應用圖文表征轉換培養科學學科能力

黃春燕

摘 要：針對圖片開展的教學主要涉及讀圖、制圖和用圖三個層面。在讀圖、制圖環節可采取不同的教學策略，進行圖文表征轉換訓練，提高學生的信息獲取、信息處理、分析比較、抽象概括、模型建構等學科能力，培養學生學會學習這一核心素養，最終達到提高學生用圖解決生活中的實際問題，提高社會適應能力的目的。

關鍵詞：圖文表征；讀圖；制圖

一、引言

浙教版初中《科學》教材具有圖文并茂的特點。統計6冊教材插圖總計1428幅，平均每冊238幅，每頁約2幅。統計2014到2017年浙江省各地市學業考試科學試卷，平均每份試卷插圖量達26.6幅，大量試題信息綜合體現在插圖中。分析2016、2017年義烏市學業考試試題得分情況，發現有插圖試題的總得分率低于當年試卷平均得分率，尤其是圖像說理題得分率明顯偏低，反映出學生通過讀圖獲取信息的能力弱于從文字中提取信息的能力。從中可見部分教師在教學過程中偏重知識的傳授，輕視讀圖方法和能力的培養。

科學課程標準提出，要通過科學教學，“發展收集信息和處理信息的能力；發展表達和交流的能力。”[1]11具體內容目標中有10個條目與培養學生的讀圖能力有關。中國學生發展核心素養指出，要培養學生學會學習核心素養，發展信息意識。

有鑒于此，本文擬從利用圖文表征轉換的訓練，通過讀圖、制圖兩個環節的部分案例分析，概括歸納如何提高學生觀察、信息提取、分析比較、空間想象、模型建構等學科能力，以達到提高學生用圖解決生活實際問題，主動適應“互聯網+”、“圖文時代”等社會信息化發展趨勢的目的[2]。

二、相關概念及內涵

圖形是表達、概括、拓展、深化科學知識的重要形式，具有文字所不具備的形象、直觀、內涵豐富等特點。科學教材中的插圖根據其呈現內容的不同可分為：結構示意圖、地圖、實驗裝置圖、實驗過程圖、操作流程圖、數據信息圖、實物照片等。根據數據呈現方式不同又可分為直角坐標圖、柱狀圖、圓餅圖等。

圖文表征轉換就是指將傳遞信息的方式以圖片表征轉換為文字表征、表格表征，或者是將文字表征轉換為圖片表征[3]。開展圖文表征的轉換訓練，主要是為了發展學生收集信息和處理信息的能力，促使學生學會用文字、圖表和科學語言表述有關的信息，初步學習運用比較、分類、歸納和概括等方法對獲取的信息進行加工[1]15，提高學生表達和交流的能力，進而促進學生應用所掌握的識圖能力服務生活，解決實際問題。

三、圖文轉換活動中初中生科學學科能力的培養策略

針對圖片開展的教學主要涉及讀圖、制圖和用圖三個層面，可以一個簡要的模式圖來表示如何在讀圖、制圖環節運用圖文表征轉換來提高學生的信息獲取、信息處理、分析比較、抽象概括、模型建構能力，讓學生從學會看圖，到學會畫圖，再到學會用圖來解決生活中的實際問題，提高社會適應能力。

（一）圖文轉換在讀圖教學中的培養策略

讀圖教學中的圖文轉換途徑主要有三條，將圖片表征轉換為文字表征或表格表征，以及轉化為另一種形式的圖片表征。如折線圖與柱狀圖的相互轉化；將坐標軸中的各點坐標轉化為表格表征；將平面圖轉化為立體圖；將靜態圖轉化為動圖等。在圖文轉換過程中要注意以下幾點。

1.關注圖文轉換過程中的讀圖技巧教學

教材中的結構圖、流程圖大多沒有大量的文字注解，為避免學生在讀圖過程中被無關因素吸引而遺漏重要信息，要加強讀圖技巧教學，指導學生有序讀圖。具體方法有：

①先整體感知后局部分析。如圖2研究電磁感應現象的兩幅圖存在高相似度，既描述實驗過程，又表達實驗結果。在讀圖過程要指導學生先整體瀏覽，后按一定的順序如從左到右、從上到下進行局部分區細讀，通過橫向對比、發掘差異、逐個突破的方式來提取信息。

②按圖索驥，逐一讀取。在讀圖時可根據粗細不一的箭頭、分隔符、圖注解等常見的閱讀指引標記，分解讀圖任務，分步閱讀，提取信息。如降水的形成圖，耳的結構圖中有分隔符，可進行分區讀圖和信息提取；人的消化系統圖中有三個箭頭分別引導從整體到局部，從宏觀到微觀的方式來觀察小腸的位置、小腸內表面的結構及小腸絨毛的結構。

③強調不同類型圖片的讀圖技巧，學會根據不同的任務，選擇合適的圖文轉化順序，進行信息的篩選和分析處理。如過程圖要強調按箭頭讀圖；裝置圖、結構圖要按照固定順序讀圖；讀坐標類圖片要先看懂橫縱坐標含義，再找特殊點如起點、拐點、終點、頂點和交叉點，然后采用控制變量法和分段分析法，對比分析拐點前后的圖線變化趨勢，從而了解事物的變化特征。

2.關注圖文轉換過程中圖片的形式

圖片的形式多種多樣，根據顏色可分為黑白圖和彩色圖；根據表述方式可以分為平面圖和立體圖；靜態圖和動圖（如視頻、動畫等）。在圖文教學中，教師要精選圖片，關注圖片的科學性和清晰度，盡可能使用教材上的原圖，引導學生關注教材，回歸課本；要注意變換讀圖形式，化解讀圖難點，提高圖文轉換效率。

如“營養物質的消化與吸收”是一張過程性圖片，圖中信息包含消化腺的大小、開口部位、營養物質的消化過程和吸收場所、參與消化的消化液等內容。可按如下環節開展教學。環節一：組織學生看食物的人體之旅視頻，記錄食物通過的消化道和參與消化的消化腺及消化液。環節二：讀圖尋找消化腺的開口部位，確認各消化腺分泌的消化液，對消化腺進行分類。環節三：讀圖尋找在胃和小腸部位能進行消化的營養物質，以及參與消化的消化液；尋找各食物的最終消化場所及消化產物，并在學案上進行整理記錄。環節四：觀看營養素消化的動畫，鞏固食物的消化過程。環節五：利用上教版教材中食物消化的漫畫進行鞏固性讀圖訓練。

這一教學設計充分運用了多種形式的圖圖轉換、圖文轉換方式來幫助提取復雜圖片中的信息。通過分解讀圖任務，降低讀圖難度，引導學生根據箭頭指向按圖索驥、逐步深入地進行信息的提取和轉化，通過在學案上繪制出自己的知識框架圖，提高讀圖效度。

3.關注圖文轉換過程中的變式教學

變式教學、專題訓練可以強化學生對圖像的信息提取和分析能力，加深對概念的理解。如在勻速直線運動的速度概念教學中，可以通過對圖3路程和時間、速度和時間以及速度和路程關系圖的讀圖分析，深化學生對勻速直線運動概念的理解，培養信息提取和分析能力。

4.關注圖文轉換過程中的時效性

圖片教學需要在比較陰暗的環境中進行，長期高頻使用圖片，不利于科學用眼、保護視力。同時過多的圖片閱讀也會對基于純文本的閱讀造成不利影響。因此教學中要注意圖片使用的適時適度性，不過度使用圖片的同時，多關注讀圖時長和讀圖效度，給學生充足的讀圖時間，以對獲取的信息進行比較和綜合分析，養成細讀的習慣，發展概括歸納的能力。

（二）圖文轉換在制圖教學中的培養策略

制圖的過程就是將具體事物進行抽象概括，建立模型的過程。在制圖建模的過程中學生勢必要去考慮如何才能正確地表達相關信息。只有將已學知識通過分析比較、概括歸納、內化后才能正確提取有效信息，將其轉化成模型，并在不斷地修正模型過程中提高識圖能力。制圖教學過程中最易開展文轉圖和圖轉圖兩種圖文轉換方式，在教學中要注意以下幾點。

1.重視圖文轉換過程中的制圖習慣養成

習慣決定命運，在培養學生制圖能力時要強調習慣的養成。①養成規范作圖習慣。教師要對學生開展刻意訓練，通過示范、模仿、糾錯、強化四個環節進行規范作圖習慣的養成訓練。如光的反射作圖中，教師要規范使用三角板繪制平面鏡、鏡后陰影，先通過入射點畫出法線，標出入射角，再根據反射角等于入射角，繪出反射光線，標明反射角；強調作圖要用鉛筆以利于修改圖像；然后將題目變式為根據反射光線畫入射光線，請學生模仿訓練，教師有意識地收集展示學生的典型錯誤，通過糾錯強化正確作圖的要領；接著繼續開展變式訓練，強化規范作圖。②養成用圖來協助解題的習慣。如在解化學的推斷鑒別類試題，可以將文字表達轉化為流程圖，以方框加箭頭，箭頭上加操作的流程表現形式，化繁為簡，有效提取信息；在光學和電學的計算題中，要先根據題意繪制出光路圖或等效電路圖，注明已知條件，再用數理結合的方式去解題。

2.重視圖文轉換過程中的重難點突破

教師要充分了解學生制圖過程中可能遇到的困難，組織學生小組合作，分析討論重難點突破的方法，正確演示作圖過程，分解作圖步驟，落實作圖注意點，提高作圖的準確度。

如平面鏡的對稱成像作圖，學生最容易找不到像的位置，很容易只注意兩點到平面鏡的距離相等，而忽視物像連線與鏡面垂直這一特征。有的即使知道平面鏡是對稱成像的，也無法正確使用刻度尺來作對稱圖。教學中教師要引導學生討論如何利用刻度尺或三角板來確定像點位置，并請學生到黑板上演示和分析作圖過程，正確示范如何使用刻度尺來規范作圖。

3.重視圖文轉換過程中的錯例分析

建模過程是學生提取文字或表格信息將其轉化為圖片信息的過程，需要熟練掌握繪圖技巧，熟悉各科學量之間的關系。如果不清楚相關科學量之間的關系，非常容易出現建模錯誤。如在相同質量的鐵和鋅與足量的稀鹽酸反應過程中，建立所產生的氫氣量與時間的關系圖時，學生可能會出現圖4中的五種錯誤，教師要充分利用錯例，開展讀圖教學，引導學生分析圖（a）到（e）的錯因，從而明確產生氣體的量取決于相對原子質量，產生氫氣的時間取決于金屬活潑性大小，有效查漏補缺。

4.重視概念圖的建構強化學生的圖文轉化能力

建構概念圖，有助于知識的內化和系統化，有助于學生空間布局的規劃和發散性思維的培養。在教學中教師要精心設計板書內容，示范如何建構概念圖，并定期要求學生整理知識，制作概念圖。通過概念圖的一次建構，二次完善，三次展示的方式，以及合作小組、佳作示范等評價途徑，促使學生學會建構概念圖，完善自己的知識體系，發展空間想象能力，概括歸納能力和創新思維。

圖文轉換訓練能有效提高初中生的信息提取、篩選、轉化、分析、比較和抽象概括能力，提高空間布局和想象能力。圖文轉換訓練最終達成的目的是促使學生學會用圖來幫助自己進行更好地生活和學習，以適應瞬息萬變的“互聯網+”時代和“圖文時代”。但識圖能力的培養不是一朝一夕就能完成的事，還需要教師在學科教學過程中不斷加以滲透，開展圖文轉換專題訓練，為學生的終身學習奠定基礎參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.初中科學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2012.

[2]核心素養研究課題組.中國學生發展核心素養[J].中國教育學刊，2016（10）：2.

[3]宋振韶.教科書插圖的認知心理學研 究[J].北京師范大學學報，2005（6）：22.