖形中光滑線產生最少數量的中斷，把它們知覺為整體。

（5）對稱律：具有對稱性或是單純的形狀容易被知覺成一個完整的圖形。人的眼睛更傾向于對稱、簡潔和自然的東西［1］。

以上這五個定律為插圖的設計提供了借鑒和參考。

2．顏色知覺理論

根據視覺化的三色原理（Young－Helmhotz）知道人視網膜上有三種獨立感光細胞，當每種細胞中的光化學物質受刺激發生分解，都可使神經纖維產生沖動，再傳達至大腦皮層，分別引起紅色、綠色、或藍色感覺。當光刺激同時引起三種視錐細胞等程度的興奮，則引起白色的感覺，其他色彩均是這三種感受器按特定比例興奮的結果［3］。

（1）色彩對比：指兩種或者兩種以上的色彩由于相互影響產生的差異。如：兩塊相同橙色分別放在黃色與紅色背景上，紅底的橙色偏黃，黃底的橙色偏紅。

（2）明度的對比：指應明度差別而形成的色彩對比。如：將兩塊相同的灰色分別放在黑色和白色的背背景上，會發現灰色在黑底顯得更亮，而在白底上顯得更暗。

（3）飽和度的對比：一種色彩與另一飽和度較高的色彩并列時會使得本身彩度變低，與另一個彩度較低的色彩時使得本身彩度變高的現象。如：當灰色與紅色并放時，灰色顯得更暗，紅色顯得更鮮艷。

（4）冷暖對比：人們看到紅、黃和棕色會感到溫暖，而看到藍、綠、青和紫色就會產生冰冷的感覺。黑白灰既可以暖的特性又可以呈現冷的特性。暖色是具有活力的，積極向上的，而冷色調則給人以寧靜、放松的感覺。

顏色理論給插圖設計的啟示：在設計插圖的背景時應注意考慮色彩的搭配，想使一色增強可用另一色刺激，從而達到強調作用。色彩明度對比應正確，明度太強會讓人產生炫目、簡單化等感覺，太弱又會顯得模糊。紅黃等暖色給人以啟示激發，藍綠等冷色可以使人靜心，心靈放松。

3．眼動注意理論

在我們閱讀的過程中，我們會發現眼睛是在一個平穩的面上移動的，實際上眼睛是快速的跳動的，它遵循彈道學的原理，從啟動開始方向就不能改變。眼睛在跳動的過程中還會伴隨許多的回掃現象，這種現象占整個眼跳的10%左右。對于字母文字來說，若在左側人的視覺大約是3－4個字母，而在右側可以達到14－15個字母長度。

在一些情況下，視覺注意類似聚光燈，我們能看到視野中一個相對狹小區域內的目標，但卻不能看到這一區域外的目標。如果兩個或者兩個以上的動作同時出現在同一區域，我們只能注意其中一個而沒辦法兼顧兩個。人們能輕易注視一種動作細節，而對另一個動作中的異常基本沒有反應［4］。

因此在設計插圖的時候應注意插圖的位置以及大小。人眼對左側的事物注意比較小，因而把插圖放正文的左側更合理些，而人的注意范圍小，類似聚光燈，因而插圖的大小也要控制好。

三、《魯科版高一化學（化學1）》教材插圖的分類

分類學認為知識存在分類比較之間，不同的分類標準就會產生不同的分類結果［5］。為了便于研究，本文以魯科版《化學1》為藍本，依據格式塔心理學理論、顏色知覺理論以及眼動注意理論，將這本教科書中的插圖分為裝飾性圖、思維導圖、微觀結構圖、實驗圖等四種類型圖并比較分析其優缺點如下：

（1）裝飾性圖：包括吸引學生注意力，增加學生學習興趣以及開拓學生視野的插圖。如教材第一章走進化學科學中的插圖、第9頁圖1－2－1、第31頁圖2－1－1、第87頁圖3－3－6等等（詳見表1）。魯科版《化學1》裝飾性圖的優點在于插圖比較集中，易于學生認知為一個整體，減輕學生的學習負擔，色彩豐富，大多以暖色為主，激發學生的學習熱情，開拓學生視野。缺點在于沒有考慮好色彩對比、明度對比和飽和度的對比，使得圖片沒有那么鮮明，不夠活潑。

（2）思維導圖：主要指知識點歸納總結網圖、物質關系或者轉化及流程圖。如教材第13頁圖1－2－6、第26頁概括·整合第一題、第32頁圖2－1－3、第33頁圖2－1－4、第92頁概括·整合第一題、第98頁圖3－4－8等等（詳見表1）。魯科版《化學1》思維導圖的優點在于幫助學生系統的歸納知識，背景一般采用冷色調，使學生靜心記憶，認真思考。缺點在于色彩比較單調，沒有形成對比，強調重點，插圖面積一般比較大，由于人注意范圍有限，不利于學生注意，擺放位置也不盡合理。

（3）微觀結構圖：主要指抽象物質的微觀圖。如：第17頁圖1－2－13和圖1－2－14、第20頁圖1－3－1、第41頁圖2－2－4、第63頁圖3－1－4、圖3－1－5以及圖3－1－6等等（詳見表1）。魯科版《化學1》微觀結構圖的優點在于大多具有對稱性，有利于學生認知為整體，因為人的眼睛比較傾向于接受對稱、簡單化的東西，而且這類插圖的大小不會很大，符合人的眼動視覺理論，色彩對比鮮明。但是也存在缺點，沒有遵循插

圖放在正文左側的原則，不利于學生認知。

（4）實驗圖：包括實驗儀器及藥品、實驗操作、實驗現象、實驗過程以及實驗動畫圖。如第36頁圖2－1－7、圖2－1－8以及圖2－1－9、第42頁圖2－2－6、第52頁圖2－3－7、第78頁圖3－2－10、第79頁圖3－2－12等等（詳見表一）。魯科版《化學1》實驗圖的優點在于色彩對比鮮明，大多以藍色為背景，給人以輕松的感覺，使學生能冷靜思考，科學實驗，能把握好插圖的大小；但是背景顏色單調，飽和度以及明度的對比還不夠，只有小部分放在正文左側。

表1　魯科版《化學1》中的四種類型插圖的統計

四、《魯科版高一化學（化學1）》教材插圖的問卷調查

為了更好地了解學生對《魯科版高一化學（化學1）》中不同類型教材插圖的認識及使用情況，本課題編制了《關于魯科版高一化學（化學1）的教材插圖的調查問卷》，一共設置10道題。主要涉及學生對教材插圖的重視程度（1、3、4、5、7）、教材插圖類型的調查（2、10）插圖位置的調查（9）以及教材插圖背景的調查（6、8）。

1．樣本的選擇

樣本的抽取方法主要有：隨機取樣、系統取樣、分層取樣、聚類取樣、非隨機取樣以及方便取樣法。本課題采用隨機取樣法。研究的對象是永安市十二中學（永安附中）高中學生。該校采用的化學教材正是魯科版，高二年段350人，隨機抽取90人進行，樣本的隨機性使收集到的數據具有可靠性。

2．數據的收集

數據收集過程的順序為：問卷的編制、問卷的修訂、發放問卷、回收問卷。研究共發放90份問卷，回收90份，有效問卷90份，有效回收率100%。

3．數據信度分析

本課題采用Alpha信度系數法分析信度，表明本次調查數據的可信度達到0．829，在0．8～0．9，表示信度可以接受［6］。

表2　可靠性統計量

4．數據的統計分析和研究結果

（1）數據的統計分析

由表3可知47．78%的學生在學習中會注意教材插圖，而46．67%的學生是在學習遇到困難的時候注意插圖。基本上，學生對教材插圖較重視，大多數學生愿意花一定的時間在教材插圖上，有28．89%學生是因為插圖本身的吸引，并有56．67%的學生認為插圖對理解相關知識有很大幫助。但是仍然有23．33%的學生表示不會注意教材插圖，12．22%的學生認為教材是否編排插圖并不重要。

表3　學生對教材插圖的重視的調查

你在學習中是否注意插圖

根據表4可以看出有66．67%的學生喜歡裝飾性圖，并認為該類型插圖沒有什么難度。有3．33%的學生喜歡思維導圖，而作為化學學科非常重要的微觀結構圖和實驗圖分別僅有7．78%、2．22%，這能是難度較大的原因。40%的學生認為學習微觀結構圖難度大，22．22%的學生認為學習實驗圖難度大，28．89%學生則認為學習思維導圖的難度大，正因為如此大大降低了學生對這三種類型插圖的興趣，減少學生學習這三種插圖的積極性。

表4　插圖類型的調查

不同插圖類型的受歡迎程度

在表5對插圖與文字的位置關系調查中發現有56．67%的同學認為將插圖置于文字左邊，僅有12．22%認為插圖應在文字右邊，這與課題第二部分討論的眼動注意理論是相一致的，由于人眼注意左邊事物比較少，因而將插圖放在文字左邊更合理。

在表6調查學生對插圖背景顏色看法的過程中發現50%的學生認為插圖的背景最能吸引學生的注意，其次是插圖的色彩。而有72．22%的同學表示喜歡

冷色調背景，18．89%的同學喜歡黑白的背景，這也與課題第二部分顏色知覺理論一致。冷色調給人以寧靜，放松的感覺，可以使學生更冷靜地思考。

（2）數據研究結果

①學生利用教材插圖的現狀。問卷結果顯示66．677%的學生喜歡裝飾性插圖，而對于微觀結構圖以及實驗圖總和只有10%，這說明學生對微觀結構圖以及實驗圖關注度不夠，教師在教學過程中應注意引導，激發學生學習化學的興趣，另外教材插圖編者應注重學生心理，在設計微觀結構圖以及實驗圖時可以考慮插圖背景、色彩以及位置以引起學生的注意。

②影響學生使用教材插圖的因素。教材插圖的位置、色彩以及背景對不同的學生的影響程度是不同的，影響越大，那么對插圖的注意度就更高。而問卷結果顯示56．67%的認為插圖應該置于文字左側，72．22%的人喜歡插圖背景是冷色調的，對暖色調僅有8．89%。因此插圖的位置、背景以及色彩都將影響學生對插圖的利用。所以在設計插圖的過程中都應該將這些因素考慮進去。