基于视知觉理论的化学教科书色彩应用分析

白宇 季春阳

摘要：教科书中不同色彩的应用对学生的视觉刺激和心理影响效果不同。根据调查结果并结合心理学的视知觉理论，对教科书的主色调及书中主要呈现的紫色、蓝色、绿色、灰色四种颜色及混合色彩搭配进行了说明和分析，结果表明不同色彩在教科书中的应用会对学生产生不同的心理效应，合理运用色彩会提高学生对教科书的喜爱程度，激发学生学习化学的兴趣。

关键词：色彩; 视知觉理论; 化学教科书

文章编号：10056629（2021）11002507

中图分类号：G633.8

文献标识码：B

关于教科书，国内外教育者大多将研究的焦点主要集中在教科书的内容、图文编排、栏目设计、语言等方面，而对教科书中应用的色彩进行研究的文献相对较少。教科书中的“色彩”属于隐性知识的一种，如果能挖掘出其中的育人因素，及时抓住色彩对学生心理特征的影响，对显性知识的学习具有促进作用。因此本文利用心理学的视知觉理论，对新人教版高中化学必修教科书第一册、第二册（以下简称“教科书”）中的色彩应用进行分析，总结出不同色彩的应用对学生产生的影响，也希望在编制教科书过程中，更加重视色彩的合理运用。

1 化学教科书色彩应用的心理学理论基础

色彩在客观上是对视觉产生的一种刺激，在主观上又是一种知觉反应，对学生的情感、记忆、思想等都会产生影响。经过调查发现，化学教科书中不同色彩的应用会使学生产生多样化的心理效应。

1.1 视觉基础

人类能看到五彩缤纷的世界，主要依靠的是视觉，可以说人的第一感觉就是视觉，而对视觉影响最大的就是色彩。颜色具有三个基本特性： 即色调、明度和饱和度[1]。色调主要取决于光波的波长，是一种颜色区别于另一种颜色的主要特征，呈现在人眼中就是红、橙、黄、绿等颜色;明度是指颜色的明暗程度，像黑、白、灰这些无色彩的颜色，用明度表示即可;饱和度是指某种颜色的纯、杂程度或鲜明程度，饱和度最高颜色就是“纯色”[2]。不同的色彩拥有不同的表现力和感染力，学生对不同的颜色、同一颜色不同的明度和饱和度会产生不同的心理感受。

1.2 知觉基础

色彩本身并没有温度，但在人心里有冷暖之分，暖色和冷色实际上属于知觉中的错觉。红、橙、黄等颜色会使人联想到暖暖的太阳、火焰，故称“暖色”;绿、青、蓝等颜色会使人联想到寒冷、黑夜，所以称“冷色”。绿色与紫色是中性色彩，效果介于红与蓝之间[3]，中性色彩使人产生轻松的情绪，可以避免产生疲劳感。不同的颜色通过视覺刺激了心理，产生了暗示作用，从而会有不同的心理体验。

1.3 心理效应

该研究采用自编的问卷进行调查，选取生活中常见的9种颜色作为调查要素。在哈尔滨市某中学随机选取了161名高中学生作为调查对象。经过笔者调查发现，除黑、白两种无色彩的颜色外，学生最喜欢的颜色中占比较高的三种分别是蓝色、紫色和绿色，如图1所示。教科书中这三种色彩的应用比例很高，其主要色彩设置与学生的喜爱程度相吻合。

人们在长期的社会生活与实践中逐渐赋予了不同色彩以某些特定的含义、心理反应[4]。笔者选取调查结果中每种色彩感染力最强的四种心理效应，并结合上述视知觉理论，整理出教科书中几种常见色彩的原理和学生的心理效应，具体见表1[5]。

2 人教版化学教科书中色彩应用的分析

色彩具有象征性，教科书中的色彩对学生心理的影响从视觉开始，通过知觉、情感渗入到学生的思想中，最终会反映在他们的行为上。经过对教科书中色彩的汇总，发现除黑、白两种颜色外，紫色、蓝色、灰色、绿色应用较多。经过对这四种颜色以及混合色彩在教科书中的应用进行说明和分析，总结出不同色彩在不同位置的合理应用对学生学习化学知识产生的积极影响。

2.1 教科书的主体色调分析

教科书主色调的选取应该考虑学生喜爱的颜色，还应该注意教科书的功能特点，要庄重、宁静、高雅，体现权威感，这样才会使书中的信息得到正确迅速地传递。

色彩心理学表明，随年龄的增长，学生的注意力转移至蓝色系色彩[6]。根据上述问卷调查结果显示，高中生喜欢的颜色确实偏冷色和中性色，排在第一位的是蓝色，排在第二位的是紫色。

根据心理学的原理，从视觉上看，人的肉眼对明度最为敏感[7]，学生长时间翻阅教科书会产生视觉疲劳，因此不宜选用高明度的颜色作为主色调。蓝色和紫色都属于低明度色彩（紫色是明度最低的色），这两种颜色在可见光谱中处于边缘位置，波长短，在物体表面呈现时的光反射率小，对视觉的刺激程度也比较小，是作为教科书主色调最合适的两种色彩。从知觉和产生的心理效应上来看，蓝色属于“冷色”，给人冷静、严肃、理性的感受;紫色属于中性色彩，中性色彩使人产生休憩、轻松的情绪[8]，同时紫色也有助于专心仔细地思考，可使人产生高度的自信心[9]。这两种颜色都给人宁静、严肃之感，因此符合教科书主色调的选用标准。

综合上述调查结果与心理学研究结果，教科书的主色调首选是蓝色，其次是紫色。原教科书选取蓝色作为主色调，学生看到蓝色时情绪会比较平静，有利于理智地思考。新教科书的主体色调是紫色，高贵、神秘，有利于深度思考。

2.2 蓝色在新教科书中的应用

学生最喜欢的蓝色是一种灵性和知性兼具的色彩，几乎很少有人反感蓝色。蓝色常用作底色和背景色，教科书中涉及到的关系框图就是以蓝色为底色，主要分布在两个位置，其中一个是在每个章节中的正文部分，如图2所示[10];另一个在章末的“总结与提升”栏目中，如图3所示[11]。虽然所处位置不同，但其底色均采用蓝色。这些流程框图的设置就是为了突出重点，而蓝色的辅助起到了恰到好处的醒目性。当蓝色进入视线时，人体会分泌使大脑镇静的神经传达物质[12]，可以镇定学生紧张的情绪，促进学生平静而有条理地思考。

第二章的主题是“海水中的重要元素——钠和氯”，很多人倾心于天蓝、水蓝这些明亮的颜色，因此该章开始页图片选取的是落日下海天相接的画面，如图4所示[13]。章引言中字的颜色为白色，意味着海水中提取出的白色食盐，此种色彩设置暗含该章主题的重要相关内容。同时白色和背景颜色形成鲜明的对比，相互强调了对方，给学生的视觉冲击更大，关注度更高。画面中主要涉及的颜色是海天的蓝和落日的橙色。海天的蓝给人独立、理想的知觉印象。橙色属于暖色调，给人开朗、安适的感觉。落日下海天相接的景象不仅完美地概括了本章内容，也给人安静又辽阔的感受。

2.3 紫色在新教科书中的应用

新教科书中留白部分的提示框底色由深紫和浅紫搭配而成，为读者提供“英文名词”“注意”“数据”等内容;教科书内表格的表身部分均以紫色为底色，“思考与讨论”栏目以渐变紫色为底色，这样的颜色设置不仅彰显了教科书的美育功能，也能让学生把注意力集中在这些重要的提示信息和问题上。每个章末的“整理与提升”“复习与提高”“实践活动”三个栏目所在页的边框（大约1.5cm）均为紫色，突出了教科书以紫色为主色调。

教科书中，每个章节内的大小标题、重要名词、实验过程的描述文字以及化学方程式等的颜色均为紫色，与黑色字形成对比。和原教科书相比变化最大的就是实验过程的描述文字和化学方程式的颜色设置，原教科书中的实验过程采用的是与正文字号不同的黑色字，而新教科书中实验过程部分字的颜色应用的是具有特别气质的紫色，并且“实验××”后用紫色圆形或三角形小图标提示实验操作过程中的注意事项。化学是一门以实验为基础的科学，实验过程的描述在教科书编写中有着举足轻重的地位，实验过程应用色彩鲜明的紫色有利于和正文内容相区别，使实验操作内容一目了然，增加了可读性。

第五章的主题是“化工生产中的重要非金属元素”，章开始页选取的内容是以紫色背景来衬托硫黄晶体，如图5所示[14]。紫色和黄色在色相环中属于互补色，互补的两个颜色可以相互衬托，在视觉下显得更“完美”[15]。紫水晶般的颜色和灯光下闪闪发光的硫晶体搭配在一起，把硫的黄色衬托得更加明亮，不仅在视觉上给人高贵的美感，也会产生神秘的心理暗示。教师如果能抓住时机，结合实例介绍硫元素在化工生产中扮演的重要角色，学生会对本章内容充满着好奇感，会更向往探索非金属元素世界和学习相关化学知识。

2.4 绿色在新教科书中的应用

根据调查结果，最受学生喜欢的彩色中，生机勃勃的绿色排在第三位。绿色在教科书中的应用有具体的象征意义。学生在初中接触到的元素周期表是用深绿和浅绿来区分金属元素和非金属元素的，教科书中涉及到的有关元素周期表的图片底色也为绿色。例如正文中有关元素金属性和非金属性的递变规律图（如图6所示）在整页黑色字中间[16]。当人在看见绿色时，不必调节眼球的视网膜[17]，所以当学生看见以绿色为底色的图6时，会缓解阅读大量黑色文字产生的视觉疲劳感，紧绷的身体会适当放松，把学生带回到平静与安定的状态。

第八章的主题是“化学与可持续发展”，为了反映绿色化学理念，与该章内容相契合，其开始页的整个页面背景呈现的都是绿色。资源、能源、环保、健康、安全等内容均属于绿色化学的研究范畴，绿色的设置旨在提醒学生无论是利用化学变化合成新物质，还是开发自然资源和使用各种化学品，都应该按照绿色化学思想和循环经济原则。学好化学更要用好化学，学生应带着绿色般的生机、朝气和希望，利用所学化学知识，为建设美丽家园贡献出自己的力量。

2.5 灰色在新教科书中的应用

灰色是最不受学生欢迎的一种颜色，但它却是最好的背景色，给学生的反差感极强。新教科书中部分实验现象和实物插图的背景很明显被调整了明度和饱和度，在白色纸张中呈现给人眼的就是灰色。例如“钠及其化合物”一节中，切割钠和钠在空气中燃烧的插图背景均为灰色。相比于原版教科书中以蓝色为背景，钠燃烧时产生的黄色火焰更明显，如图7所示[18]。再如“物质的量”一节中，物质的量为1mol的几种物质的插图仍是以灰色为背景，若以其他颜色作背景都可能与常见物质的颜色相混，而灰色则对其他颜色无任何干扰，因此图中的单质硫、金属铜、铁粉、氯化钠等物质的色彩格外清晰，如图8所示[19]。将灰色应用在部分插图的背景中，给学生一种清晰、简洁、协调的视觉享受。

第四章的主题是“物质结构和元素周期律”，开始页图片选取的是以灰色网格为背景的彩色元素周期表。灰色可以和任何色彩搭配，由于它的中立性，可以让元素周期表的色彩更突出。并且网格的搭配又给人一种规律感，灰色网格整体呈现出的协调感、轻快感更强烈。这样的设计可能更让学生体会到化学自身就是一门规律性非常强的学科，即将要学习的元素周期律就会再次证明这一点。

新教科书中所有表格的行標题和列标题部分的底色也为灰色，与紫色表身搭配在一起，和谐又美观。原教科书表格底色设置的是淡黄色，相比之下，表身用与主色调一致的紫色效果更好，将灰色设置为需要检测到的标题的底色，可以减少搜索的时间，也给学生沉静思考的心理暗示。

2.6 混合色彩在新教科书中的应用

除了上述的四种颜色外，正文中插入的彩图更引人入胜。多种色彩搭配在一起的编排在新教书也琳琅满目。笔者以新教科书中的几处明显色彩搭配进行说明。

原教科书中的分子模型配色采用的是蓝色和白色，碳原子用蓝色表示，氢原子用白色表示，新教科书在微观分子结构模型的色彩设置上采用了CPK配色。在化学中，CPK着色是分子模型中区分不同化学元素原子的流行色彩惯例。其中教科书中用的最多的几种元素原子色彩纷呈，其中氢原子用白色表示;碳原子用黑色表示;氧原子用红色表示;氯原子用绿色表示，具体见表2[20]。氢气是一种无色气体;石墨或焦炭为黑色;氯为黄绿色气体;人类呼吸所用的氧用红色来表示。这几种CPK颜色起到了助记符号的作用，学生更容易区分分子中的各种原子。并且这样的色彩搭配使得分子结构模型在视觉上的立体感更强，学生会更愿意去探寻分子结构的奥秘。

第四章“物质结构元素周期律”开始页中所放置的是彩色元素周期表。前文提到过学生在初中时接触到的元素周期表是以深浅绿色为底色，而章开始页的元素周期表中的碱金属元素、碱土金属元素、过渡金属元素、主族金属元素、稀有气体元素等都用不同的颜色呈现，引发学生的视知觉冲突和想要探究的好奇心： 用同一种颜色标记的元素有什么共同特点？每种颜色又分别代表了哪类元素……，这样在色彩应用上就先为学生设置了有关元素周期律的疑团，引发学生思考。

新教科书中实物图片在色彩应用上也都进行了调整。例如新教科书上树林中的丁达尔效应改原教科书中落日下的黄色为太阳刚升起时的绿色景象，如图9[21]、图10[22]所示，明显给学生生机盎然的感受，心情也会随之愉快;新教科书中漂白精用于游泳池消毒和Fe2O3作外墙涂料的插图与旧教科书相比明度和饱和度有明显的提高，高饱和度、高亮度的色彩给人的感觉艳丽，更能引起快活的情感。新教科书还有用颜色对比突出物质用途之处，如新教科书用浅橙色为底色突出Na2CO3造纸、纺织的用途，用浅绿色突出NaHCO3制药、焙制糕点的用途，颜色对比明显，相互强调了对方的用途，也增加了学生的关注度和记忆速度。

3 教科书编制过程中色彩应用建议

根据对教科书中主要色彩应用的分析，结合教科书色彩的呈现方式以及对学生产生的心理效应，提出以下关于教科书编制过程中色彩应用的参考建议。

3.1 注意色彩一致

色彩的一致性在新教科书中主要包括两个方面，一是抓住主色调，主色调的选取不仅要考虑到心理学效应，还要关注学生的喜好程度。二是同一类型的图文、栏目的颜色需要保持一致，尽量以主色调为主，其他色彩为辅。

3.2 注意不同颜色的合理搭配

一是要对页面颜色总量加以控制，书籍内页设计的用色一般属于辅助作用[23]。同一页面应用的色彩过多会让学生分不清该页的主题，削弱文字的信息量，所以应用颜色的种类要适当、层次清晰，以便突出主体内容。二是注意用不同颜色反映差异，可以参考色相环，利用补色进行合理搭配。例如若以蓝色的天空为背景，落日的橙色光辉会更强烈。

3.3 注意特定颜色的选用

首先教科书应多选用有内涵的特定颜色，使其意有所指，例如“氯离子”用“绿色”表示、海水使用蓝色会更贴切。其次每一种色彩都具有不同的象征意义，例如白色象征洁净、纯真;黄色象征灿烂、活泼，所以，应该把握好常用色彩的象征意义和对学生产生的心理效应。

3.4 形成一定的色彩风格

一般来说，教科书中的色彩设计应该有主次之分，要做到有所创新、有自己的独特风格。人教版新教科书整体以一个色调贯穿始终，而鲁科版新教科书是每一章以一个色调为主体，两个版本的教科书在视觉和心理上产生的效果各不相同。色彩风格的形成依据，可以根据不同地区不同版本的教材类型制定，应该以学生在情绪上能产生共鸣为出发点，而不是进行无依据的色彩处理。

4 结语

教科书中不同的色彩設置能让学生产生某些不同的感受和心理反应，合理地运用色彩对化学知识的学习具有促进作用。教材的编写者应该综合色彩的心理效应，选择和谐有效的色彩在教科书中呈现，符合学生的心理发展，吸引学生学习化学的兴趣，以促进教科书的使用频率以及帮助教师的教和学生的学。

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