基于心理学的化学教材插图分类研究

2015-02-17蔡文联闽南师范大学化学与环境学院福建漳州363000

化学教与学 2015年2期

蔡文联　吴　璐（闽南师范大学化学与环境学院　福建漳州　363000）

基于心理学的化学教材插图分类研究

蔡文联*通讯联系人，E－mail：cwl196739＠163．com吴璐
（闽南师范大学化学与环境学院福建漳州363000）

摘要：新课标在化学教材编写建议中明确指出“教材要图文并茂，引人入胜”，插图在传达信息的方式上有其独特的认知价值，具有单纯的文本内容无法替代的优势。文章以鲁科版高中《化学1》为例，运用心理学理论，对教材插图进行分类研究，通过调查分析不同类型教材插图的优缺点及学生对教材插图的利用程度及认识态度，提出优化教材插图编写的建议，为教材编写提供有益的借鉴。

关键词：教材插图；格式塔心理学理论；颜色知觉理论；眼动注意理论；分类

中图分类号：

文章编号：1008-0546（2015）02-0002-05G632．41

文献标识码：B

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

一、引言

插图，起源于拉丁文illustraio，含有“照亮”的意思，《现代汉语词典》中对插图的解释为：“插在文字中起到补充说明或欣赏作用的图画”。教材插图是插图的表现方式之一，也是教材的重要组成部分。新课标在化学教材编写建议中明确指出“教材要图文并茂，引人入胜，在插图和数据表中留给学生思考的更多信息”，教材插图已成为许多教育研究者关注的焦点。插图设计的优劣直接影响学生的学习情绪，精美、生动、形象的教科书插图能使抽象的描述具体地从插图中体现出来，使学生通过插图尽可能地理解和接受文中的概念和内容，对学生理解巩固知识起着举足轻重的作用。由于插图在传达信息的方式上有其独特的认知价值，具有单纯的文本内容无法替代的优势，因此，科学地、系统地对插图的功能、插图的心理学理论基础、影响插图有效性的因素和评价插图的基本维度等问题进行深入研究，能够为教科书编写过程中插图的设计和使用提供有益的借鉴。而本文所要研究的插图是指穿插在教材中的对文字补充说明、表征、装饰和提供背景的图片［1］。近年来，学生的心理问题越来越受到专家的关注，各小学、中学、高校均纷纷设立心理咨询室，并开设有关心理课程，就是希望能从心理的角度把握学生的情感，深入地认识学生。而将认知心理学应用到化学学科教学中，则能通过把握学生认知心理，从而激起学生学习化学的热情和兴趣，提高化学教学的质量和效果。到目前为止，国内外对教材插图的研究并不多，而关于化学学科的插图研究更是凤毛麟角。化学教材插图的研究主要集中在教材插图的应用、从学习者影响角度和认知心理学角度看教科书插图功能的研究、不同版本教材插图对比的研究以及教师在教学中运用插图情况的研究等方面，而较少研究者从心理学理论的角度对其进行分类研究。本文依据格式塔心理学理论、颜色知觉理论以及眼动注意理论，对插图进行分类研究，希望能帮助老师和学生更好地认知和利用教材插图，提高教学质量和效果。

二、心理学理论

1．格式塔心理学理论

格式塔是由德文“Gestalt”音译而来的，“完形”的意思，因而格式塔心理学也成为完形心理学，这里的“完形”是指具有不同部分分离特性的有机整体。将这种整体特性运用到心理学研究，就产生了格式塔心理学。

格式塔心理学是称为现代认知主义学习理论的先驱，它将知觉的整体性，即人根据自己的知识经验把直接作用于感官的客观事物的多种属性整合为统一整体的组织加工过程，这一特性总结为以下几个定律［2］：

（1）邻近律：空间位置相近的客观事物容易被知觉为一个整体。如我们会把位置邻近的星星看成整体，称之为星座。

（2）相似律：在有数个刺激同时呈现时，条件相同或相似的项目会被组织为一个图形。例如检查是否是色盲的图片，常常利用这一定律视认作用去感知一个完整的图像。

（3）封闭律：图形中小的缺失部分被填充，成为一个整体，如一个小缺口的长方形仍被看作是一个长方形。

（4）连续律：图形中的部分被组合在一起，以使图形中光滑线产生最少数量的中断，把它们知觉为整体。

（5）对称律：具有对称性或是单纯的形状容易被知觉成一个完整的图形。人的眼睛更倾向于对称、简洁和自然的东西［1］。

以上这五个定律为插图的设计提供了借鉴和参考。

2．颜色知觉理论

根据视觉化的三色原理（Young－Helmhotz）知道人视网膜上有三种独立感光细胞，当每种细胞中的光化学物质受刺激发生分解，都可使神经纤维产生冲动，再传达至大脑皮层，分别引起红色、绿色、或蓝色感觉。当光刺激同时引起三种视锥细胞等程度的兴奋，则引起白色的感觉，其他色彩均是这三种感受器按特定比例兴奋的结果［3］。

（1）色彩对比：指两种或者两种以上的色彩由于相互影响产生的差异。如：两块相同橙色分别放在黄色与红色背景上，红底的橙色偏黄，黄底的橙色偏红。

（2）明度的对比：指应明度差别而形成的色彩对比。如：将两块相同的灰色分别放在黑色和白色的背背景上，会发现灰色在黑底显得更亮，而在白底上显得更暗。

（3）饱和度的对比：一种色彩与另一饱和度较高的色彩并列时会使得本身彩度变低，与另一个彩度较低的色彩时使得本身彩度变高的现象。如：当灰色与红色并放时，灰色显得更暗，红色显得更鲜艳。

（4）冷暖对比：人们看到红、黄和棕色会感到温暖，而看到蓝、绿、青和紫色就会产生冰冷的感觉。黑白灰既可以暖的特性又可以呈现冷的特性。暖色是具有活力的，积极向上的，而冷色调则给人以宁静、放松的感觉。

颜色理论给插图设计的启示：在设计插图的背景时应注意考虑色彩的搭配，想使一色增强可用另一色刺激，从而达到强调作用。色彩明度对比应正确，明度太强会让人产生炫目、简单化等感觉，太弱又会显得模糊。红黄等暖色给人以启示激发，蓝绿等冷色可以使人静心，心灵放松。

3．眼动注意理论

在我们阅读的过程中，我们会发现眼睛是在一个平稳的面上移动的，实际上眼睛是快速的跳动的，它遵循弹道学的原理，从启动开始方向就不能改变。眼睛在跳动的过程中还会伴随许多的回扫现象，这种现象占整个眼跳的10%左右。对于字母文字来说，若在左侧人的视觉大约是3－4个字母，而在右侧可以达到14－15个字母长度。

在一些情况下，视觉注意类似聚光灯，我们能看到视野中一个相对狭小区域内的目标，但却不能看到这一区域外的目标。如果两个或者两个以上的动作同时出现在同一区域，我们只能注意其中一个而没办法兼顾两个。人们能轻易注视一种动作细节，而对另一个动作中的异常基本没有反应［4］。

因此在设计插图的时候应注意插图的位置以及大小。人眼对左侧的事物注意比较小，因而把插图放正文的左侧更合理些，而人的注意范围小，类似聚光灯，因而插图的大小也要控制好。

三、《鲁科版高一化学（化学1）》教材插图的分类

分类学认为知识存在分类比较之间，不同的分类标准就会产生不同的分类结果［5］。为了便于研究，本文以鲁科版《化学1》为蓝本，依据格式塔心理学理论、颜色知觉理论以及眼动注意理论，将这本教科书中的插图分为装饰性图、思维导图、微观结构图、实验图等四种类型图并比较分析其优缺点如下：

（1）装饰性图：包括吸引学生注意力，增加学生学习兴趣以及开拓学生视野的插图。如教材第一章走进化学科学中的插图、第9页图1－2－1、第31页图2－1－1、第87页图3－3－6等等（详见表1）。鲁科版《化学1》装饰性图的优点在于插图比较集中，易于学生认知为一个整体，减轻学生的学习负担，色彩丰富，大多以暖色为主，激发学生的学习热情，开拓学生视野。缺点在于没有考虑好色彩对比、明度对比和饱和度的对比，使得图片没有那么鲜明，不够活泼。

（2）思维导图：主要指知识点归纳总结网图、物质关系或者转化及流程图。如教材第13页图1－2－6、第26页概括·整合第一题、第32页图2－1－3、第33页图2－1－4、第92页概括·整合第一题、第98页图3－4－8等等（详见表1）。鲁科版《化学1》思维导图的优点在于帮助学生系统的归纳知识，背景一般采用冷色调，使学生静心记忆，认真思考。缺点在于色彩比较单调，没有形成对比，强调重点，插图面积一般比较大，由于人注意范围有限，不利于学生注意，摆放位置也不尽合理。

（3）微观结构图：主要指抽象物质的微观图。如：第17页图1－2－13和图1－2－14、第20页图1－3－1、第41页图2－2－4、第63页图3－1－4、图3－1－5以及图3－1－6等等（详见表1）。鲁科版《化学1》微观结构图的优点在于大多具有对称性，有利于学生认知为整体，因为人的眼睛比较倾向于接受对称、简单化的东西，而且这类插图的大小不会很大，符合人的眼动视觉理论，色彩对比鲜明。但是也存在缺点，没有遵循插

图放在正文左侧的原则，不利于学生认知。

（4）实验图：包括实验仪器及药品、实验操作、实验现象、实验过程以及实验动画图。如第36页图2－1－7、图2－1－8以及图2－1－9、第42页图2－2－6、第52页图2－3－7、第78页图3－2－10、第79页图3－2－12等等（详见表一）。鲁科版《化学1》实验图的优点在于色彩对比鲜明，大多以蓝色为背景，给人以轻松的感觉，使学生能冷静思考，科学实验，能把握好插图的大小；但是背景颜色单调，饱和度以及明度的对比还不够，只有小部分放在正文左侧。

表1　鲁科版《化学1》中的四种类型插图的统计

四、《鲁科版高一化学（化学1）》教材插图的问卷调查

为了更好地了解学生对《鲁科版高一化学（化学1）》中不同类型教材插图的认识及使用情况，本课题编制了《关于鲁科版高一化学（化学1）的教材插图的调查问卷》，一共设置10道题。主要涉及学生对教材插图的重视程度（1、3、4、5、7）、教材插图类型的调查（2、10）插图位置的调查（9）以及教材插图背景的调查（6、8）。

1．样本的选择

样本的抽取方法主要有：随机取样、系统取样、分层取样、聚类取样、非随机取样以及方便取样法。本课题采用随机取样法。研究的对象是永安市十二中学（永安附中）高中学生。该校采用的化学教材正是鲁科版，高二年段350人，随机抽取90人进行，样本的随机性使收集到的数据具有可靠性。

2．数据的收集

数据收集过程的顺序为：问卷的编制、问卷的修订、发放问卷、回收问卷。研究共发放90份问卷，回收90份，有效问卷90份，有效回收率100%。

3．数据信度分析

本课题采用Alpha信度系数法分析信度，表明本次调查数据的可信度达到0．829，在0．8～0．9，表示信度可以接受［6］。

表2　可靠性统计量

4．数据的统计分析和研究结果

（1）数据的统计分析

由表3可知47．78%的学生在学习中会注意教材插图，而46．67%的学生是在学习遇到困难的时候注意插图。基本上，学生对教材插图较重视，大多数学生愿意花一定的时间在教材插图上，有28．89%学生是因为插图本身的吸引，并有56．67%的学生认为插图对理解相关知识有很大帮助。但是仍然有23．33%的学生表示不会注意教材插图，12．22%的学生认为教材是否编排插图并不重要。

表3　学生对教材插图的重视的调查

你在学习中是否注意插图

根据表4可以看出有66．67%的学生喜欢装饰性图，并认为该类型插图没有什么难度。有3．33%的学生喜欢思维导图，而作为化学学科非常重要的微观结构图和实验图分别仅有7．78%、2．22%，这能是难度较大的原因。40%的学生认为学习微观结构图难度大，22．22%的学生认为学习实验图难度大，28．89%学生则认为学习思维导图的难度大，正因为如此大大降低了学生对这三种类型插图的兴趣，减少学生学习这三种插图的积极性。

表4　插图类型的调查

不同插图类型的受欢迎程度

在表5对插图与文字的位置关系调查中发现有56．67%的同学认为将插图置于文字左边，仅有12．22%认为插图应在文字右边，这与课题第二部分讨论的眼动注意理论是相一致的，由于人眼注意左边事物比较少，因而将插图放在文字左边更合理。

在表6调查学生对插图背景颜色看法的过程中发现50%的学生认为插图的背景最能吸引学生的注意，其次是插图的色彩。而有72．22%的同学表示喜欢

冷色调背景，18．89%的同学喜欢黑白的背景，这也与课题第二部分颜色知觉理论一致。冷色调给人以宁静，放松的感觉，可以使学生更冷静地思考。

（2）数据研究结果

①学生利用教材插图的现状。问卷结果显示66．677%的学生喜欢装饰性插图，而对于微观结构图以及实验图总和只有10%，这说明学生对微观结构图以及实验图关注度不够，教师在教学过程中应注意引导，激发学生学习化学的兴趣，另外教材插图编者应注重学生心理，在设计微观结构图以及实验图时可以考虑插图背景、色彩以及位置以引起学生的注意。

②影响学生使用教材插图的因素。教材插图的位置、色彩以及背景对不同的学生的影响程度是不同的，影响越大，那么对插图的注意度就更高。而问卷结果显示56．67%的认为插图应该置于文字左侧，72．22%的人喜欢插图背景是冷色调的，对暖色调仅有8．89%。因此插图的位置、背景以及色彩都将影响学生对插图的利用。所以在设计插图的过程中都应该将这些因素考虑进去。