基于視知覺理論的化學教科書色彩應用分析

白宇 季春陽

摘要：教科書中不同色彩的應用對學生的視覺刺激和心理影響效果不同。根據調查結果并結合心理學的視知覺理論，對教科書的主色調及書中主要呈現的紫色、藍色、綠色、灰色四種顏色及混合色彩搭配進行了說明和分析，結果表明不同色彩在教科書中的應用會對學生產生不同的心理效應，合理運用色彩會提高學生對教科書的喜愛程度，激發學生學習化學的興趣。

關鍵詞：色彩; 視知覺理論; 化學教科書

文章編號：10056629（2021）11002507

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

關于教科書，國內外教育者大多將研究的焦點主要集中在教科書的內容、圖文編排、欄目設計、語言等方面，而對教科書中應用的色彩進行研究的文獻相對較少。教科書中的“色彩”屬于隱性知識的一種，如果能挖掘出其中的育人因素，及時抓住色彩對學生心理特征的影響，對顯性知識的學習具有促進作用。因此本文利用心理學的視知覺理論，對新人教版高中化學必修教科書第一冊、第二冊（以下簡稱“教科書”）中的色彩應用進行分析，總結出不同色彩的應用對學生產生的影響，也希望在編制教科書過程中，更加重視色彩的合理運用。

1 化學教科書色彩應用的心理學理論基礎

色彩在客觀上是對視覺產生的一種刺激，在主觀上又是一種知覺反應，對學生的情感、記憶、思想等都會產生影響。經過調查發現，化學教科書中不同色彩的應用會使學生產生多樣化的心理效應。

1.1 視覺基礎

人類能看到五彩繽紛的世界，主要依靠的是視覺，可以說人的第一感覺就是視覺，而對視覺影響最大的就是色彩。顏色具有三個基本特性： 即色調、明度和飽和度[1]。色調主要取決于光波的波長，是一種顏色區別于另一種顏色的主要特征，呈現在人眼中就是紅、橙、黃、綠等顏色;明度是指顏色的明暗程度，像黑、白、灰這些無色彩的顏色，用明度表示即可;飽和度是指某種顏色的純、雜程度或鮮明程度，飽和度最高顏色就是“純色”[2]。不同的色彩擁有不同的表現力和感染力，學生對不同的顏色、同一顏色不同的明度和飽和度會產生不同的心理感受。

1.2 知覺基礎

色彩本身并沒有溫度，但在人心里有冷暖之分，暖色和冷色實際上屬于知覺中的錯覺。紅、橙、黃等顏色會使人聯想到暖暖的太陽、火焰，故稱“暖色”;綠、青、藍等顏色會使人聯想到寒冷、黑夜，所以稱“冷色”。綠色與紫色是中性色彩，效果介于紅與藍之間[3]，中性色彩使人產生輕松的情緒，可以避免產生疲勞感。不同的顏色通過視覺刺激了心理，產生了暗示作用，從而會有不同的心理體驗。

1.3 心理效應

該研究采用自編的問卷進行調查，選取生活中常見的9種顏色作為調查要素。在哈爾濱市某中學隨機選取了161名高中學生作為調查對象。經過筆者調查發現，除黑、白兩種無色彩的顏色外，學生最喜歡的顏色中占比較高的三種分別是藍色、紫色和綠色，如圖1所示。教科書中這三種色彩的應用比例很高，其主要色彩設置與學生的喜愛程度相吻合。

人們在長期的社會生活與實踐中逐漸賦予了不同色彩以某些特定的含義、心理反應[4]。筆者選取調查結果中每種色彩感染力最強的四種心理效應，并結合上述視知覺理論，整理出教科書中幾種常見色彩的原理和學生的心理效應，具體見表1[5]。

2 人教版化學教科書中色彩應用的分析

色彩具有象征性，教科書中的色彩對學生心理的影響從視覺開始，通過知覺、情感滲入到學生的思想中，最終會反映在他們的行為上。經過對教科書中色彩的匯總，發現除黑、白兩種顏色外，紫色、藍色、灰色、綠色應用較多。經過對這四種顏色以及混合色彩在教科書中的應用進行說明和分析，總結出不同色彩在不同位置的合理應用對學生學習化學知識產生的積極影響。

2.1 教科書的主體色調分析

教科書主色調的選取應該考慮學生喜愛的顏色，還應該注意教科書的功能特點，要莊重、寧靜、高雅，體現權威感，這樣才會使書中的信息得到正確迅速地傳遞。

色彩心理學表明，隨年齡的增長，學生的注意力轉移至藍色系色彩[6]。根據上述問卷調查結果顯示，高中生喜歡的顏色確實偏冷色和中性色，排在第一位的是藍色，排在第二位的是紫色。

根據心理學的原理，從視覺上看，人的肉眼對明度最為敏感[7]，學生長時間翻閱教科書會產生視覺疲勞，因此不宜選用高明度的顏色作為主色調。藍色和紫色都屬于低明度色彩（紫色是明度最低的色），這兩種顏色在可見光譜中處于邊緣位置，波長短，在物體表面呈現時的光反射率小，對視覺的刺激程度也比較小，是作為教科書主色調最合適的兩種色彩。從知覺和產生的心理效應上來看，藍色屬于“冷色”，給人冷靜、嚴肅、理性的感受;紫色屬于中性色彩，中性色彩使人產生休憩、輕松的情緒[8]，同時紫色也有助于專心仔細地思考，可使人產生高度的自信心[9]。這兩種顏色都給人寧靜、嚴肅之感，因此符合教科書主色調的選用標準。

綜合上述調查結果與心理學研究結果，教科書的主色調首選是藍色，其次是紫色。原教科書選取藍色作為主色調，學生看到藍色時情緒會比較平靜，有利于理智地思考。新教科書的主體色調是紫色，高貴、神秘，有利于深度思考。

2.2 藍色在新教科書中的應用

學生最喜歡的藍色是一種靈性和知性兼具的色彩，幾乎很少有人反感藍色。藍色常用作底色和背景色，教科書中涉及到的關系框圖就是以藍色為底色，主要分布在兩個位置，其中一個是在每個章節中的正文部分，如圖2所示[10];另一個在章末的“總結與提升”欄目中，如圖3所示[11]。雖然所處位置不同，但其底色均采用藍色。這些流程框圖的設置就是為了突出重點，而藍色的輔助起到了恰到好處的醒目性。當藍色進入視線時，人體會分泌使大腦鎮靜的神經傳達物質[12]，可以鎮定學生緊張的情緒，促進學生平靜而有條理地思考。

第二章的主題是“海水中的重要元素——鈉和氯”，很多人傾心于天藍、水藍這些明亮的顏色，因此該章開始頁圖片選取的是落日下海天相接的畫面，如圖4所示[13]。章引言中字的顏色為白色，意味著海水中提取出的白色食鹽，此種色彩設置暗含該章主題的重要相關內容。同時白色和背景顏色形成鮮明的對比，相互強調了對方，給學生的視覺沖擊更大，關注度更高。畫面中主要涉及的顏色是海天的藍和落日的橙色。海天的藍給人獨立、理想的知覺印象。橙色屬于暖色調，給人開朗、安適的感覺。落日下海天相接的景象不僅完美地概括了本章內容，也給人安靜又遼闊的感受。

2.3 紫色在新教科書中的應用

新教科書中留白部分的提示框底色由深紫和淺紫搭配而成，為讀者提供“英文名詞”“注意”“數據”等內容;教科書內表格的表身部分均以紫色為底色，“思考與討論”欄目以漸變紫色為底色，這樣的顏色設置不僅彰顯了教科書的美育功能，也能讓學生把注意力集中在這些重要的提示信息和問題上。每個章末的“整理與提升”“復習與提高”“實踐活動”三個欄目所在頁的邊框（大約1.5cm）均為紫色，突出了教科書以紫色為主色調。

教科書中，每個章節內的大小標題、重要名詞、實驗過程的描述文字以及化學方程式等的顏色均為紫色，與黑色字形成對比。和原教科書相比變化最大的就是實驗過程的描述文字和化學方程式的顏色設置，原教科書中的實驗過程采用的是與正文字號不同的黑色字，而新教科書中實驗過程部分字的顏色應用的是具有特別氣質的紫色，并且“實驗××”后用紫色圓形或三角形小圖標提示實驗操作過程中的注意事項?；瘜W是一門以實驗為基礎的科學，實驗過程的描述在教科書編寫中有著舉足輕重的地位，實驗過程應用色彩鮮明的紫色有利于和正文內容相區別，使實驗操作內容一目了然，增加了可讀性。

第五章的主題是“化工生產中的重要非金屬元素”，章開始頁選取的內容是以紫色背景來襯托硫黃晶體，如圖5所示[14]。紫色和黃色在色相環中屬于互補色，互補的兩個顏色可以相互襯托，在視覺下顯得更“完美”[15]。紫水晶般的顏色和燈光下閃閃發光的硫晶體搭配在一起，把硫的黃色襯托得更加明亮，不僅在視覺上給人高貴的美感，也會產生神秘的心理暗示。教師如果能抓住時機，結合實例介紹硫元素在化工生產中扮演的重要角色，學生會對本章內容充滿著好奇感，會更向往探索非金屬元素世界和學習相關化學知識。

2.4 綠色在新教科書中的應用

根據調查結果，最受學生喜歡的彩色中，生機勃勃的綠色排在第三位。綠色在教科書中的應用有具體的象征意義。學生在初中接觸到的元素周期表是用深綠和淺綠來區分金屬元素和非金屬元素的，教科書中涉及到的有關元素周期表的圖片底色也為綠色。例如正文中有關元素金屬性和非金屬性的遞變規律圖（如圖6所示）在整頁黑色字中間[16]。當人在看見綠色時，不必調節眼球的視網膜[17]，所以當學生看見以綠色為底色的圖6時，會緩解閱讀大量黑色文字產生的視覺疲勞感，緊繃的身體會適當放松，把學生帶回到平靜與安定的狀態。

第八章的主題是“化學與可持續發展”，為了反映綠色化學理念，與該章內容相契合，其開始頁的整個頁面背景呈現的都是綠色。資源、能源、環保、健康、安全等內容均屬于綠色化學的研究范疇，綠色的設置旨在提醒學生無論是利用化學變化合成新物質，還是開發自然資源和使用各種化學品，都應該按照綠色化學思想和循環經濟原則。學好化學更要用好化學，學生應帶著綠色般的生機、朝氣和希望，利用所學化學知識，為建設美麗家園貢獻出自己的力量。

2.5 灰色在新教科書中的應用

灰色是最不受學生歡迎的一種顏色，但它卻是最好的背景色，給學生的反差感極強。新教科書中部分實驗現象和實物插圖的背景很明顯被調整了明度和飽和度，在白色紙張中呈現給人眼的就是灰色。例如“鈉及其化合物”一節中，切割鈉和鈉在空氣中燃燒的插圖背景均為灰色。相比于原版教科書中以藍色為背景，鈉燃燒時產生的黃色火焰更明顯，如圖7所示[18]。再如“物質的量”一節中，物質的量為1mol的幾種物質的插圖仍是以灰色為背景，若以其他顏色作背景都可能與常見物質的顏色相混，而灰色則對其他顏色無任何干擾，因此圖中的單質硫、金屬銅、鐵粉、氯化鈉等物質的色彩格外清晰，如圖8所示[19]。將灰色應用在部分插圖的背景中，給學生一種清晰、簡潔、協調的視覺享受。

第四章的主題是“物質結構和元素周期律”，開始頁圖片選取的是以灰色網格為背景的彩色元素周期表?；疑梢院腿魏紊蚀钆?，由于它的中立性，可以讓元素周期表的色彩更突出。并且網格的搭配又給人一種規律感，灰色網格整體呈現出的協調感、輕快感更強烈。這樣的設計可能更讓學生體會到化學自身就是一門規律性非常強的學科，即將要學習的元素周期律就會再次證明這一點。

新教科書中所有表格的行標題和列標題部分的底色也為灰色，與紫色表身搭配在一起，和諧又美觀。原教科書表格底色設置的是淡黃色，相比之下，表身用與主色調一致的紫色效果更好，將灰色設置為需要檢測到的標題的底色，可以減少搜索的時間，也給學生沉靜思考的心理暗示。

2.6 混合色彩在新教科書中的應用

除了上述的四種顏色外，正文中插入的彩圖更引人入勝。多種色彩搭配在一起的編排在新教書也琳瑯滿目。筆者以新教科書中的幾處明顯色彩搭配進行說明。

原教科書中的分子模型配色采用的是藍色和白色，碳原子用藍色表示，氫原子用白色表示，新教科書在微觀分子結構模型的色彩設置上采用了CPK配色。在化學中，CPK著色是分子模型中區分不同化學元素原子的流行色彩慣例。其中教科書中用的最多的幾種元素原子色彩紛呈，其中氫原子用白色表示;碳原子用黑色表示;氧原子用紅色表示;氯原子用綠色表示，具體見表2[20]。氫氣是一種無色氣體;石墨或焦炭為黑色;氯為黃綠色氣體;人類呼吸所用的氧用紅色來表示。這幾種CPK顏色起到了助記符號的作用，學生更容易區分分子中的各種原子。并且這樣的色彩搭配使得分子結構模型在視覺上的立體感更強，學生會更愿意去探尋分子結構的奧秘。

第四章“物質結構元素周期律”開始頁中所放置的是彩色元素周期表。前文提到過學生在初中時接觸到的元素周期表是以深淺綠色為底色，而章開始頁的元素周期表中的堿金屬元素、堿土金屬元素、過渡金屬元素、主族金屬元素、稀有氣體元素等都用不同的顏色呈現，引發學生的視知覺沖突和想要探究的好奇心： 用同一種顏色標記的元素有什么共同特點？每種顏色又分別代表了哪類元素……，這樣在色彩應用上就先為學生設置了有關元素周期律的疑團，引發學生思考。

新教科書中實物圖片在色彩應用上也都進行了調整。例如新教科書上樹林中的丁達爾效應改原教科書中落日下的黃色為太陽剛升起時的綠色景象，如圖9[21]、圖10[22]所示，明顯給學生生機盎然的感受，心情也會隨之愉快;新教科書中漂白精用于游泳池消毒和Fe2O3作外墻涂料的插圖與舊教科書相比明度和飽和度有明顯的提高，高飽和度、高亮度的色彩給人的感覺艷麗，更能引起快活的情感。新教科書還有用顏色對比突出物質用途之處，如新教科書用淺橙色為底色突出Na2CO3造紙、紡織的用途，用淺綠色突出NaHCO3制藥、焙制糕點的用途，顏色對比明顯，相互強調了對方的用途，也增加了學生的關注度和記憶速度。

3 教科書編制過程中色彩應用建議

根據對教科書中主要色彩應用的分析，結合教科書色彩的呈現方式以及對學生產生的心理效應，提出以下關于教科書編制過程中色彩應用的參考建議。

3.1 注意色彩一致

色彩的一致性在新教科書中主要包括兩個方面，一是抓住主色調，主色調的選取不僅要考慮到心理學效應，還要關注學生的喜好程度。二是同一類型的圖文、欄目的顏色需要保持一致，盡量以主色調為主，其他色彩為輔。

3.2 注意不同顏色的合理搭配

一是要對頁面顏色總量加以控制，書籍內頁設計的用色一般屬于輔助作用[23]。同一頁面應用的色彩過多會讓學生分不清該頁的主題，削弱文字的信息量，所以應用顏色的種類要適當、層次清晰，以便突出主體內容。二是注意用不同顏色反映差異，可以參考色相環，利用補色進行合理搭配。例如若以藍色的天空為背景，落日的橙色光輝會更強烈。

3.3 注意特定顏色的選用

首先教科書應多選用有內涵的特定顏色，使其意有所指，例如“氯離子”用“綠色”表示、海水使用藍色會更貼切。其次每一種色彩都具有不同的象征意義，例如白色象征潔凈、純真;黃色象征燦爛、活潑，所以，應該把握好常用色彩的象征意義和對學生產生的心理效應。

3.4 形成一定的色彩風格

一般來說，教科書中的色彩設計應該有主次之分，要做到有所創新、有自己的獨特風格。人教版新教科書整體以一個色調貫穿始終，而魯科版新教科書是每一章以一個色調為主體，兩個版本的教科書在視覺和心理上產生的效果各不相同。色彩風格的形成依據，可以根據不同地區不同版本的教材類型制定，應該以學生在情緒上能產生共鳴為出發點，而不是進行無依據的色彩處理。

4 結語

教科書中不同的色彩設置能讓學生產生某些不同的感受和心理反應，合理地運用色彩對化學知識的學習具有促進作用。教材的編寫者應該綜合色彩的心理效應，選擇和諧有效的色彩在教科書中呈現，符合學生的心理發展，吸引學生學習化學的興趣，以促進教科書的使用頻率以及幫助教師的教和學生的學。

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