☆ 肖健文 黃燕燕

（浙江師范大學(xué)教師教育學(xué)院，浙江金華 321004）

隨著信息社會(huì)的高速發(fā)展，多媒體技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。在課堂教學(xué)或移動(dòng)學(xué)習(xí)過程中，多媒體課件扮演著極其重要的角色。因此，如何提高學(xué)生對(duì)課件的閱讀速度，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶效果變得尤為重要。近幾年，心理學(xué)與教育學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的專家一直在探尋制作精良課件的方法，例如：如何讓學(xué)生盡可能在最少的時(shí)間內(nèi)記住最多的東西。然而這不但需要技術(shù)的支撐，更重要的是所制作的課件在內(nèi)容編排、色彩搭配和版面設(shè)計(jì)等方面是否體現(xiàn)學(xué)生的個(gè)體差異、知識(shí)結(jié)構(gòu)層次。有部分教師雖然自己動(dòng)手制作了課件，但是由于缺乏色彩美學(xué)和色彩心理學(xué)等平面設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，出現(xiàn)課件配色不科學(xué)等問題造成學(xué)生注意力分散等狀況，沒有實(shí)現(xiàn)課件為課堂錦上添花的初衷。

本課題是從學(xué)習(xí)資源開發(fā)角度出發(fā)，以教學(xué)中應(yīng)用的多媒體課件為切入點(diǎn)，在色彩學(xué)、心理學(xué)理論的基礎(chǔ)上，以課件的背景色、邊框色、字體色、字方位四因素為變量進(jìn)行基于Tobii T120眼動(dòng)儀的學(xué)習(xí)敏感元素分類的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究。尋找探索這些元素不同的搭配方式對(duì)學(xué)習(xí)者的信息加工是否有影響及其規(guī)律的有效方法。

一、多媒體課件中學(xué)習(xí)者的敏感元素

本文研究的多媒體課件中的敏感元素包括色彩（背景色、字體色、邊框色）和字方位，選用顏色為三基色：紅（255，0，0）、綠（0，255，0）、藍(lán)（0，0，255）和黑（255，255，255）、白（0，0，0）；選用文本方位為左上、左下、右上和右下（排除特殊的中心方位），如圖1為白底紅框藍(lán)字右下方位的搭配效果。

圖1 白底紅框藍(lán)字右下

（一）色彩

對(duì)于多媒體課件中色彩的運(yùn)用，已有不少學(xué)者對(duì)此展開研究并取得了一定的成果。學(xué)者安璐（2012）從色彩心理學(xué)出發(fā)，開展了教學(xué)PPT背景顏色的眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)白色最適合作為PPT的背景顏色，其次是黃色，而藍(lán)色最不適合作為背景顏色[1]。孫慶蘭（2017）進(jìn)一步研究教學(xué)課件中不同顏色的文字和背景的搭配效果，白色和淺藍(lán)色背景下的深藍(lán)字體不易引起疲勞可多使用；紅色字體對(duì)學(xué)習(xí)者認(rèn)知加工負(fù)荷大，可用于提醒、標(biāo)識(shí)重點(diǎn)內(nèi)容[2]。而本研究在此基礎(chǔ)上選取了五色（三基色和黑、白色）對(duì)教學(xué)課件的背景色、字體色、邊框色做進(jìn)一步研究，旨在通過眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)更直觀地了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求。

（二）邊框

在圖像學(xué)的相關(guān)研究中，邊框是圖像最基本的視野，也是圖像最重要的表現(xiàn)形式。當(dāng)前對(duì)圖像中邊框的研究鮮少，而在地圖設(shè)計(jì)領(lǐng)域已有過些許研究，如學(xué)者劉曉寒（2016）通過眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)探究點(diǎn)狀地圖符號(hào)邊框設(shè)計(jì)對(duì)用戶認(rèn)知地圖的影響。他發(fā)現(xiàn)帶邊框設(shè)計(jì)的點(diǎn)狀符號(hào)能有效提高用戶對(duì)其的識(shí)別效率，并指出為提高地圖認(rèn)知效果，還需要對(duì)邊框的樣式和顏色進(jìn)一步展開研究[3]。而同理在多媒體課件制作與設(shè)計(jì)中，邊框的樣式和顏色對(duì)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知加工可能存在一定的影響，本文選取了邊框色這一變量元素展開研究。

（三）字方位

當(dāng)前，關(guān)于多媒體課件文字內(nèi)容的排版位置不同對(duì)學(xué)習(xí)者閱讀的影響的研究甚少，但是已有許多學(xué)者在其他領(lǐng)域做了大量相關(guān)的研究。早在2006年學(xué)者梁福成和王雪艷對(duì)科學(xué)雜志目錄中圖文版式的效果進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：在科學(xué)雜志中具體的插圖與標(biāo)題的排版方式上，插圖與標(biāo)題的交錯(cuò)分布比二者的左右上下分布的注視時(shí)間要長(zhǎng)、注視次數(shù)更多，交錯(cuò)分布優(yōu)于左右和上下分布[4]；學(xué)者袁征和張敏在2011年借助Tobii T60型眼動(dòng)儀研究廣告在手機(jī)頁(yè)面中放置的位置不同對(duì)手機(jī)報(bào)廣告閱讀的影響，研究結(jié)果表明，廣告的第一注視時(shí)間受到廣告位置的影響，廣告位于頁(yè)面上部或中部比較容易吸引受眾的注意[5]。而本文則增加了多媒體課件中的字方位因素作為學(xué)習(xí)者的敏感元素范疇展開研究。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

（一）實(shí)驗(yàn)儀器

本實(shí)驗(yàn)采用Tobii T120型眼動(dòng)儀，其采樣頻率為120赫茲，顯示屏為17寸，屏幕分辨率為1024*768。眼動(dòng)儀自動(dòng)記錄被試觀看實(shí)驗(yàn)圖片時(shí)的注視時(shí)間等眼動(dòng)數(shù)據(jù)。

（二）實(shí)驗(yàn)對(duì)象

本實(shí)驗(yàn)選取浙江師范大學(xué)的20名大學(xué)生（10名男生，10名女生）作為被試，被試年齡在20-23歲之間，所有被試視力或矯正視力正常，且均為自愿參加。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后發(fā)實(shí)物禮品作為報(bào)酬，被試知情同意。

（三）實(shí)驗(yàn)方法——均勻設(shè)計(jì)

均勻設(shè)計(jì)[6]是一種適用于多因素、多水平試驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法，通過數(shù)論與多元統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的思想，讓試驗(yàn)點(diǎn)在試驗(yàn)范圍內(nèi)充分地“均勻分散”，每個(gè)因素的每個(gè)水平只做一次試驗(yàn)，使得每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)可以有較好的代表性，試驗(yàn)次數(shù)也將大幅度減少。此外，均勻設(shè)計(jì)有現(xiàn)成的設(shè)計(jì)表可供利用，這有助于選取試驗(yàn)點(diǎn)。均勻設(shè)計(jì)表用符號(hào)Un(qs)表示，如圖2所示。

圖2 均勻設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)根據(jù)背景色、字體色、邊框色、字方位這些元素的組合，得到如下的搭配種類：背景單色為紅、綠、藍(lán)、白、黑5種；背景色+字體色，排除背景色與字色同色搭配5種，有效搭配共5*4=20種；背景色+字色+邊框色，排除邊框色與背景色同色搭配20種，有效搭配共5*4*4=80種；背景色+字色+邊框色+字方位有效搭配共5*4*4*8=640種。通過上述分析，用這些元素制作標(biāo)準(zhǔn)圖片需要640張，如果640張圖片采用自動(dòng)播放（每張圖片播放5秒）的方式進(jìn)行測(cè)試，數(shù)量過于龐大，用時(shí)太長(zhǎng)（大約3200秒），被試者容易視覺疲勞，無法反映真實(shí)的測(cè)試情況從而影響實(shí)驗(yàn)效果。因此采用“均勻設(shè)計(jì)法”能有效地減少標(biāo)準(zhǔn)圖片的張數(shù)，以縮短測(cè)試時(shí)間，快速準(zhǔn)確地確定學(xué)習(xí)者的類型。

本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的圖片包含有4個(gè)因數(shù):背景色、邊框色、字體色和字方位；其中背景色、邊框色、字體色這三個(gè)因素都有5個(gè)水平:紅、綠、藍(lán)、黑和白；字方位包含有4個(gè)水平：左上、左下、右上和右下，可見因素中最大的水平數(shù)為5。因此實(shí)驗(yàn)圖片為4*5=20張。選擇U20*(54)的均勻設(shè)計(jì)表和對(duì)應(yīng)的使用表，如表1所示。

表1 均勻設(shè)計(jì)表（左）與使用表（右）

所述原始均勻設(shè)計(jì)表設(shè)定為：

行號(hào)設(shè)定：1-20表示20種搭配方案；本實(shí)驗(yàn)因素?cái)?shù)s為4，根據(jù)U20*(54)的使用表，選擇列號(hào)為1、4、5、6，即設(shè)定列號(hào)：1表示背景色，4表示邊框色，5表示字體色，6表示字方位；顏色設(shè)定：1-4表示紅色，5-8表示綠色，9-12表示藍(lán)色，13-16表示黑色，17-20表示白色；字方位設(shè)定：1-5為左上，6-10為左下，11-15為右上，16-20為右下。

由于背景不能與字體、邊框同色，所以本實(shí)驗(yàn)所述修正設(shè)定具體包括：方案5原始碼5、8、2、17，搭配為綠、綠、紅、右下，由于背景和字體同色，所以在該原始碼所在行的其它列選擇不沖突的碼20或11，但選擇20會(huì)與方案 6接近，故選擇11，原始碼改為 5、11、2、17，搭配為綠、藍(lán)、紅、右下；方案7修改為7、14、14、7，搭配為綠、黑、黑、左下；方案14修改為14、7、7、14，搭配為黑、綠、綠、右上；方案16修改為16、10、19、4，搭配為黑、藍(lán)、白、左上；方案9和方案12，背景和邊框同色，相當(dāng)于無邊框搭配。最終得出了20種搭配方案如表2所示：

表2 均勻設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案U20(53×4)

按上述20種搭配方案制作圖片，根據(jù)Tobii T120眼動(dòng)儀的顯示屏規(guī)格大小，運(yùn)用Adobe photoshop cs6軟件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)圖片素材，圖片尺寸為1024*768像素。筆者在圖片空白處加入不規(guī)則符號(hào)圖案作為干擾元素，其目的是為了避免被試者的注意力只集中在圖片的文字部分，同時(shí)讓移動(dòng)學(xué)習(xí)者比較均勻地瀏覽標(biāo)準(zhǔn)圖片。實(shí)驗(yàn)中圖片的順序設(shè)定由系統(tǒng)隨機(jī)播放，每張圖片放映的時(shí)長(zhǎng)是由學(xué)習(xí)者通過鼠標(biāo)自由切換。

（四）實(shí)驗(yàn)過程

經(jīng)過前期實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，正式進(jìn)入實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。具體實(shí)驗(yàn)流程如下：

第一步：請(qǐng)被試進(jìn)入眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)室，適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境及周邊。由主試人員向被試介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)步驟以及實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)。

第二步：首先請(qǐng)被試坐于眼動(dòng)儀前自主調(diào)整坐姿，與眼動(dòng)儀保持在50cm到80cm之間的視距（如圖3）；接著對(duì)被試眼動(dòng)進(jìn)行定標(biāo)，在對(duì)話框中輸入姓名，使用track status窗口進(jìn)一步調(diào)節(jié)被試和眼動(dòng)儀的位置。當(dāng)窗口底部彩色狀態(tài)條顯示為綠色時(shí)，說明可以檢測(cè)到被試的瞳孔；然后點(diǎn)擊Start按鈕開始定標(biāo)，提示被試依次觀看屏幕上出現(xiàn)的幾個(gè)點(diǎn)（如圖4），所有定標(biāo)點(diǎn)呈現(xiàn)完畢后，定標(biāo)程序?qū)⒆詣?dòng)退出。而后，由主試觀看Calibration Result窗口中的定標(biāo)結(jié)果，若定標(biāo)結(jié)果顯示良好（如圖5），則點(diǎn)擊Accept按鈕打開Start Recording對(duì)話框開始實(shí)驗(yàn)。若定標(biāo)結(jié)果不理想，則點(diǎn)擊Recalibrate重新定標(biāo)，直到獲得滿意的結(jié)果。

第三步：實(shí)驗(yàn)后測(cè)：請(qǐng)被試對(duì)每張實(shí)驗(yàn)圖片作出主觀感受的評(píng)價(jià)（A.非常喜歡，B.喜歡，C.不確定，D.不喜歡，E.非常不喜歡）。

圖3

圖4

圖5

三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集與分析

（一）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)指標(biāo)及數(shù)據(jù)收集

1.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)指標(biāo)——注視時(shí)間

注視時(shí)間：是指被試在一個(gè)興趣區(qū)或一個(gè)興趣區(qū)組中所有注視點(diǎn)的持續(xù)時(shí)間之和。

2.數(shù)據(jù)收集

通過Tobii眼動(dòng)儀自帶的多動(dòng)能分析軟件Tobii Studio收集、導(dǎo)出眼動(dòng)數(shù)據(jù)——注視時(shí)間，并以.xls格式存檔。

（二）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

收集的眼動(dòng)數(shù)據(jù)通過SPSS Statistics 21進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，挖掘數(shù)據(jù)背后隱藏的意義。

表3 描述統(tǒng)計(jì)量表

1.描述性分析

（1）根據(jù)表3中注視時(shí)間的總均值顯示：圖片白底紅框黑字左下文本方位獲得被試最多的注視時(shí)間，此搭配方式最受被試的青睞（白紅黑左下=15.111＞紅藍(lán)黑右下=11.162）；被試對(duì)不同圖片給予了不同時(shí)長(zhǎng)的關(guān)注，其中黑底藍(lán)框白字左上文本方位獲得了極大的注視時(shí)長(zhǎng)（max=27.793）,黑底紅框紅字右下文本方位獲得最短的注視時(shí)長(zhǎng)（min=1.685）?？傻玫蕉嗝襟w課件中不同的背景色，不同的字體色，不同的背景邊框色，不同的文本排版方位對(duì)學(xué)習(xí)者的信息加工有影響。

（2）本實(shí)驗(yàn)選取了10名男生和10名女生作為被試，根據(jù)表4的性別劃分進(jìn)行注視時(shí)間均值統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)：男生對(duì)白底紅框黑字左下文本方位（15.111）給予了最多的注視，而對(duì)紅底藍(lán)框黑字右下文本方位（9.867）的注視時(shí)間最短；女生對(duì)黑底藍(lán)框白字左上文本方位（15.039）的注視時(shí)間最長(zhǎng)，而對(duì)黑底紅框紅字右下文本方位（11.357）給予的注視時(shí)間最短。

2.回歸分析

由于實(shí)驗(yàn)涉及多變量分析，因此采取虛擬變量設(shè)置方法，即變量數(shù)字化編碼。將所采集學(xué)習(xí)者觀看每張標(biāo)準(zhǔn)圖片時(shí)的注視時(shí)間、所述數(shù)字化編碼輸入SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件，通過統(tǒng)計(jì)分析得到回歸模型，即可由此確定學(xué)習(xí)者的類型。

將均勻設(shè)計(jì)的原始碼或顏色、方位進(jìn)行編碼：顏色設(shè)定中，1-4的數(shù)字編碼為10000，5-8的數(shù)字化編碼為01000，9-12的數(shù)字化編碼為00100，13-16的數(shù)字化編碼為00010，17-20的數(shù)字化編碼為00001；方位設(shè)定中，1-5的數(shù)字化編碼為1000，6-10的數(shù)字化編碼為0100，11-15的數(shù)字化編碼為0010，16-20的數(shù)字化編碼為0001，具體詳見以下顏色編碼表4和方位編碼表5。

表4 顏色編碼表

表5 方位編碼表

以1號(hào)被試為例，Y為被試1的注視時(shí)間，詳見表6：Y是因變量，X是自變量。輸入注視時(shí)間Y與不同的X組合（X11-X15表示背景色；X21-X25表示字體色；X31-X35表示邊框色；X41-X44表示字方位），通過SPSS Statistics21就可得到學(xué)習(xí)者關(guān)于背景色、字體色、字方位的回歸方程，即數(shù)學(xué)模型。標(biāo)準(zhǔn)方程：Y=A+B1X1+B2X2+……+BmXm，（A是常數(shù)，類似于均值，不用考慮）。根據(jù)表7和表8，得到1號(hào)被試的注視時(shí)間與學(xué)習(xí)敏感元素對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型：

（1）由1號(hào)學(xué)習(xí)者的注視時(shí)間與背景色得到對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型：

（2）由1號(hào)學(xué)習(xí)者的注視時(shí)間與字體色得到對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型：

（3）由1號(hào)學(xué)習(xí)者的注視時(shí)間與邊框色得到對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型：

（4）由1號(hào)學(xué)習(xí)者的注視時(shí)間與字方位得到對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型：

模型說明：模型中自動(dòng)排除不相關(guān)變量X13、X21、X31、X41?！?”的系數(shù)表示該變量是負(fù)相關(guān)，要減少使用?！?”的系數(shù)表示該變量是正相關(guān)，要增加使用，系數(shù)越大說明相關(guān)性越強(qiáng)。通過上述數(shù)學(xué)模型可得1號(hào)被試為對(duì)背景紅色/綠色/白色、邊框黑色、字體綠色/藍(lán)色/黑色/白色敏感、方位左下/右上/右下敏感，其學(xué)習(xí)敏感元素的最優(yōu)搭配方案是（遵循背景與字體邊框不能同色原則）：背景白色、字體黑色、邊框綠色、右下方位的組合。通過以上方法即可獲得每位學(xué)習(xí)者的敏感元素相關(guān)模型，根據(jù)學(xué)習(xí)者的類型開發(fā)并推送相應(yīng)的教學(xué)資源。

表6 被試1觀看每張圖的注視時(shí)間

表7 被試1回歸方程系數(shù)列表

表8 被試1回歸方程已排除變量

四、討論與展望

（一）討論

第一，實(shí)驗(yàn)指標(biāo)注視時(shí)間均值表明：多媒體課件中不同的背景色、字體色、邊框色、文本位置的搭配效果影響學(xué)習(xí)者對(duì)課件內(nèi)容的認(rèn)知加工。白底紅框黑字左下的搭配獲得的注視時(shí)間最長(zhǎng)，有助于學(xué)習(xí)者對(duì)課件內(nèi)容進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的閱讀，在開發(fā)面向傳統(tǒng)課堂的線下課件時(shí)，可以多用白底、紅框、黑字、文本放置左下方的搭配方式；而紅藍(lán)黑右下方位的搭配獲得被試的注視時(shí)間最短，表明這種搭配方式對(duì)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知加工負(fù)荷大，不利于學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)，今后在開發(fā)普適大眾的課件時(shí)應(yīng)盡量避免使用紅背景、藍(lán)框、黑字、文本放置右下方的搭配方式。

第二，實(shí)驗(yàn)指標(biāo)注視時(shí)間按性別統(tǒng)計(jì)表明：男生對(duì)白底紅框黑字左下文字方位圖片給予了最多的注視，而對(duì)紅底藍(lán)框黑字右下文字方位的注視時(shí)間最短；女生對(duì)黑底藍(lán)框白字左上文字方位的注視時(shí)間最長(zhǎng)，而對(duì)黑底紅框紅字右下文字方位給予的注視時(shí)間最短。由此可知，不同的性別對(duì)于色彩與文本位置的敏感度與青睞度也不同。即對(duì)于女生占絕大對(duì)數(shù)的師范院校和男生占主導(dǎo)的軍校等男女生比例嚴(yán)重失衡的學(xué)校，教師在制作教學(xué)課件時(shí)，應(yīng)充分了解學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，根據(jù)具體情況恰當(dāng)運(yùn)用學(xué)習(xí)者的敏感元素設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)資源。

第三，實(shí)驗(yàn)指標(biāo)個(gè)體注視時(shí)間和實(shí)驗(yàn)后測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明：經(jīng)實(shí)驗(yàn)后測(cè)發(fā)現(xiàn)，有位視力或矯正視力正常的被試，他是紅綠色盲者，無法區(qū)分紅色和綠色。因此在設(shè)計(jì)適用于大眾群體的教學(xué)課件時(shí)，除了開發(fā)滿足絕大多數(shù)學(xué)習(xí)者需求的課件等學(xué)習(xí)資源外，應(yīng)格外注意這部分對(duì)色彩感知有異常的人群。

第四，由回歸分析可得每位學(xué)習(xí)者的敏感元素相關(guān)模型，由此確定移動(dòng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)類型，為其推送滿足其需求的學(xué)習(xí)資源，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)。這將會(huì)有助于未來遠(yuǎn)程教育事業(yè)的發(fā)展和移動(dòng)學(xué)習(xí)理念的貫徹落實(shí)，同時(shí)能夠帶動(dòng)終身學(xué)習(xí)的風(fēng)潮。

第五，對(duì)比實(shí)驗(yàn)后測(cè)結(jié)果與個(gè)體敏感元素相關(guān)模型發(fā)現(xiàn)：通過客觀眼動(dòng)數(shù)據(jù)分析得出的受學(xué)習(xí)者青睞的敏感元素搭配方式與實(shí)驗(yàn)后測(cè)學(xué)習(xí)者通過主觀偏好感知選出的圖片并非都吻合。由此可見，學(xué)習(xí)者偏愛的敏感元素屬性不一定是有利于其認(rèn)知加工的搭配方式，通過客觀量化的研究方法更能反映問題的本質(zhì)。

（二）展望

本實(shí)驗(yàn)僅選取了常見的三基色、黑色和白色用于實(shí)驗(yàn)研究，今后可以進(jìn)一步細(xì)化學(xué)習(xí)者類型，可將顏色的種類增加，如增加紅、綠混合—黃；綠、藍(lán)混合—青；藍(lán)、紅混合—紫等顏色，或也可將邊框的樣式增加，如波浪線邊框、雙線邊框……再根據(jù)均勻設(shè)計(jì)法確定設(shè)計(jì)表和使用表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究。