鑒于學術圖表在展示科研成果上的極端重要性和核心地位，有必要在以下諸多方面全面論述圖表技巧：矢量圖和像素圖，插圖清晰度，照片類插圖，複合圖，數字表達，圖表原則，圖表内容構造，圖表格式，圖表英文，圖片制作技巧。

本文介紹插圖的内容構造方法。

圖表的基本要素包括：（1）圖序（圖号）或表序（表号），用于表示插圖或表格的編号；（2）圖題或表題，即标題；（3）橫标目和縱标目，即插圖橫縱坐标軸的名稱、符号和計量單位，或表頭，用于說明橫縱各項的含義；（4）插圖橫縱坐标的刻度，包括主副刻度；（5）插圖的圖例；（6）圖注或表注，對圖表中諸如符号、公式、方法、資料來源等内容添加文字說明，排在圖表下方。

構造插圖的第一步是選擇正确的插圖類型。

常用的論文插圖類型包括散點圖、折線圖、柱狀圖、條形圖、餅圖等。散點圖和折線圖适用于連續型數據，而柱狀圖和條形圖适用于離散型數據，餅圖則适合各構成比相加等于100%的數據。折線圖和散點圖的區别在于，折線圖的橫軸可以是數字或文字，而散點圖的橫軸隻能是數字而不能是文字。柱狀圖和條形圖的區别不僅在于條柱的橫豎走向不同，而且在于條形圖能夠容納比較長的分類項目的标簽文字，而柱狀圖在處理長标簽時會把标簽傾斜，不便于讀者閱讀。

在選擇插圖類型時最容易犯的一個錯誤是把離散型數據用散點圖或折線圖處理，試圖表達數據的變化趨勢。例如，有5種疾病，需要繪制它們的某項共同檢查指标。如果使用1、2、3、4、5作為這5種疾病的代号置于橫軸，并使用指标值作為縱軸，用散點圖繪制連接5個數據點的一條變化曲線，這種作圖方式就非常誤導，因為這5種疾病之間其實并不存在某種趨勢關系。正确對比這5種疾病的插圖類型應當是擅長處理離散型數據的柱狀圖或條形圖。

構造插圖的第二步是制作高效率的數據圖作圖模闆。

下面以科研工作中最常用的XY散點圖為例，說明五線圖的模闆做法。科研工作經常需要探究響應參數相對于因子參數的變化規律。因子是自變量，響應是因變量。絕大多數的科研問題都是具有多于兩個因子和多個響應的問題。例如，發動機轉速是一個因子，而發動機負荷是另一個因子；響應包括發動機的氣體溫度、壓力和燃油消耗率等幾十個參數。使用Microsoft Excel針對這幾十個響應參數在1分鐘内快速繪制幾十張插圖，而且經常需要在反複修改數據後反複作圖，是一個巨大的挑戰。因此，需要編制作圖模闆，以便能夠在将數據複制粘貼到Excel中之後，能夠自動産生幾十張插圖，而且這個模闆能夠反複使用。

在散點圖的模闆設計中，可将第1個因子放在橫軸，将第2個因子的5個水平值（取值）分别對應5條曲線，如圖1所示。針對第2個因子取5個水平值的原因是确保能夠對數據進行3階多項式拟合。如果隻有3個數據點，隻能進行1階拟合，即拟合一條直線，使得3個數據點距離該直線的誤差平方和最小，即拟合誤差最小。如果有4個數據點，則能拟合出一條2階曲線。如果有5個數據點，則能拟合出一條3階曲線。

由于Excel數據頁的各列是按照A、B、C、…、Z、AA、AB、AC、…、AZ、BA、BB、BC、…、BZ、…等順序排列，可以将第1條曲線在作圖模闆中設置對應于A系列數據，即AA、AB、AC、…、AZ這26列數據，而将第2條曲線在作圖模闆中設置對應于B系列數據，即BA、BB、BC、…、BZ這26列數據，以此類推，完成全部5條曲線的數據位置設置。這樣，第1條曲線反映的是當第2個因子的取值是其第1個水平值時，響應相對于第1個因子的變化規律。第2條曲線反映的是當第2個因子的取值是其第2個水平值時，響應相對于第1個因子的變化規律，以此類推。第1個因子最多能放26個水平值（例如，對應AA列至AZ列的數據），通常已經足夠。

如果圖1的縱軸對應的是第1個響應，将圖1複制後修改縱軸數據設置，能夠産生對應于第2個響應的模闆圖。以此類推，能夠獲得其餘幾十個響應的模闆圖。這種五線圖模闆對于科研工作中常見的二維參變量（對應2個因子）掃值極為方便和有用，能夠實現快速出圖。

當然，如果不使用Excel，使用MATLAB軟件也能夠制作五線圖模闆。

圖1 五線圖模闆示例

構造插圖的第三步是掌握高效制作文字示意圖的方法。

除數據圖外，科研工作中還經常用到文字示意圖，包括流程圖、邏輯關系圖、層級關系圖、循環關系圖等。在Microsoft Office 2007版出現之前，繪制文字示意圖非常麻煩，通常需要在PowerPoint中使用線條、方框、箭頭等基本作圖元素自己逐個拼接，并需要在統一格式和對齊位置等美工細節方面耗費大量時間。從Microsoft Office 2007版開始，在PowerPoint、Word、Excel中，在“插入”菜單下均增加了一類極為方便的文字示意圖，稱為SmartArt圖形（圖2），使得用戶能夠使用大量預置模闆輕松快捷地創建列表、流程、循環、層次結構、關系、矩陣、棱錐圖這7種類型的圖形，而且每種類型均包括很多種不同風格的布局格式供用戶選擇。在SmartArt圖形的左側會顯示文本窗口，用戶能夠輸入和修改示意圖中想要的文字内容。圖2至圖9展示了PowerPoint軟件中的SmartArt圖形的截屏。從圖中可以看到，PowerPoint預置模闆的格式非常豐富，功能非常強大。

圖2 PowerPoint中的SmartArt菜單位置

如圖3所示，列表類型的SmartArt圖形能夠用合适的顔色和幾何形狀展示分組信息塊，對于總結論文的論點或内容提要非常有用。

圖3 PowerPoint中SmartArt圖形的列表類型的不同布局格式

如圖4所示，流程類型的SmartArt圖形能夠用各種箭頭和長方塊展示流程，用戶再也不需要去費時間自己拼接箭頭和色塊位置，這對于介紹論文所用科研方法和試驗步驟非常有用。

圖4 PowerPoint中SmartArt圖形的流程類型的不同布局格式

如圖5所示，循環類型的SmartArt圖形能夠用各種箭頭和色塊展示具有循環或叠代性質的流程，對于介紹論文所用方法和科研步驟非常有用。

圖5 PowerPoint中SmartArt圖形的循環類型的不同布局格式

如圖6所示，層次結構類型的SmartArt圖形能夠用各種組織結構形式或邏輯結構形式展示層級關系或平行關系，對于介紹組織結構或事件的邏輯推理非常有用。

圖6 PowerPoint中SmartArt圖形的層次結構類型的不同布局格式

如圖7所示，關系類型的SmartArt圖形能夠用各種彙總、分解和比較的邏輯關系形式展示各因素之間的關系，對于論文的結果總結部分和讨論部分的邏輯推理非常有用。

圖7 PowerPoint中SmartArt圖形的關系類型的不同布局格式

如圖8所示，矩陣類型的SmartArt圖形能夠用四個象限的形式表達二維平面上的元素邏輯關系，對于使用排列組合方法介紹論文中的邏輯分類非常有用。

圖8 PowerPoint中SmartArt圖形的矩陣類型的不同布局格式

如圖9所示，棱錐圖類型的SmartArt圖形能夠用金字塔形式表達系統工程中的自頂向下的系統設計思路和自下而上的系統集成思路，對于總結論文中的科研方法和産品研發流程非常有用。

圖9 PowerPoint中SmartArt圖形的棱錐圖類型的不同布局格式

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