美國(guó)小學(xué)科學(xué)教材《科學(xué)的維度》中的插圖分析

黃佳星 熊國(guó)勇

摘 ? 要：科學(xué)教科書中的插圖具有輔助教學(xué)的功能，在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)揮了文字無(wú)法取代的作用?？茖W(xué)教科書的插圖質(zhì)量也成為衡量教科書編訂質(zhì)量的指標(biāo)之一。文章從梅耶插圖功能分類原則出發(fā)，將美國(guó)小學(xué)二年級(jí)科學(xué)教材《科學(xué)的維度》中的插圖歸為四類，分析其運(yùn)用策略，以期對(duì)我國(guó)科學(xué)教科書插圖編寫提供參考。

關(guān)鍵詞：教材插圖 《科學(xué)的維度》 梅耶插圖理論

隨著我國(guó)新一輪中小學(xué)基礎(chǔ)教育改革的推進(jìn)，小學(xué)科學(xué)課程教材逐步出現(xiàn)了多樣化的格局，為充分體現(xiàn)新課改的理念，在教材的版面上也進(jìn)行了改革，越來(lái)越多的編者更加重視插圖的潛在教育功能。小學(xué)科學(xué)教材中的插圖是小學(xué)科學(xué)課程資源的重要組成部分，蘊(yùn)含了豐富的隱性知識(shí)，具有重要的教育價(jià)值。加拿大心理學(xué)家派維奧（Paivio）認(rèn)為，與字詞相比，圖片具有視覺和文字雙重編碼（dual coding）特性，因而更容易記憶[1]。此外，有研究表明，插圖在課文的閱讀理解、內(nèi)容整合等方面體現(xiàn)出明顯的促進(jìn)作用[2]?！犊茖W(xué)的維度》（Science Dimensions，SD）是美國(guó)小學(xué)的科學(xué)和工程教科書，由霍頓·米夫林·哈考特（Houghton Mifflin Harcourt）出版社根據(jù)美國(guó)最新科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)《下一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》（Next Generation Science Standards）編寫，集中體現(xiàn)了美國(guó)當(dāng)下中小學(xué)科學(xué)教育實(shí)踐的趨勢(shì)。SD的一個(gè)重要編寫特征是插圖豐富精美、信息量大。本文選取美國(guó)小學(xué)二年級(jí)SD紙質(zhì)教材為研究對(duì)象，解析該教材的插圖類型、分布特征及運(yùn)用策略，以期對(duì)我國(guó)科學(xué)教科書插圖編寫提供一定的啟示。

一、插圖信息概況

本文將SD各教學(xué)單元的所有插圖納為分析對(duì)象。關(guān)于插圖的分類，尚未有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。筆者依據(jù)梅耶插圖功能分類原則[3]，結(jié)合科學(xué)教材插圖運(yùn)用實(shí)際，將SD的插圖分為四類，即裝飾型插圖、表征型插圖、組織型插圖和解釋型插圖①。在四種類型的插圖使用中，裝飾型插圖和表征型插圖在各單元占據(jù)了很大的比率，共約占90%;組織型插圖和解釋型插圖所占比率較小，且其中解釋型插圖最少。這與小學(xué)階段學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)相契合，小學(xué)低年級(jí)學(xué)生的認(rèn)知水平較低，裝飾型和表征型插圖有利于提升其學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)其更好地進(jìn)入科學(xué)啟蒙教育場(chǎng)景。

總體上，SD有非常豐富的插圖，圖像色彩紛呈、特色鮮明。如表1所示，五個(gè)教學(xué)單元共有284頁(yè)，容納插圖1320幅，平均每頁(yè)插圖數(shù)為4.65幅，其中第二單元（物質(zhì)）和第五單元（地球表面的變化）平均每頁(yè)插圖數(shù)最多，達(dá)4.85幅和4.78幅。

二、四類插圖的分布特征

及運(yùn)用策略

教科書插圖在小學(xué)科學(xué)教育教學(xué)中發(fā)揮著不可或缺的作用。裝飾型插圖、表征型插圖、組織型插圖和解釋型插圖這四類插圖通過(guò)各種策略被運(yùn)用在SD中不同的教學(xué)環(huán)節(jié)。

（一）裝飾型插圖

裝飾型插圖的功能一般是裝幀和美術(shù)設(shè)計(jì)，同時(shí)能吸引學(xué)生的注意力，增強(qiáng)學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的探索。教材中的裝飾性插圖與學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容無(wú)關(guān)，但是很直觀。學(xué)生通過(guò)簡(jiǎn)單的圖標(biāo)、圖案可以直接想象或者感受在這部分學(xué)習(xí)內(nèi)容中應(yīng)該有何具體的學(xué)習(xí)行為。在心理學(xué)研究中，將不聯(lián)系課本內(nèi)容但吸引學(xué)生眼球的內(nèi)容稱為誘惑性細(xì)節(jié)[4]。裝飾性插圖看似與學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容沒有直接聯(lián)系，但可以引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程。例如，SD的欄目“Can You Explain It”（你能解釋它嗎？）前的“鉛筆”圖，學(xué)生就很容易想到需要取出筆，動(dòng)手寫一寫或者畫一畫;另外還有“小手掌”“小燈泡”“放大鏡”等圖標(biāo)，都能在裝飾欄目名稱的同時(shí)潛移默化地引導(dǎo)學(xué)生做出期望其完成的相應(yīng)舉動(dòng)。上述這類圖標(biāo)幾乎在SD正文中的每一頁(yè)都有體現(xiàn)，加上其他裝飾性插圖一起構(gòu)建了完整的科學(xué)學(xué)習(xí)視覺框架體系。

（二）表征型插圖

表征型插圖用來(lái)說(shuō)明教學(xué)中某個(gè)事物的特征或者概念，以便讓學(xué)習(xí)者可以對(duì)某個(gè)事物的特點(diǎn)產(chǎn)生明晰的認(rèn)識(shí)。一般來(lái)說(shuō)，這類插圖指代的對(duì)象是單一具象的，師生在使用的時(shí)候無(wú)需花費(fèi)過(guò)多時(shí)間進(jìn)行感知和理解。

SD的單元頁(yè)和每課的第一個(gè)圖都是和本單元所學(xué)內(nèi)容有一定聯(lián)系的表征型插圖。例如，第二單元的主題是“物質(zhì)”，它的背景圖展示的是一副“冰凌掛在樹枝上，以模糊的湖面為陪襯”的圖片，圖片聚焦于固態(tài)的冰凌，為課程內(nèi)容中“物質(zhì)形態(tài)的變化”做了鋪墊。還有一類典型的表征型插圖是數(shù)據(jù)直觀化表達(dá)的圖和表。例如，在第二單元“物質(zhì)的性質(zhì)”的“測(cè)試和記錄數(shù)據(jù)”（Test and Record Data）中，為了促使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和表達(dá)，教材設(shè)計(jì)呈現(xiàn)了一個(gè)記錄全班學(xué)生對(duì)不同材料的枕芯（橫坐標(biāo)）的選擇人數(shù)（縱坐標(biāo)）的簡(jiǎn)易坐標(biāo)圖供學(xué)生填寫。通過(guò)這類表征圖，教材很直觀地引入數(shù)學(xué)教育，這也是目前科學(xué)教育所提倡的科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)（STEM）教育的典型體現(xiàn)。

（三）組織型插圖

組織型插圖是用以描述兩個(gè)或者兩個(gè)以上元素之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系的插圖，其功能在于清晰地描繪出某一事物的大致流程或者某一系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能。學(xué)生可以通過(guò)組織型插圖更加清晰地了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)程。在SD中出現(xiàn)的組織型插圖有以下兩種運(yùn)用方式。

1. 呈現(xiàn)物質(zhì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

通常來(lái)說(shuō)，這種類型的插圖主要功能是便于呈現(xiàn)事物的各個(gè)組成部分之間的構(gòu)成關(guān)系，以便學(xué)生更加理解一個(gè)完整事物的整體功能。以教材中的“哪一種材料是最好的”為例，讓學(xué)生了解自行車的坐墊、橡膠輪胎、金屬框架等的作用，通過(guò)組織型插圖將其逐一聯(lián)系起來(lái)，從而利于學(xué)生明白為什么這些材料會(huì)被選用制造自行車。

2. 演示自然現(xiàn)象變化

一般而言，這種類型的插圖主要是讓學(xué)生明白一個(gè)事物會(huì)發(fā)生哪些實(shí)質(zhì)性的變化，從而加深對(duì)該事物的理解。以課程“物質(zhì)是怎樣變化”中的科學(xué)概念“燃燒”為例，一共展示了三幅組織型插圖，讓學(xué)生可以清楚地看到木頭燃燒之前、燃燒過(guò)程中以及燃燒之后的變化，通過(guò)該圖的呈現(xiàn)，學(xué)生可以了解物質(zhì)在燃燒前后的變化，從而對(duì)燃燒產(chǎn)生更加深刻的認(rèn)識(shí)。

（四）解釋型插圖

解釋型插圖通常用來(lái)說(shuō)明一個(gè)系統(tǒng)涉及的工作機(jī)制或原理。在實(shí)際的插圖應(yīng)用中，可以是單幅或多幅人工制圖組合而成的復(fù)合圖。這類插圖可以幫助學(xué)習(xí)者系統(tǒng)地闡明變化、發(fā)展、生產(chǎn)等過(guò)程。通過(guò)圖示把復(fù)雜晦澀的原理文本信息轉(zhuǎn)化為具體化的圖形和圖像，加之適當(dāng)簡(jiǎn)練文字輔助完成科學(xué)現(xiàn)象和流程的展示。SD中解釋型插圖也有所運(yùn)用，主要分布在“物質(zhì)科學(xué)”和“地球科學(xué)”教學(xué)中，以下面兩種方式呈現(xiàn)。

1.現(xiàn)象圖

在課程“可恢復(fù)變化”的教學(xué)設(shè)計(jì)中，先讓學(xué)生自己進(jìn)行猜想，檸檬水在冰箱里過(guò)夜會(huì)怎么樣？它是怎樣發(fā)生變化的？它是否會(huì)保持原來(lái)的狀態(tài)？之后用連續(xù)的三幅圖示呈現(xiàn)檸檬水在廚房室溫下的狀態(tài)，放入冰箱過(guò)夜后的狀態(tài)，從冰箱中拿出后過(guò)一段時(shí)間的狀態(tài)，檸檬水的物理狀態(tài)由液體變成固體又變回液體。由此，小學(xué)生能在直觀現(xiàn)象圖的輔助下理解可以恢復(fù)的變化就是“可逆變化”這一科學(xué)原理。

2.流程圖

關(guān)于科學(xué)流程的插圖一般是由幾幅圖組合而成，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)某一科學(xué)原理或本質(zhì)進(jìn)行解釋說(shuō)明。例如，在課程“地球上哪里有水”中的活動(dòng)“尋找地下水”中，學(xué)生可以通過(guò)流程圖知道地球上的水從地面以水蒸氣進(jìn)入空中，形成云層，然后遇冷凝結(jié)成雨水再返回地面，這個(gè)過(guò)程可以稱之為水循環(huán)。通過(guò)這種循環(huán)式的流程圖，學(xué)生可以了解到每一部分水的變化及去向，從而對(duì)水循環(huán)的流程有更加透徹的了解。

三、總結(jié)與啟示

（一）利用裝飾型插圖激發(fā)學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)興趣

就插圖本身而言，其比文本更加直觀和形象，在科學(xué)教材中，學(xué)生往往會(huì)首先感受到插圖帶來(lái)的視覺傳達(dá)或引導(dǎo)，之后才會(huì)由插圖過(guò)渡到文本。裝飾型插圖雖然與文本內(nèi)容無(wú)關(guān)，但是對(duì)于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)有著文本難以達(dá)到的效果。SD的裝飾型插圖較多，占比大，重復(fù)出現(xiàn)，容易讓學(xué)生產(chǎn)生親近感，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，加深對(duì)教材的喜愛。

我國(guó)2017年教科版小學(xué)科學(xué)教材中，用“U形磁鐵”“箭頭指向圓心”圖案作為“探索”“聚焦”欄目的引導(dǎo)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此外，需要注意的是裝飾型插圖作為誘惑性細(xì)節(jié)，在教材中出現(xiàn)的頻率不宜過(guò)高，以免喧賓奪主，影響學(xué)生對(duì)必要性知識(shí)的學(xué)習(xí)。

（二）善用表征型插圖幫助學(xué)生更好地理解科學(xué)學(xué)科核心概念

美國(guó)《下一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》指出，學(xué)科核心概念是學(xué)科內(nèi)非常重要的概念[5]。通過(guò)表征型插圖進(jìn)行具體的、直觀的表達(dá)，有利于幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的過(guò)程中構(gòu)建科學(xué)的思維模式，從而促進(jìn)科學(xué)學(xué)科核心概念化難為易、化抽象為具體。

我國(guó)科學(xué)教材中表征型插圖的占比是較大的，可以繼續(xù)保持這種趨勢(shì)，并不斷提升這類圖片的制作水準(zhǔn)，促進(jìn)表征型插圖的科學(xué)概念學(xué)習(xí)輔助功能。

（三）利用組織型插圖和解釋型插圖培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神

激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究精神是科學(xué)課程的重要目標(biāo)。組織型插圖可以鍛煉學(xué)生的解讀、歸納、探究能力，解釋型插圖可以幫助學(xué)生對(duì)某一科學(xué)原理或流程形成全面的認(rèn)知。SD利用組織型插圖和解釋型插圖創(chuàng)設(shè)探究情境，這種方式不僅可以為學(xué)生提供探究線索，使其系統(tǒng)體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程，還可以使學(xué)生感受到科學(xué)的魅力，獲得對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)的滿足感。

我國(guó)科學(xué)教材可以多在探究活動(dòng)中使用組織型插圖和解釋型插圖，幫助學(xué)生理解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的流程，體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程的嚴(yán)謹(jǐn)性，促使學(xué)生形成批判性思維和邏輯思維。

注釋：

①裝飾型插圖包括各類裝飾紋、欄目圖（鉛筆圖標(biāo)、手掌圖標(biāo)、燈泡圖標(biāo)等）、背景人物圖等;表征型插圖包括章節(jié)引導(dǎo)圖、實(shí)物照片、圖表等;組織型插圖包括結(jié)構(gòu)圖、連續(xù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程圖等;解釋型插圖包括流程圖、工作原理圖等。

參考文獻(xiàn)：

[1]DILLEY M G，PAIVIO A. Pictures and words as stimulus and response items in paired-associate learning of young children[J]. PubMed，1968，6（2）：231-240.

[2]沈德立，陶云.初中生有無(wú)插圖課文的眼動(dòng)過(guò)程研究[J].心理科學(xué)，2001（4）：385-388，508.

[3]Richard E M. Multimedia learning[J].Psychology of learning and motivation，2002（41）：27-29.

[4]安洪鵬.誘惑性細(xì)節(jié)及呈現(xiàn)位置和背景知識(shí)對(duì)大學(xué)生多媒體學(xué)習(xí)效果的影響[D].大連：遼寧師范大學(xué)，2009.

[5]熊國(guó)勇.美國(guó)《下一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》核心內(nèi)容與特征分析[J].基礎(chǔ)教育，2016，13（2）：97-103.

編輯 朱婷婷 ? 校對(duì) 王亭亭