50、图形格式和教学对三变量条形图和折线图解读的影响

图形格式和教学对三变量条形图和折线图解读的影响

1. 引言

在当今信息时代，分析和解读定量数据是科学本科课程中教授的关键技能之一。随着人们对数据处理能力要求的提高，从单纯读取和解释基本数据，发展到能够根据科学探究的性质主动处理和操纵信息。然而，阅读科学图表并非易事，它不仅需要识别模式，还依赖于个人的图形素养、所使用的图形格式以及该格式是否支持读者所需完成的任务。

新手学生在解读科学图表时常常会出现误解，许多错误源于对可视化如何表示信息的感知和概念理解不足。例如，在物理教育文献中，学生常将图表字面地理解为图片，还会混淆“斜率 - 高度”概念。在心理学等领域，涉及多变量实验设计的图表解读也存在类似问题。

2. 析因研究设计

析因研究设计广泛应用于自然科学、社会科学、工程、商业和医学研究等各个领域。它能有效揭示多个自变量对因变量的影响和相互作用，因此其教学、统计分析和解释是自然和社会科学课程的核心内容。

最简单的析因设计是双向析因设计，包含两个因素，每个因素有两个水平，以及一个因变量。对这些设计的结果进行准确和全面的解释通常需要大量的概念理解，如“简单”“主要”和“交互”效应等概念。数据通常以三变量折线图或条形图的形式呈现，这类图表的解读存在系统偏差，往往侧重于两个变量，而对第三个变量的解读存在不足。

研究表明，大多数图表读者在解读折线图时会遇到困难，折线图用户比条形图用户更容易误解或无法解读数据。这可能是由于新手用户知识结构和程序不足，以及格式塔感知组织原则使得条形图中的数据点及其关系更具视觉显著性。

为了验证这一假设，研究人员设计了一种新颖的折线图，通过给数据点着色并与 x 轴上的变量匹配，使这种折