教学PPT插图颜色及布局规律的实验研究

， ， ，

(浙江工业大学 教育科学与技术学院，浙江 杭州 310023)

教学PPT插图颜色及布局规律的实验研究

顾容，黄涛，赵立影，王玉龙

(浙江工业大学 教育科学与技术学院，浙江 杭州 310023)

PPT是目前教学活动中最常用到的媒体，而插图是构成教学PPT的重要元素，良好的插图设计可以引导学习者注视，提高学习者学习效率。本文通过眼动实验法探究不同插图颜色和布局方式对于学习者的影响。实验发现，彩色插图PPT的眼动指标优于黑白插图，然而后测成绩未发现显著差异，表明插图颜色并未影响信息传递效果，但能更好地激发学习者兴趣。另外，研究发现插图的不同布局方式(上、下、左、右)对于眼动指标也产生了影响，学习者表现出了一定的注视偏好。基于发现的规律，本文提出了教学PPT设计的几个策略。

教学PPT；插图颜色；布局；眼动

Powerpoint(以下都简写为PPT)是目前教学活动中最常用到的媒体。如何设计PPT使之能最大程度地提高学习者学习效率是很多研究者所关注的问题。插图作为PPT的重要组成部分，良好的插图设计可以吸引学习者的注意，提高学习者的记忆，促进学习者对学习内容的深层次加工。

插图颜色和插图位置是插图设计研究的两个重要方面。首先，插图颜色会对学习过程和学习效果产生影响。Dwyer和Lamberski认为彩色加工可能促进学习者保持关键信息，忽略无关或多余信息。有效、系统的色彩可帮助学习者将刺激组织和分类成有意义模块[1]。但有学者发现彩色插图并没有提高学习者学习成绩[2-3]。Dooley和Harkins认为黑白和彩色对于信息传递效果相同，彩色的效果只是产生学习动机。不过，目前对色彩有效性的研究不多。另外，插图不同布局方式也会对学习者产生影响。刘世清发现在教育网页布局中左图右文布局时文本区的注视时间、注视点个数最多，而上图下文布局时图片区的注视时间、注视点个数最多[4]。白学军发现，香水瓶图片位于平面广告下半部分时更能吸引消费者注意，且其位置与背景图案存在交互作用[5]。他在对网页广告研究中发现，当广告位于新闻上方和新闻中间时，注视次数较多，注视时间较长[6]。丁锦红等人也发现插图的布局形式对注意力产生了影响[7]。

虽然教育网页，插图文章和平面广告等的研究结果可以给PPT插图设计一些借鉴参考，但是这些研究结果并不一定适用于教学PPT。首先，单页PPT文字材料往往比教育网页和插图文章少，而多于平面广告。PPT插图和文字两部分所占比例比较接近，插图内容和文字内容联系紧密。其次，以往研究大都让学习者控制材料呈现时间，而在实际教学活动中PPT的呈现时间由教师所控制，学生注视和学习PPT内容的时间有限。良好的PPT设计需要让学生在有限的时间内抓住和掌握关键信息。由于教学PPT的特殊性，有必要进行进一步的实验研究，以探索其设计规律。

人类80%的信息都是从眼睛获得的，通过眼动技术对学习者眼睛注视等情况进行了解， 进而推断媒体效果的研究为许多研究者所接受。安璐[8]和关尔群[9]等将眼动技术运用于探究PPT的背景颜色和文字设计，探明了在PPT设计时白色背景和黑色字体具有较好的注视效果。本研究将在此基础上通过眼动实验，针对教学PPT的插图颜色(彩色、黑白)和插图位置(上、下、左、右)这两个变量探究其对于学习者的影响。

一、实验设计与实施

(一)被试

选取浙江工业大学一二年级本科生共32人，随机分配到各实验小组。被试年龄在18-23岁之间，平均年龄为19.34岁，视力或矫正视力正常，无色盲，均无实验材料内容相关专业背景。被试在实验结束后给予少量报酬。

(二)实验仪器

实验采用的眼动仪为Tobii X50，仪器采样频率为50HZ，用于记录被试在阅读过程中的注视点持续时间，注视点个数，注视时间等信息。眼动仪连结分辨率为1280×1024像素的17寸显示器，并根据实验室环境调整显示器亮度，确保实验内容清晰呈现。显示器前放置高背座椅，座椅距离屏幕70cm左右，在实验时根据被试个人习惯进行适当调整，保证被试获得最佳阅读姿势。

(三)实验材料

实验材料为4页包含插图的PPT，内容与天文学相关，插图与文字部分联系紧密，文字部分是插图内容的具体描述。每页PPT的插图位置(上、下、左、右)都不相同。PPT背景色为白色，大小为1025×767像素，插图大小为470×380像素，文字颜色为黑色，18号宋体。同时制作黑白插图组，除了插图颜色不一样，其余都与彩色插图组相同。为消除不同呈现顺序对眼睛注视的影响，每组均采用拉丁方排序，这样共获得八份内容相同，但插图位置或颜色各有不同的实验材料。插图部分划为兴趣区一(AOI 1)，文字部分划为兴趣区二(AOI 2)。

(四)实验流程

实验采用4(位置)×2(颜色)二因素设计，实验分预实验和正式实验两个阶段。

在预实验部分，邀请了几名被试对整个实验流程进行了熟悉，对实验材料和流程作了部分调整。根据被试的眼动和阅读情况，设定每页PPT的呈现时间为35秒。在这个时间大部分被试能浏览完PPT。

正式实验在心理学眼动实验室进行，每个被试的实验时间约7分钟左右。首先，采用9点校正法对眼动仪进行校正。校正完毕后，要求被试在整个阅读过程中尽量保持头部位置不移动。然后在屏幕上呈现指导语：“请仔细阅读下面4页PPT上的内容，在阅读过程中尽量保持头部不要转动，每页PPT呈现时间为35秒，阅读结束后请完成相应测试题。准备好请按空格键开始。”在阅读结束后，对被试的学习效果进行测试。测试题目共20个，全部为选择题。

(五)实验数据的处理

实验数据用Tobii studio软件进行自动分析，用SPSS 18.0版本进行统计检验。实验共收集到29个有效被试的数据，其中彩色组13人，黑白组16人。在实验过程中3个被试由于头部移动致使眼动数据无法捕获或注视点出现异常，在进行结果分析时剔除了这些被试的数据。

二、实验结果

(一)注视热区图

热区图是通过统计所有被试视线活动情况的数据而绘制出来的图像。不同的颜色代表被试不同的关注程度，红色代表注视点最多或注视时间最长的区域，黄色、绿色依序次之，没有颜色表示没有得到注视[10]。图1呈现了同一学习材料在不同插图颜色和插图位置时的注视热点差异。通过热点图我们可以较为直观地了解插图颜色和布局对于学习者注视的影响。从上下两组PPT的对比上我们可以发现除第四组PPT外，其余各组彩色插图热点颜色要比黑白插图更深。相反，在文本区上黑白插图组的颜色要比彩色插图组颜色更深，说明黑白插图组的被试更愿意将注意力放在文字上。另外，图文布局也影响了注视。插图或文本位于PPT上半部分时热区图颜色比其它位置的颜色更深，这表明学习者会对某些特定的位置表现出注视偏好。从热区图中我们同时发现不同图文布局对与彩色组和黑白组影响存在差异，插图颜色和插图位置可能存在着交互作用。

(二)眼动指标的差异

对不同插图布局和颜色下AOI1和AOI2兴趣区的注视点持续时间，注视点个数，总注视时间等眼动指标进行比较。

1．注视点持续时间

注视点持续时间是指每个注视点的平均注视停留时间。对各组注视点持续时间的方差分析结果表明，图片区插图颜色的主效应显著，F(1，114)=4.617，p<0.05。进一步比较可知彩色插图组图片区的注视点持续时间显著小于黑白组图片区的注视点持续时间。文本区注视点持续时间的颜色差异主效应非常显著F(1，114)=12.973，p<0.01，彩色插图组文本区的注视点持续时间显著小于黑白组。

图1 彩色组(上)和黑白组(下)不同插图位置的热点图

插图位置的主效应不显著F(3，112)=1.968，p>0.05。从表1中可知，插图位于下半部分时其注视点持续时间最长，位于右半部分时注视点持续时间最短。插图颜色和插图位置之间的交互作用不显著，F(3，108)=0.187，p>0.05。文本位置的主效应不显著F(3，112)=0.670，p>0.05， 表明文本在各位置时的注视点持续时间差异不显著。

表1 注视点持续时间

注：注视点持续时间单位为秒。

2．注视次数

一次注视为一个注视点，注视次数是指注视点的数量，它是阅读情况的一个重要指标。显示区域越重要或者更吸引注意，则注视次数越多[11]。表2数据显示，彩色插图组图片区和文本区的注视次数都要大于黑白插图组。对数据进行方差分析，图片区F(1，114)=0.000，p=0.991>0.05，文本区F(1，114)=3.606，p=0.060>0.05，结果表明两个区域的颜色差异主效应不显著。不过对比彩色插图PPT与黑白插图PPT的总注视点个数，对其进行t检验，发现其差异达到了显著性水平p=0.016<0.05。可知彩色插图组PPT总注视次数显著大于黑白组。

表2 注视次数

插图位置的主效应显著F(3，112)=3.583，p<0.05。经LSD比较发现，插图位于上半部分时注视次数显著多于其它位置，其余位置的差异并不明显。插图颜色和插图位置之间的交互作用不显著，F(3，108)=0.571，p>0.05。

文本位置的主效应显著F(3，112)=3.616，p<0.05。进一步经LSD比较发现，文本位于PPT上、左两部分时的注视次数显著多于位于下半部分的注视次数。插图颜色和文本位置之间的交互作用不显著，F(3，108)=0.419，p>0.05。

3．总注视时间

总注视时间是各兴趣区(AOI1，AOI2)所有注视点持续时间之和。注视时间的方差分析结果为：图片区F(1，114)=0.001，p>0.05；文本区F(1，114)=0.045，p>0.05，表明颜色差异的主效应不显著。插图位置的主效应显著F(3，112)=3.055，p<0.05。经LSD比较发现，插图位于上半部分时注视时间显著多于其它位置，而其余位置注视时间差异并不显著。插图颜色和插图位置之间的交互作用不显著，F(3，108)=0.771，p>0.05(见表3)。

文本位置主效应非常显著F(3，112)=5.168，p<0.01。经LSD发现，文本位于PPT下半部分时总注视时间最短，与其它位置的差异显著。文本位于插图左边时注视时间最长，但与右、上两种布局的差异不显著。插图颜色和文本位置之间的交互作用不显著，F(3，108)=0.784，p>0.05。

表3 注视时间

注：注视时间单位为秒。

(三)阅读成绩的差异

对各被试的测试成绩进行计算分析，发现彩色插图组的被试平均成绩为10.08分，黑白插图组被试的平均成绩为9.81分，彩色组得分略高于黑白组，但经t检验发现两组的差异不显著(见图2)。

图2 彩色组和黑白组测试成绩

三、分析与讨论

(一)不同插图颜色的眼动指标差异

实验结果显示，彩色插图PPT注视点持续时间显著小于黑白组，其中图片区的差异显著，文本区的差异非常显著。注视点持续时间反应提取信息的难易程度，注视时间越长，意味着被试提取信息越困难。李成对比大学生阅读黑白插图和彩色插图文章的眼动数据也发现彩色组注视点持续时间显著少于黑白组[12]，本研究再次证明了这一点，这表明彩色插图更利于学生提取重要信息。

注视次数反映了某个区域对于学习者的重要程度或感兴趣程度。从实验结果看，彩色插图PPT的图片区和文本区注视点个数都要大于黑白组，同时彩色插图PPT和黑白插图PPT的总注视次数差异也达到了显著水平，表明彩色插图更能引起学习者的兴趣。以往的研究大都是让被试控制材料的呈现时间，由于呈现时间的不同，注视次数往往不能反映材料本身的吸引力，本实验由于材料呈现时间一定，所以其注视次数直接反映了学习者对于学习材料的兴趣。

阅读测试成绩表明，黑白插图组和彩色插图组的阅读成绩并未表现出显著差异，研究同时发现彩色插图PPT注视点个数要多于黑白插图组，因此本实验倾向于支持Dooley等人的观点，即黑白与彩色的信息传递效果相同，彩色的效果只是产生学习动机。在设计PPT时，在相同情况下使用彩色插图会比黑白插图更能激发学习者兴趣，设计者可以运用彩色图片来引导学习者的注意。

(二)不同布局的眼动指标差异

插图位于PPT右半部分注视点持续时间最短，位于下半部分最长，两者的数值差异较为明显。李成对阅读材料图文布局的实验结果也显示图片位于材料下半部分时的注视点持续时间最长[13]。这表明插图位于PPT下半部分时更难以被学习者理解。文本左右布局时的注视点持续时间相同，大于上下布局时的注视点持续时间，文本位于PPT下半部分时注视点持续时间最短，不过各位置的差异不显著。

插图位于文本上方时注视点个数显著多于其它位置，而当插图位于文本下方时注视点个数最少。文本的不同布局影响情况类似，文本位于PPT上半部分时注视点个数最多，位于PPT下半部分时注视点个数最少，两者差异显著，而左右布局时注视点个数的差异不显著。

插图位于PPT上半部分时总注视时间最长，位于下半部分时注视时间最短，两者差异显著。文本位于下半部分时总注视时间最短，且与其它位置的差异非常显著。文本位于PPT左半部分时的注视时间最长，但与位于上、右两部分时的差异不显著。为什么插图位于PPT上半部分时的注视时间最长，而文本则是在左半部分时注视时间最长。可能的原因有两个：第一是由于数据存在波动。从数据中发现虽然文本位于左边时注视时间最长，但和上、右两个位置布局的注视时间差异很小，而这种差异可能仅仅由数据的波动导致。第二个原因可能是由于插图和文本存在不同的布局规律。从注视时间上看，插图布局时的注视时间是“一多三少”，即位于PPT上半部分的注视时间与其它位置差异较大。而文本布局时的注视时间是“一少三多”，即文本位于PPT下半部分时的注视时间与其它位置表现出了较大差异。不过这种差异有待进一步验证。

研究数据存在一个比较明显的偏向性，不论是插图还是文本，位于PPT下半部分时，其注视时间和注视点个数都是四个位置中最少的。原因可能是大部分学习者的学习习惯是从上往下浏览，学习时会不自觉地把较多注意力放到PPT的上半部分，从而造成了对下半部分内容的忽视。

四、PPT的优化设计策略

实验结果为我们设计教学PPT提供了科学依据。根据实验发现的规律，依据不同教学需求，提出了教学PPT优化设计的三个策略。

(一)PPT设计以图为主时采用上图下文优选原则和上文下图避免原则

在教学实践过程中，如果插图中的对应内容是学习的重点，并且插图已经给出了较好的解释说明，文字部分仅提供额外说明。比如在水循环的学习中，插图部分已经给出水的循环流程并配以了良好的文字解释，此时图片内容就成为了学习的重点。在此情况下建议采用上图下文布局，这种布局有利于吸引学习者对插图的注视，可以促进学习者对插图内容的加工。此情况下，设计时应避免使用上文下图的布局，因为该种布局结构会减少学习者对于插图的注视次数和注视时间，不利于学习者对于插图内容的掌握。另外，在该情况下建议使用彩色插图，因为彩色插图更有利于吸引学习者注意力，这有利于促进学习者对于图片内容的加工。

(二)PPT设计以文为主时采用左图右文、上图下文优选原则和上图下文避免原则

在教学过程中如果插图负责的仅仅是辅助文字材料。比如插图是某人物肖像，而文字部分则是对人物的相关介绍，此时对于文字材料的学习就更为关键。因此，当文字材料在教学过程中更为重要时，建议采用左文右图或上文下图的设计。采用左文右图的设计时除了保证文字部分可以得到学习者注视加工外在一定程度上兼顾了对插图的注视，该设计比较适合文字材料重要，图片材料比较重要的情况。而上文下图的布局比较适合插图内容不太重要的情况，同时可根据实际情况将插图颜色改成黑白，这样可以进一步促进学习者对于文字材料的注视。和以图为主PPT设计相同，在以文为主的PPT设计时要避免上图下文布局，该布局对于文本的注视加工最为不利。

(三)PPT设计文图并重时采用左图右文和左文右图优选原则

此种设计比较合适文字部分和插图部分关联性比较强的情况，比如插图部分同样是人物肖像，但文字部分改成了对肖像各部分的描述，此时学习者的注意需要在插图和文本间不断转换，并建立两者的对应关系。因此，在这种情况下就可以采用左图右文或左文右图设计。这两种设计在眼动指标对比上都未发现显著差异，不过两者略有侧重。左图右文的设计更合适于插图比文字稍重要的情况，因为该布局下插图部分的注视时间比左图右文更多。根据眼动数据，同时建议采用彩色插图，这样可以进一步提高学习者对于图片的注视程度。而当文字稍重要时则建议采用左文右图的设计，与插图类似，文本位于PPT左边部分时学习者表现出更多的注视次数和注视时间。

本研究基于眼动实验对教学PPT插图颜色和图文布局规律进行了初步研究。从实验结果看，插图颜色和插图位置对于学习者的眼睛注视和阅读成绩都带来了一定影响。基于实验数据，我们为教学PPT的设计提供了更为客观和可信的指导。不过，研究仍存在一些不足和需要改进之处。首先，本研究的样本容量相对较少，今后的研究可以增加样本量，使研究结果更具说服力。另外，PPT的插图类型、呈现时间及插图内容都可能对学习者产生影响，后面的研究者可以尝试在这些方面继续探索。

[1] Dwyer F M, Lamberski R J. A review of the research on the effects of the use of color in the teaching-learning process[J]. International Journal of Instructional Media, 1982,(4):303-328.

[2] 程利，杨治良.大学生阅读插图文章的眼动研究[J].心理科学，2006， (3)：593-596.

[3] ROGER P D, LARRY E H. Functional and attention-getting effects of color on graphic communications[J].Perceptual and Motor Skills, 1970, (3): 851-854.

[4] 刘世清，周 鹏. 文本—图片类教育网页的结构特征与设计原则[J]. 教育研究，2011，(11)：99-102.

[5] 白学军，等.平面香水广告版面设计的眼动研究[J].心理与行为研究，2006，(3)：172-176.

[6] 白学军，等.位置和内容对网页广告效果影响的眼动评估[J].应用心理学，2008,(3)：208-212.

[7] 丁锦红，等.平面广告中图形与文本加工差异的眼动研究[J].心理学探索，2005，(4)：30-34.

[8] 安璐,李子运. 教学PPT背景颜色的眼动实验研究[J].电化教育研究，2012，(1)：75-80.

[9] 关尔群.多媒体课件中不同色彩文字材料对阅读影响的眼动研究[D].辽宁:辽宁师范大学,2003.1-31.

[10] Bojko A A. Informative or misleading? heatmaps deconstructed[A].Human-Computer Interaction.New Trends[C].Heidelberg:Springer Berlin Heidelberg,2009.30-39.

[11] Poole A, et al. In search of salience:A response-time and eye-movement analysis of bookmark recognition[A].People and Computers XVIII—Design for Life[C].London:Springer London,2005.363-378.

[12] 李成. 大学生图文阅读中插图效应的眼动研究[D].长春：吉林大学，2009.10-20.

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

(责任编辑：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项目(11YJCZH246)

顾 容(1973-)，男，浙江湖州人，副教授，博士研究生，从事教学信息化与资源建设研究；黄 涛(1989-)，男，浙江东阳人，硕士研究生，从事认知心理学与教学资源设计开发研究；赵立影(1978-)，女，辽宁营口人，副教授，博士研究生，从事认知心理学与教学设计研究；王玉龙(1988-)，男，河南鹤壁人，硕士研究生，从事职业教育原理研究。

G434

A

1006-4303(2014)01-0054-06