教科书插图的认知心理学研究，本文主要内容关键词为：插图论文,教科书论文,认知论文,心理学研究论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1 引言
教科书是教学内容的重要载体之一。随着教科书的多元化，无论从内容上还是编写形式上，教科书编写者都进行了许多有益的尝试。其中一个显著的特点是，教科书形式上比以往更多地照顾到了中小学生的认知偏好、身心发展特点。例如，在教科书的插图方面主要的变化是：一是彩色插图数量大大增加；二是插图的作用扩展了。
然而，由于国内大多数教科书编写者对教科书插图有效性及其认知心理学的理论依据缺乏必要的知识储备，因此在插图的设计和编排上呈现出诸多不足，比如：
插图不能很好地配合主题；插图模糊不清、色彩运用不当、构图比例失调；插图用意不明确；在同一本教科书中，前后插图雷同；插图没有文字说明；插图与文字说明分离太远；插图与文字内容过多重叠；插图和文字的比重不均衡……
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、插图的认知心理学理论基础、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一些有益的借鉴。
2 教科书插图的分类及其功能
插图是教科书显性结构中的重要组成部分之一。在英文当中，与插图有关的词有picture,graphics和illustration。Picture含义为物体、景物或人物在平面上的视觉表征，我们常常翻译为“图片”“图画”；graphics偏重根据某一算法绘制的图像或图表；illustration指的是出版物中的图片、图表或其他绘制的视觉表征图像。可见，illustration与我们讨论的教科书插图本意最为接近。
教科书插图都包括哪些类型？插图的功能是什么？对学习者来说，是否一定需要插图？
2.1 插图的分类学研究
教科书的插图可以按不同的方法分类，比如，从插图组织形式上可以分为四种。
独立图：画面上相对完整的单幅图，独立表达一个完整的意思，可以不受其他图的影响，可以让读者体验图画带来的感受。
发散图：指围绕一个中心内容，用多幅图来共同表示一个主题。
序列图：以事件发生的时间先后为序排列起来的一组独立图，每幅图表现事物的一个重要环节，几幅插图连接起来，即为文章的主题。
多层图：表达两层或两层以上意思的插图，多数是由一个独立图展开，层层递进，深入表达主题内容。
依据插图内容的类型，可以分为：实物图、人物图、示意图、景物图。根据插图的来源，还可分为原创图和复制图。还可以从其他角度对插图进行分类，在此不一一列举。总之，认识到教科书插图的多样性以及不同类型教科书插图表达特征，是我们丰富教科书插图的基本前提。
2.2 插图的功能研究
从对教科书的评价趋势来看，教科书中的插图越来越受到重视。教科书插图成为教科书评价的要素之一。《论中小学教材的功能定位及其实现》一文多次提到教科书插图的问题：
教科书有些内容很难用文字说清楚，而用图画或照片和表格来呈现，则可一目了然。教科书可多采用大开本，并充分利用每页的空间，在文字留出的空白处，画上插图或帮助学生学习和启发学生思考的插话[1]。
图文并茂通常用来形容图与文匹配良好的情况。但是，插图运用不当的情况却屡见不鲜，原因在于我国对教科书插图的功能尚缺乏系统的研究，偶尔涉及到插图功能的文章零星分布于教科书使用者的经验总结性的论文当中。国外在这方面积累了一定的文献。Levin等人(1987)认为，插图能够使文本更具体、连贯、便于理解。具体来说，插图让文本所叙述的目标或事件可视化(presentation function)；在一步一步指导性很强的文件当中通常占据主要地位的是一系列插图。它们的线性顺序表明暂时性或因果性的联系。这样，文本各元素之间的一致性关系就建立起来了(organization function)；进一步来说，插图提供了解释文本片断所需的上下文关系(interpretation function)[2] (P51～85)。
Hunter等人(1987)将插图的功能分为五类：装饰(插图未在文本中提及)；强化(插图中蕴含的信息在文本中有所提及)；扩展(插图中蕴含的信息多于文本中呈现的数量)；概括(插图提供了部分文本的总体轮廓)；比较(插图为读者提供了与以往版本的对比或对照的机会)[3] (P116～135)。
从跨文化的视角看，Tang(1994)把教科书插图的功能归纳出三大类：
点缀、装饰功能：为增加教科书的美观而编排的插图；强化、概括、促进文本理解功能：对教科书的有些内容进行强调、总结，并将较为抽象的叙述用插图表现出来；准确传播知识和提供丰富信息功能：插图这一功能是让读者准确理解教科书的某个知识，或者扩展读者的视野[4]。
2.3 教科书插图功能的基本定向
针对以往对教科书插图功能的研究，我们发现这些研究更多集中在插图和文本之间的互相阐释，忽略了对阅读对象的关注。教科书插图应兼顾文本与阅读对象。基于此，教科书功能可以概括为以下三个方面。
装饰功能：这类插图独立于文本，主要指那些没有特别含义，只是为了增加教科书的美观、激发购买欲望和阅读兴趣而编排的插图。解释功能：这类插图是服务并依赖于文本而存在，注重对文本内容形象化，将复杂的概念、原理、过程用直观的方式呈现出来，以读者能够理解文本的主旨为目标。促进功能：这类插图既服务和依赖文本，同时也具有一定的独立性，传达额外的信息。其主要功能分为两个方面，一是拓展内容，开阔视野；一是促进读者能力的提高，如观察力、思考能力、审美能力、知识迁移能力、概括能力、想象力等等。
前两方面注重插图与文本及其内容的关系，第三方面则注重考虑插图与阅读对象之间的互动。
3 教科书插图有效性的认知心理学理论基础
插图在教科书的编写与日常教学当中越来越得到广泛的重视，甚至有人称“读图时代”已经到来。市场上图书中的插图份量的确比过去有所增加，甚至出现了一批“图说”作品，带有精美插图的书籍更能引起年轻读者的兴趣。
教学和学习过程中插图阅读的成分比过去有所增加。如何有效地利用教科书中的插图成了教科书编写者、教师比较关心的问题。这就需要对插图的理论基础有所了解，从而使教科书插图的设计和编排有所依据，使教科书的插图在教学和学习过程中发挥更大的效用。
3.1 视觉学习与双重编码理论
视觉学习理论旨在探讨学生如何从图表与课文中学习。Mayer的研究表明，视觉与文字的学习有两个途径——传统途径及认知途径[5]。
传统途径是把学习当作知识获得的过程，信息由教师传播到学生。检验这一假设需要考虑以下问题：善于学习的学生比不善于学习的学生从插图中获得更多吗？教科书的插图更有助于学生理解问题吗？对理解插图训练有素的学生，学习课文能记住更多吗？于是，研究者把学生分成善于学习及不善于学习、有训练及无训练，把课本分为有插图及无插图，并以此当作自变量，而把学习的总和当作因变量，检验依赖传统途径，插图有无帮助。结果表明，传统途径并不十分有用，或许因为这个途径忽略了最基本的学习机制。
相反地，认知途径力图解释用来理解图表的认知过程(the cognitive processes)及用来回答问题的心理表征(the mental representations)。这一途径把学习当做知识的建构过程——学生主动建构心理表征。认知途径提出了如下研究问题：学生为了建构心理表征，如何处理视觉及文字的信息？善于学习的学生与不善于学习的学生，在心理表征方面有何不同？我们能否教会学生处理视觉及文字的信息？结果表明，认知途径能够有效解释学习机制。
Mayer认为有意义的学习涉及一些基本的认知过程，包括：选择切题的信息，把信息组成连贯的结构，再把结构与先前的知识整合，然后把学习的结果编码并永久储存。
视觉与文字学习的双重编码理论(the dual coding theory)是Paivio的研究框架。他让学生阅读一则气筒工作原理的短文，并附有插图，显示气筒的把手拉上及压下的画面。首先，学生接受文字呈现的材料并且建立文字的表征——称之为建立文字表征的联结(connection)。例如，学生可能从所呈现的文字进入长时记忆中，建立命题(proposition)，如“把手朝上拉”则“阀门打开”。其次，学生接受视觉呈现的材料并建立视觉的表征——称之为建立记忆储存中的心像(images)，如把手向上移动或阀门从关到开的位置移动。最后，学生建立视觉与文字表征中的参照连接(referential connections)，把“阀门打开”塑造成阀门打开的视觉心像。文字表征提供了规范性的叙述，视觉表征提供了直觉性的形象，也就建构了心理的表征，用来解决问题[6]。
视觉学习理论和双重编码理论的研究成果表明，我们在学习过程中，既对文字进行加工处理，也对插图进行加工处理，而且两者之间往往相互促进，增进信息理解的准确性和延长保持时间。这也就解释了配有插图的科技类图书为什么容易被更多的人接受。
3.2 多媒体学习认知理论
继提出视觉学习理论之后，Mayer又提出了多媒体学习理论[7]。这一理论受到了认知心理学派的影响，比如双重编码理论[8]，工作记忆模型[9]，认知负荷理论[10] 以及Mayer本人的有意义学习的SOI模型[11]。
多媒体学习理论认为，学习者拥有视觉信息处理系统和文字信息处理系统。在多媒体学习过程中，学习者有三种认知过程参与其中：选择，将文字信息和图像信息输入不同的处理中心；组织，将处理中心的不同种类的信息转化为有待解释的文字信息模型和视觉信息模型；整合，学习者将两种信息模型整合。
为了便于理解，Mayer做了一系列实验研究，总结出了如何有效利用多媒体促进学生理解知识的五大原则：
多元表征原则：同时呈现语言解释和图片比单纯呈现语言解释效果要好。
临近性原则：当需要提供多媒体的学习机会时，同时呈现图片和对应的语言解释优于分开呈现。
注意通道分离原则：当需要提供多媒体的学习机会时，语言解释如果用听觉叙述呈现其效果优于在屏幕上用文本呈现。
个体差异原则：上述原则对于知识储备少的(low-knowledge)、空间知觉能力强的(high-spatial)学习者更重要。
一致性原则：当需要提供多媒体的学习机会时，宁可不用也不能滥用无关紧要的图片[7]。
这些原则都有实验结果的支持，对于教科书插图与文本之间的编排有较大的指导意义。
4 插图有效性的影响因素及其评价维度
为了在教育实践中充分发挥教科书插图的价值，需要了解究竟哪些因素影响着教科书插图的有效性，如何评价教科书插图。
4.1 影响插图有效性的因素
影响插图有效性的因素主要可以从四个方面进行评价[12] [13]，分别简述如下：
4.1.1 功能定向
教科书的插图能够吸引读者及增进阅读的乐趣，但是，插图若没有明确的参照指标，图与文未能密切配合，则插图达不到预期的效果。因此，教科书的美工编辑应注意插图应有的功能。
Levin认为，插图的功能可达到许多不同的学习结果，包括理解、记忆及应用。插图的功能究竟定向哪个层面，事先必须有充分的考虑[14]。功能定向不清则不利于插图发挥其有效性。
4.1.2 影响插图效果的变量
插图本身的一些变量可能会影响其效果，这些变量包括图片的颜色、大小、形状、密度或复杂性及组织等。例如，黑白的图片可能就不如彩色图片；图片太小不易引起注意；图片太密让人眼花缭乱；图片过于复杂则难于理解；图与文不能配合，则显得松散。
关于文本内容方面，重要的变量包括难度及其抽象程度。当教科书内容难于理解，学习者会更注意图片，没有图片就不能迅速理解内容；当学习者不熟悉内容中的事物及情境时，插图的作用就显得更为关键。
另一项重要的变量是内容与图片之间的重叠程度。通常，图文放在同一页上适当的位置，比分离在不同页上，更能促进学习迁移。但如插图放在课文的前面，则容易引起学习者的注意，激发学习动机，并可作为先行组织者(pre-organizer)，使原有经验与新经验发生联结。
插图的呈现方式也是一个重要变量，并且日益受到重视。插图应有标题及文字说明，以帮助学习者正确了解和解读插图，引导他把注意力放在相关的要素上，并且避免疏漏重要的信息。这些研究，不仅把插图视为锦上添花，而且视为重要的信息来源。比如，Bernard研究发现：插图附有文字说明，较能引起注意、记忆及保存[15]。
4.1.3 学习者自身的特征
一些学习者的特征对于教科书的插图有效性具有密切的关系。因此，教科书插图的建构、选择与呈现均应予以高度重视。学习者的年龄会影响插图的有效性。例如，儿童年龄越小越难以集中注意力在图片中的重要部分，也无法有效地或有系统地扫描图片。
学习者的阅读能力或理解技巧也很关键。Levie和Lentz的研究发现：插图对于不善于阅读者比善于阅读者更有帮助。例如，不善于阅读者仅根据课文，无法建立适当的心理表征，但是，如果有图片，他们就容易建立心理表征。另外，学习者的视觉能力(visual literacy)、读图技能及学习动机，也都会影响插图的有效性[16]。
4.1.4 学习活动的设计
提升插图的学习效果最简捷有效的方式就是在学习材料上添加特定的教学指导及活动设计。美工编辑可在插图附上疑问句，让学生深入思考，或提示用语——“请仔细看一看图片”。教师也可要求学生在图片中找出某一部分的信息或做记号，或完成图画，或在许多图片中加以比较，或使用图片的内容去回答问题及解答某一问题等等。在实际教学实践当中，插图教学日益引起了广大教师们的关注。
4.2 教科书插图有效性的评价系统
通过分析教科书插图的功能、理论基础以及影响教科书插图有效性的因素，建立教科书插图有效性的评价体系不仅是必要的，而且也是可能的。
根据对相关文献的回顾，教科书插图评价体系可从以下四个方面入手：
4.2.1 插图与文本的关联性：插图与文本的关联度有多大，插图在整本书中所占的比重是否合适，位置是否恰当，与文本内容的重叠程度有多大，都是需要考察的内容。根据本文前面的讨论，教科书插图应与文本内容发生关联，重叠程度应根据功能定向来评价其适当性，插图的位置应遵循临近性原则，否则，可能会干扰或者误导学习者。
4.2.2 插图的功能定向：插图的功能定向影响着它在实践中的应用。每一幅插图是为了装饰搭配，还是为了解释说明，还是为了促进学习者能力提高，在设计和编排插图的时候都应事先考虑。
4.2.3 插图的呈现方式：插图作为教科书显性结构的重要部分之一，应经过精心设计。插图应附有标题和文字说明、插图使用指导以及相关学习活动设计等。
4.2.4 插图的物理特征：插图的物理特征主要包括大小、形状、颜色搭配、画面质量、构图科学性等诸多方面。注重考虑插图本身的物理特征及其与学习者年龄、性别、心理特征、学习风格、兴趣偏好等因素的适应性。
5 结语
教科书作为重要的教学资源之一，在我国现阶段仍然发挥着其他教学资源无法替代的作用。我国教科书编写的理论与实践水平与国际先进水平仍然存在着一定的差距。因此，注重吸取国际教科书编写的先进经验，弥补我们的不足，在目前阶段具有重要的现实意义。在一些农村或边远地区的学校，教学资源相对贫乏，教科书的插图就尤为重要，学生甚至老师就是通过这些插图来学习知识、讲授知识的。