利用插圖培養學生探究思維的小學科學教學策略

林嘉茵

【摘要】插圖作為教科書的重要組成部分，逐漸扮演著教學的重要角色。在小學科學教學中，許多動植物結構、實驗原理、實驗過程等僅憑口頭或文字描述效果往往并不理想。教科書插圖能夠直觀、具體地再現探究過程，能讓學生深入地了解實驗探究過程，因此，在教學中需要結合插圖為學生直觀生動地展示科學知識和原理?；诖?，本文以小學科學教科版教科書插圖為媒介，就有效開展小學科學探究性實驗學習教學進行初步研究。

【關鍵詞】插圖;小學科學;探究性課堂

插圖作為教科書的重要組成部分，逐漸扮演著教學的重要角色。美國心理學家邁耶提出，為促進對課文理解而先于課文呈現前的材料，即圖形先行組織者，不僅能啟動學生原有的經驗，還可以與即將學習的課文相聯系。研究指出，教科書中的插圖可以激發學生的學習興趣、提高學生的記憶效率，進而提升學生的學習效果。

根據《小學科學課程標準》，小學科學課程是一門以培養學生科學素質為宗旨的核心課程，并以科學探究為最為重要的學習方式，強調培養學生創新和實踐能力。因此在科學教學中往往會通過讓學生通過思考討論、動手實踐的方式讓學生逐步掌握科學探究的過程與方法，并建立起基本的科學探究框架。但對于現處于以直觀思維為主的小學生而言，許多動植物結構、實驗原理、實驗過程等僅憑口頭或文字描述效果往往并不理想，無法達到科學素養培養的目的。而教科書插圖能夠直觀、具體地再現探究過程，能讓學生深入地了解實驗探究過程，因此，在教學中需要結合插圖為學生直觀生動地展示科學知識和原理?；诖?，本文以小學科學教科版三至六年級教科書插圖（圖1-7）為研究對象，以科學探究性實驗學習為切入點，就如何有效開展教學進行初步研究。

一、看圖引發疑惑，提出問題

陶行知先生說過：“發明千千萬，起點是一問?！碑斀裆鐣w速發展，許多利于人們生活的發明被創造出來，但這些都不是憑空而來，它們的起點都是從發現和提出問題開始。同時，發現和提出問題往往是人們利用新的目光、新的思維去看待事物的過程，是創新的體現，因此，發現問題在科學發明和探究實驗中起到奠基作用?；诖耍寣W生學會發現和提出問題是小學科學教學的重要任務，也是探究性課堂教學中一線教師應該實現的教學目標。教科書插圖的可視化使教師更容易根據教科書插圖的內容創設教學情境，引導學生將注意力轉移至關鍵點上，進而發現和提出問題，不僅能激發學生的興趣，還能培養學生的科學素養。

如，四年級下冊第一單元“電”，教科書通過借助導線、燈泡、電池等電器元件和許多有趣的探究活動，幫助學生建立有關電的初步概念。在第四小節中教師可通過整合插圖（圖1）引導學生在學會連接電路的基礎上進一步探究電路故障的原因，并且讓學生知道如果某個地方連接不好或者某個電器元件出了問題，都有可能導致燈泡不亮。首先，教師展示電路故障的圖A并拋出問題“圖中的電路是否為完整電路？”多數學生根據電路的組成部分回答出“是”的答案。有部分同學會回答“不是，因為圖中的燈泡沒有亮”，此時，個別同學會提出問題“如果這是個完整的電路，并且開關已經閉合了，為什么小燈泡依然不亮呢？”這一疑惑正好能夠引發學生的認知沖突，引導其深入思考完整回路的含義。教師利用圖A介紹：電流從電池的一端經導線流出，通過小燈泡，回到電池的另一端，這樣才形成一個完成的回路，小燈泡就會發光。接著，將電路比喻為水管，電流比喻為水流，如果某個地方堵住了水流，水流則無法正常通過，像這樣的電路是中斷的，是故障的電路，也是不完整的，因此小燈泡不發光。再者，教師繼續深入“電路中那一部分出故障使電流中斷呢？”學生會通過觀察圖B中的部件將可能的原因逐一說出。至此，融合了觀察插圖的教學使學生經歷頭腦風暴并提出問題的過程，利用插圖和學生的原有經驗發生沖突，激發學生的學習主動性。

圖1 電路出故障

（A：電路故障插圖 B：討論插圖）

二、以插圖為媒介，制訂計劃

制訂計劃是科學探究學習中必經的一個過程。學生在“動手”前先“動腦”，在腦海中擬定實驗流程中一系列如“做什么、怎樣做、為什么”等問題逐一浮現，這些問題的解決會使探究活動的方法更明確、思路更清晰、過程更科學，因此制訂計劃是探究活動中的一項重要環節。

在制訂計劃這一步驟中，培養學生控制變量的意識顯得尤為重要。設計單一變量實驗的思想滲透在往后的中學理科科目的學習，其重要性在小學科學探究活動中得到初步的體現。在三年級上冊第四單元“水和空氣”第三小節“誰流的更快一些”中，學生基于上一課時“水和食用油的比較”的基礎上加深對流動這個液體基本屬性的認識，并且設計“公平實驗”比較兩者流動性的快慢。教師可通過整合教科書的插圖（圖2）進行教學。首先，教師展示洗潔精、食用油、水的圖A并提問：“這三種液體流動的快慢一樣嗎？我們能否設計一個比賽證明水流動得快一些呢？”有部分學生會回答出“直接從瓶子里倒出來看看誰流得最快。”此時教師展示圖B，引導學生思考：“像這樣從瓶子或杯子倒出來的三種液體的粗細程度一樣嗎？這樣的比賽是否公平？我們的比賽是否應該公平一些呢？”學生紛紛表示設計的比賽應該公平。此時，教師繼續引導：“比賽需要場地，我們可以利用紙板作為三種液體的比賽場地，那么怎么樣比賽呢？如何使液體跑起來？”一些學生閱讀書本圖C后會回答：“傾斜紙板讓液體留下來?！苯又處熯M一步提問：“如何使流動比賽更加公平？”大部分學生在閱讀課本圖C以及思考后會列舉出一些因素：同樣的高度、同樣多的液體等。也有個別的學生可能會想出其他的方法如在瓶子的地步鉆一個孔比較流完的時間，教師應引導學生知道小孔大小應該保持一致。在這一個教學環節教師鼓勵學生想出多種比賽方法，讓學生相互交流，并且對比賽規則進行質疑。教科書利用文字和插圖將“控制單一變量”的思想轉變為更為簡單、直接、容易被接受的“公平比賽”，以此讓學生理解公平實驗，為保證公平，需要保持除變量之外的其他條件相同。

圖2 探究液體流動

（A：三種液體插圖 B：液體流動插圖 C：討論插圖）

三、利用插圖的提示，實施計劃

根據小學科學課程標準，實施計劃包括觀察、實驗和制作，并可根據不同的教學內容安排實驗活動。

觀察是人們認識世界、獲取知識的一個重要途徑，是科學研究的重要方法，也是小學階段學生進入探究活動的“入口”。觀察并不是單純用眼睛看，其實際上是有目的、有計劃、有方向、比較持久的過程。如三年級上冊第一單元，教科書編排了大量的插圖引導學生對植物的觀察，以第一小節和第二小節為例，對其中的插圖（圖3）進行整合。首先展示圖A，引導學生在圖中看大樹并說出看到什么，學生憑借生活經驗，會說出樹枝、葉子等植物結構。由于學生無目的地進行觀察和思考，因此教師應即刻抓住學生的思維“空缺”，并展示圖B引導學生回憶在真正的大樹前所觀察到的遠遠不止這些，還有一些樹瘤、小動物、其他的植物等。以此為契機引導學生進入更仔細的觀察和思考：再走近一點看看，是不是能看到更多內容呢？接著利用圖C引導學生學會觀察大樹的方法如畫圖、用參照物記錄高度、用手比劃粗壯程度等，并將觀察結果繪制或填寫于圖D。三年級是學生進一步使用更多樣的科學探究方法進行學習，尤其以觀察為主。在上述的“觀察植物”的教學過程中，教師引導學生借助插圖一步步走進植物的世界，挖掘每一幅插圖所蘊含的需要科學信息，初步進入由整體到部分、由無目的到有目的的觀察學習過程。

圖3 觀察植物

（A：植物外觀插圖 B：植物細節插圖 C：討論插圖 D：觀察記錄插圖）

實驗是基于計劃的基礎之上利用適當的工具、儀器作用于實驗對象，并獲得數據或現象，對猜測進行驗證的過程。在這個階段的活動中，學生通過各種器官協調親身體驗科學探究活動獲取知識，并能有效地培養學生的動手動腦能力，因此為探究活動的核心階段。（下轉第17版）? ? ? ? ? ? ? ?（上接第16版）而此過程常列有較為詳細的實驗方法和步驟，這些文字描述往往篇幅較長，尤其對于較為復雜的實驗而言，學生閱讀完實驗步驟后也許對于整個實驗流程并不理解，因此言語呈現形式的實驗方法和步驟是有局限的。為了解決此問題，教科書幾乎在繁瑣的實驗步驟旁配有插圖，或僅有插圖省去文字，直觀性強，生動形象，又可以分解在實驗中連續的過程，這樣能夠使學生一目了然。如五年級上冊第三單元“地球表面及其變化”，在第三至第七小節中重點探究外力作用引起的地表變化，包括風化作用、侵蝕和沉積作用，每一小節都配有實驗，這些實驗以文字描述的表達形式過于復雜和繁瑣，如第五小節“雨如何影響土地”活動的實驗步驟（圖4，A）等，因此教師應該結合書本的插圖，引導學生結合插圖的信息和文字的描述，自主獲取和理解實驗的步驟，增強學生的自主學習能力。又如六年級下冊第二單元“物質的變化”第七小節“控制鐵生銹的速度”，需要學生通過探究活動研究影響鐵生銹的因素，教科書編排了四幅不同處理的鐵釘插圖（圖4，B、C），讓學生直觀地看到實驗的關鍵性步驟及重點。至此教科書插圖雖然無法動態地呈現實驗步驟的全部流程，但是其能夠展現步驟與方法中最為關鍵的環節，讓學生據此進行實驗并進行遷移，培養學生的科學思維。

圖4 探究雨如何影響土地、研究影響鐵生銹因素

（A：探究雨如何影響土地活動插圖 B、C：研究影響鐵生銹因素活動插圖）

開展小制作活動的意義和作用，不僅在于制作的實際成果，還在于使兒童及早接觸實際生活，參與社會實踐，擴大科學視野，培養探索精神和創造能力。因此，教科書編排了許多小制作的活動讓學生發展動手動腦能力，并以插圖的形式展現制作流程。如，五年級上冊第四單元“運動和力”中的“設計制作小賽車”，教科書不僅利用流程圖的形式呈現設計的一般程序（圖5），還加入一些制作過程的插圖，讓學生一目了然。

圖5設計制作小賽車

四、運用插圖處理信息，得出結論

實驗的目的是為了闡明科學現象，因此具備科學客觀的性質。在探究活動中需要培養學生收據實驗的數據及實驗現象來陳述證據和結果的能力，據此教科書設計了多種不同圖標數據的插圖，以此滲透科學的客觀性的特質。

（一）觀察記錄表

由于低年級學生以觀察學習為主，因此，此類圖表更多地分布于三年級教科書中。如插圖（圖6，A）所示類型，教師可引導學生根據自己對植物的觀察結果進行記錄和繪制，培養學生更深入、仔細以及運用多種器官進行觀察。在這種插圖中，教科書常在后面加入韋恩圖（圖6，B），學生在教師的指導下對所觀察的不同植物的特征進行整合和分類，利于學生逐步發現科學規律。對于生命科學領域的科學教學而言，許多知識涉及到植物、動物或微生物，因此需要學生進行種植植物或飼養小動物，觀察就成為一項長期的工作。如三年級下冊第一單元“植物”中的第三課“種植我們的植物”，在本課中學生需要自行種植一棵植物并做觀察記錄。在此之前學生雖然也有過持續性觀察的經驗，但是僅僅停留在較為簡單的層面。教師先拋出問題：如果種植一棵植物，應該記錄哪些觀察結果呢？多數學生會回答出顏色、高度等維度，此時教師可以利用插圖（圖6，C）上的觀察維度如記錄根的長度、葉子的形狀和數量等激發學生想出更多的觀察角度，由此通過即時觀察和持續性觀察所記錄的結果能幫助學生挖掘科學規律。

圖6 觀察植物

（A：觀察狗尾草記錄插圖 B：大樹、小草韋恩圖 C：鳳仙花的生長變化記錄表）

（二）數據記錄表

科學實驗由于實驗操作者、實驗器材、環境等客觀因素可能會造成一定的誤差，因此實驗中常利用多次測量的方法避免偶然性，從而減少誤差。教師在探究性實驗教學中，也應該利用插圖中的信息向傳遞重復性實驗的重要性。如，五年級上冊第四單元“運動和力”第二小節圍繞橡皮筋纏繞的圈數與小車行駛距離關系展開了探究活動，在活動過程中需要學生對小車運動距離進行統計，教科書的數據記錄表的設計均要求學生每次實驗重復三次并計算平均值。教師在教授此部分內容的時可結合插圖（圖7，A）可以先拋出問題：為什么需要測量三次？激發學生的思辨，有學生根據教科書插圖的提示回答出需要求平均值，此時學生對于平均值的必要性并不十分理解。此時教師可以保留懸念，并指導學生開展探究活動，實驗結束后再次提問學生：是否每次測量的次數都一樣？學生紛紛表示不是，此時學生開始意識到“平均值”的意義。借此教師對重復性實驗的必要性進行解釋，同時引導學生對數據進行分析和處理如將多次重復測量的數據求平均值，并對照不同變量的結果，從而從數據中掌握橡皮筋纏繞的圈數與小車行駛距離關系。

（三）柱狀圖

在小學科學教學中不僅需要讓學生掌握科學知識，同時還應該讓學生認識科學探究的方法以及探究數據處理的策略，經歷數據處理的過程，樹立客觀性的科學探究意識。據此，教科書結合小學階段數學的教學編排，從四年級開始加入柱狀圖等的數據統計圖。如，四年級上冊第一單元“天氣”第一、二小姐均有測量氣溫并記錄的活動，在教科書中并沒有僅僅提供一個數據記錄表，而是采用了柱狀圖（圖7，B）的數據處理形式，教師在教學中通過讓學生自主測量不同時間的氣溫，處理測量數據并進行圖標繪制，借此引導學生研究柱狀圖的氣溫，比較不同時段的氣溫變化及其變化趨勢。在五年級時教師可根據學生的認知程度進行其他數據統計圖的遷移教學，如折線圖等，使學生了解多種數據統計圖，培養學生能根據不同情況下采用不同的數據統計方法的能力。

圖7 橡皮筋纏繞圈數與小車運動距離關系、

一個月的“日期-氣溫”柱狀圖

（A：橡皮筋纏繞圈數與小車運動距離關系記錄表

B：一個月的“日期-氣溫”柱狀圖）

五、結語

美國學者邁耶認為在文本中加入插圖可以幫助學生更好地理解科學原理，同時能夠幫助學生進行自主學習。對于科學教學而言，教師在教學過程中有效運用教科書中的圖片和示意圖能夠豐富課堂的教學形式，并且促進學生對科學知識的掌握。因此，教師應仔細挖掘教科書所提供的信息，充分利用教科書之一重要的教學資源，并靈活運用到一線教學中。

參考文獻：

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[2]唐翔.中小學教科書插圖研究綜述[J].教學與管理，2010（34）：70-72.

[3]郁波.科學（三年級上下冊、四年級上下冊、五年級上下冊、六年級上下冊）[M].教育科學出版社，2002.