人教版義務教育教科書化學實驗插圖的隱形功能

周業虹

摘要：人教版義務教育教科書中與實驗有關的插圖具有重要的作用，它們是教科書的重要組成部分，具有美化版面、對學生進行化學史和科學精神教育、讓學生觀察實驗現象認識物質的性質和化學反應原理、構建宏觀物質與微觀粒子之間的關系等重要作用。文章詳細論述教科書中與化學實驗有關的插圖的功能與價值，以達到幫助教師合理使用插圖的目的。

關鍵詞：人教版；教科書；化學實驗；插圖；功能與價值

文章編號：1008-0546（2017）04-0005-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.04.002

《義務教育化學課程標準》（2011版）中指出：“教材應運用正文、活動性欄目、資料性欄目、實景圖片、示意性圖片、數據表格等多種呈現方式，協調、處理好以下關系：知識的分析、闡述與學習方式改進的關系；化學基礎知識和拓展知識之間的關系；化學原理知識與化學應用性內容之間的關系。教材應圖文并茂，引人入勝。在插圖和數據表中應提供給學生更多值得思考的信息。”[1]

《辭海》將插圖定義為“插附在圖書書刊中的圖片（如照片或原樣影印的文字資料）。通常分為藝術插圖和科學插圖兩類。對正文作補充說明或供藝術欣賞。有的印在正文中間，有的用插頁方式。”[2]。《現代漢語詞典》將插圖定義為“插在文字中間幫助說明內容的圖畫，包括科學性的和藝術性的。”[3]在人民教育出版社（以下簡稱人教版）義務教育化學教科書中有大量的插圖，包括照片、手繪圖、曲線圖、表格、組織結構圖等形式，這些插圖無論以何種形式出現，無論出現在何種位置，也無論是科學性的還是藝術性的，都是教科書的重要組成部分。從功能和價值看，它們有的屬于裝飾類插圖，既能緩解文字量過大造成的壓抑感，又能美化版面；有的屬于化學史類插圖，幫助學生了解化學家對化學科學做出的巨大貢獻以及化學發展的歷史；有的屬于化學知識類的，涉及實驗裝置圖、物質間的轉化關系圖、操作示意圖，它們為學生理解化學知識起到了重要作用；還有的插圖為生活情景類的，通過來自于生活中的畫面創設學習情景，感受化學知識的應用，激發學生的學習興趣。準確理解這些插圖的功能與價值，既可以幫助教師更好地挖掘教材知識的教育價值，又可以幫助學生更好地理解相關的知識。

本文針對人教版義務教育教科書中與化學實驗部分有關的插圖進行分析，對其隱形功能進行初步研究。

一、與化學實驗有關的化學史類插圖

不懼困難、勇于探索、追求真理的科學精神是情感態度價值觀教育的重要內容。教科書通過反映歷史上化學家實驗研究的插圖，讓學生了解化學知識的形成歷史，感受化學家的研究歷程，進行科學精神教育。

例如，在學生初三剛剛開始接觸化學，學習第一單元課題2“化學是一門以實驗為基礎的科學”時，教科書呈現了西方17世紀的化學實驗室、中國古代煉丹設備、拉瓦錫紀念館中展示的拉瓦錫利用天平進行的定量研究等幾幅插圖，告訴學生“很多重大發現和研究成果都是通過實驗得到的。”[4]這些插圖讓學生了解到古代化學實驗的一些情況。學生通過圖及煉丹過程的簡單介紹，了解到煉丹過程中使用的各種器具其實就是古人所發明的分離和提純物質使用的儀器，從而初步理解煉丹術與化學實驗之間的淵源。通過西方化學實驗室和拉瓦錫進行的定量研究設備的展示，讓學生體會到在當時條件十分艱苦、設備十分不完善的情況下，科學家們依然創造各種條件為追求真理、探索真知做著不懈的努力。

再如，第二單元課題1“空氣”中提到：“二百多年前，法國化學家拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分。”[5]結合此內容，教材中運用了以下插圖：

這兩幅圖分別展示了拉瓦錫正在進行空氣成分的實驗研究以及研究時所用的裝置，這樣設計的目的，一方面增強了歷史人物和化學史實的真實感，儀器及裝置的示意圖的展現讓學生充滿了好奇；另一方面突出了在當時“燃素說”被視為權威的情況下，他敢于擺脫這種錯誤理論的束縛，不懈地進行探索，以事實為依據，對實驗現象做出了科學的分析和判斷，揭示了燃燒是物質跟空氣中的氧氣發生了反應，表現了科學家追求真理、不畏權威、敢于質疑的科學精神，也激發起學生沿著科學家的足跡研究空氣中氧氣的含量的欲望。可以說，這些與化學史有關的插圖的使用對學生進行科學精神教育起到了潛移默化的作用。

二、與化學實驗有關的現象類插圖

教科書中有很多展示化學實驗現象的插圖，這些插圖可以在學生對實驗現象進行觀察并獲取準確知識的基礎上，給學生留下深刻的印象，從而幫助學生理解化學概念，了解物質的物理性質和化學性質，感受化學與生活的聯系，而且增強了頁面的美感，避免了單純閱讀文字造成的壓抑感。

例如，第九單元課題1“溶液的形成”中，在講到溶解時，實驗9-2中設計了碘和水、碘和汽油、高錳酸鉀和水、高錳酸鉀和汽油分別混合的實驗，在學生完成實驗，觀察到實驗現象后，為了給學生更加深刻的印象，教材中配了實驗現象的插圖，圖中清晰地顯示了碘分別和水、汽油及高錳酸鉀分別和水、汽油混合后的溶解情況，學生很容易結合實驗觀察并描述出：碘幾乎不溶于水，卻可以溶解在汽油中；高錳酸鉀幾乎不溶于汽油，卻可以溶解在水中。這對于學生理解“同一物質在不同的溶劑中的溶解性是不同的，不同的物質在同一溶劑中的溶解性也是不同的”。[6]起到了非常重要的作用。

再如，第三單元課題1“分子和原子”是學生第一次接觸到微觀世界，內容非常抽象，學生學習起來難度較大。但是其地位非常重要，它是連接宏觀世界和微觀世界的一座橋梁，學生將運用分子和原子的觀點解釋宏觀物質發生的化學反應、解釋有關化學反應原理，同時為高中階段的學習奠定基礎。為幫助學生順利地突破難點，理解分子和原子的概念、性質等，教科書結合實驗3-1和探究欄目，在對實驗進行充分觀察的基礎上，使用了如下“品紅在水中擴散”和“分子運動現象的實驗”兩幅插圖。

這兩幅圖通過宏觀的實驗現象顯示了分子的微觀運動，將微觀世界變得可視化。左圖處于本課題內容的開篇位置，通過品紅在靜置的水中不斷擴散這一學生熟知的現象引出本節課的課題，帶領學生探索物質的微觀構成，逐步進入分子的世界。而右圖是學生在感知了分子的存在，并了解了分子的質量和體積都很小的性質后，結合探究活動中所設計的實驗，顯示出酚酞溶液變紅的實驗現象，這幅插圖更加直觀地告訴學生，分子在不斷地運動，對于學生準確理解分子的性質起到了重要的作用。

三、與化學實驗有關的裝置及操作類插圖

初三化學學習處于啟蒙階段，對于各種實驗儀器和裝置的認識，教科書采取了循序漸進的方式，結合相應的知識內容以照片圖或手繪線條圖的形式進行介紹，讓學生從認識儀器到組裝儀器到理解給定裝置各部分的作用，最后到自行設計實驗方案組裝儀器，使學生對化學實驗儀器和實驗裝置的認識逐步深化。

例如，第二單元課題3“制取氧氣”的內容，是學生系統學習的第一種物質的制備方法，它對后續二氧化碳氣體的制備、高中階段氨氣的制備、乙烯氣體的制備等的學習都會產生影響。因此為了使學生準確理解實驗原理與制備裝置的關系、儀器的連接方式和擺放位置、各部分裝置的作用，教科書在課題3和實驗活動中分別呈現了實驗裝置的實物照片圖和手繪線條圖。實物照片插圖真實地展現了制取氧氣的完整裝置，從制備氧氣到收集氧氣，從酒精燈、試管到鐵架臺、水槽等儀器的認識，從儀器的擺放位置到連接的順序，加上課堂上教師細致耐心的講解，讓學生對氧氣的制備有了一個全面的認識。在此基礎上，為了使學生能順利完成實驗活動“氧氣的實驗室制取與性質”，教科書中又給出了手繪線條圖，便于學生清晰地觀察、模仿，參照線條圖進行實驗裝置的連接。學生在自己動手實踐過程中體會裝置的連接方法，理解各部分裝置的作用。

為了更清晰地展現物質的性質，引導學生規范實驗操作，教科書以插圖的方式給出了明確的操作步驟，使學生在實驗時能夠一目了然。例如，第四單元課題3“水的組成”中涉及到了氫氣的檢驗。“混有一定量空氣或氧氣的氫氣遇明火會發生爆炸。因此點燃氫氣前一定要檢驗其純度。”[7]但是檢驗純度的正確的操作方法是什么？根據何種實驗現象能說明氫氣是純凈的？為此教科書給出了示意圖。學生通過觀察這幅插圖能初步了解實驗操作的方法，再加上教師細致的講解，確保了學生在自己動手實驗時的準確性。

類似的插圖還有一些。如第六單元課題3中“二氧化碳與水的反應”，這是一個典型的探究性實驗，重點為認識具有酸性的物質是碳酸，而不是二氧化碳。為讓學生理解這一知識，教科書中圍繞探究活動采用了對比實驗的方法，而插圖則清晰地展現了整個實驗過程，學生根據實驗的目的、按照插圖所示的方法進行實驗，再根據實驗現象分析、歸納即可得出結論。在插圖所示實驗步驟中，首先通過“向用石蕊溶液染成紫色的干燥小紙花上噴稀醋酸”[8]的操作，讓學生認識石蕊遇到酸溶液可以變成紅色；之后通過向小花上噴水、將小花置于二氧化碳中石蕊均不變紅，證明水和二氧化碳都不具有酸性；最后將噴水后的小花放入二氧化碳中，觀察到其變紅的現象，由此知道二氧化碳與水反應后的物質具有酸性。以插圖形式給出的詳細的對比實驗的步驟，對學生理解二氧化碳與水的反應起到了非常重要的作用。

四、與化學實驗有關的微觀解釋類插圖

化學是在分子、原子層次上研究物質性質、組成、結構與變化規律的科學。為了使學生理解宏觀現象與微觀粒子之間的關系，能初步從微觀的視角解釋所學習的物質的組成、化學反應，同時為高中階段的學習打下基礎，教科書在學習分子和原子、水的組成、質量守恒定律等知識時，結合實驗內容增加了一些對宏觀實驗現象進行微觀解釋的示意圖。例如，在第四單元課題3“水的組成”的教學中，宏觀上的實驗現象是電解時兩個電極產生的氣體的體積之比在同溫同壓下為2∶1，為什么會出現這個結果呢？教科書適時地給出了水分子分解的示意圖。通過微觀示意圖學生可以直觀看出，“當水分子分解時，生成了氫原子和氧原子，2個氫原子結合成1個氫分子，很多氫分子聚集成氫氣；2個氧原子結合成1個氧分子，很多氧分子聚集成氧氣。”[9]這使得宏觀現象與微觀結構緊密結合，引導學生關注用微觀的視角解釋化學現象。

在第十單元學習酸和堿的知識時，課題1“常見的酸和堿”中給出了HCl和NaOH在水中解離出離子的微觀示意圖，在學生觀察示意圖并認識了酸和堿在水中能解離出氫離子和氫氧根離子后，繼續學習酸和堿的中和反應時，很容易從氫氧化鈉與鹽酸反應的示意圖中找到酸堿中和反應的實質，即氫離子和氫氧根離子反應生成水。

可以說，教科書中的這些微觀示意圖將抽象的內容外顯化，使得原本難以理解的內容形象地呈現在面前，學生可以較輕松地理解物質的微觀結構、化學反應的實質等。

五、與化學實驗有關的裝飾類插圖

教科書中在化學實驗的內容中運用了相當多的裝飾類插圖，這類插圖看似可有可無，但實際在教科書的編排中起到了非常重要的作用。一方面它們可以美化版面，使版面內容顯得生動活潑，緩解了文字量過大造成的閱讀壓力，利于提高學生閱讀的興趣。另一方面采用擬人化、卡通畫等多種手段，形象地展現相關的化學知識，趣味性增強之后知識的難度也隨之降低。

例如，第一單元課題1“物質的變化和性質”中，在講述聞氣體氣味方法的時候，教材中使用了如下插圖（圖3）。人物圖像生動，學生喜愛，閱讀中拉近了化學知識與學生間的距離，學生通過觀察、模仿插圖中卡通人物的動作即可學會聞氣體氣味的正確方法。

再如，第八單元課題2“金屬的化學性質”中，教學的重點是在實驗中感知這些金屬是否與酸反應、與酸反應時現象的不同，為學習金屬活動性順序打下基礎。在講述金屬與鹽酸、稀硫酸的反應時，結合實驗內容，教科書中給出了一幅插圖（圖4）。這幅插圖采用擬人化的手段顯示了鎂、鋅、鐵、銅與鹽酸混合后的不同現象，學生很容易從圖中捕捉到四種金屬的活潑性差異，畫面的趣味性讓學生倍感親切，有效降低了知識的難度。

綜上所述，人教版義務教育教科書中有關化學實驗的插圖與其所對應的化學知識較好地融合在一起，它們對提高學生的實驗技能、準確描述實驗現象、根據實驗現象認識物質的性質、學會從微觀的視角看待化學反應、正確認識化學反應原理、培養科學精神與社會責任等起到了重要的作用。在教學過程中，我們正確認識并挖掘每一幅插圖的功能與價值，使其真正服務于我們的教學。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部制定.義務教育化學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2012

[2] 夏征農.辭海（1999年版）[M].上海：上海辭書出版社，1999

[3] 中國社會科學院語言研究所詞典編輯室.現代漢語詞典（第6版）[M].北京：商務印書館，2015

[4][5][7][8][9]王晶，鄭長龍.義務教育教科書化學九年級上冊[M].北京：人民教育出版社，2012

[6] 王晶，鄭長龍.義務教育教科書化學九年級下冊[M].北京：人民教育出版社，2012