美國小學科學教材《科學的維度》中的插圖分析

黃佳星 熊國勇

摘 ? 要：科學教科書中的插圖具有輔助教學的功能，在教學實踐中發揮了文字無法取代的作用。科學教科書的插圖質量也成為衡量教科書編訂質量的指標之一。文章從梅耶插圖功能分類原則出發，將美國小學二年級科學教材《科學的維度》中的插圖歸為四類，分析其運用策略，以期對我國科學教科書插圖編寫提供參考。

關鍵詞：教材插圖 《科學的維度》 梅耶插圖理論

隨著我國新一輪中小學基礎教育改革的推進，小學科學課程教材逐步出現了多樣化的格局，為充分體現新課改的理念，在教材的版面上也進行了改革，越來越多的編者更加重視插圖的潛在教育功能。小學科學教材中的插圖是小學科學課程資源的重要組成部分，蘊含了豐富的隱性知識，具有重要的教育價值。加拿大心理學家派維奧（Paivio）認為，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、內容整合等方面體現出明顯的促進作用[2]。《科學的維度》（Science Dimensions，SD）是美國小學的科學和工程教科書，由霍頓·米夫林·哈考特（Houghton Mifflin Harcourt）出版社根據美國最新科學教育標準《下一代科學標準》（Next Generation Science Standards）編寫，集中體現了美國當下中小學科學教育實踐的趨勢。SD的一個重要編寫特征是插圖豐富精美、信息量大。本文選取美國小學二年級SD紙質教材為研究對象，解析該教材的插圖類型、分布特征及運用策略，以期對我國科學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各教學單元的所有插圖納為分析對象。關于插圖的分類，尚未有統一的標準。筆者依據梅耶插圖功能分類原則[3]，結合科學教材插圖運用實際，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。這與小學階段學生的認知特點相契合，小學低年級學生的認知水平較低，裝飾型和表征型插圖有利于提升其學習興趣，促進其更好地進入科學啟蒙教育場景。

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，五個教學單元共有284頁，容納插圖1320幅，平均每頁插圖數為4.65幅，其中第二單元（物質）和第五單元（地球表面的變化）平均每頁插圖數最多，達4.85幅和4.78幅。

二、四類插圖的分布特征

及運用策略

教科書插圖在小學科學教育教學中發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各種策略被運用在SD中不同的教學環節。

（一）裝飾型插圖

裝飾型插圖的功能一般是裝幀和美術設計，同時能吸引學生的注意力，增強學生的好奇心，激發學生對科學的探索。教材中的裝飾性插圖與學生的學習內容無關，但是很直觀。學生通過簡單的圖標、圖案可以直接想象或者感受在這部分學習內容中應該有何具體的學習行為。在心理學研究中，將不聯系課本內容但吸引學生眼球的內容稱為誘惑性細節[4]。裝飾性插圖看似與學生的學習內容沒有直接聯系，但可以引導學生的學習過程。例如，SD的欄目“Can You Explain It”（你能解釋它嗎？）前的“鉛筆”圖，學生就很容易想到需要取出筆，動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，都能在裝飾欄目名稱的同時潛移默化地引導學生做出期望其完成的相應舉動。上述這類圖標幾乎在SD正文中的每一頁都有體現，加上其他裝飾性插圖一起構建了完整的科學學習視覺框架體系。

（二）表征型插圖

表征型插圖用來說明教學中某個事物的特征或者概念，以便讓學習者可以對某個事物的特點產生明晰的認識。一般來說，這類插圖指代的對象是單一具象的，師生在使用的時候無需花費過多時間進行感知和理解。

SD的單元頁和每課的第一個圖都是和本單元所學內容有一定聯系的表征型插圖。例如，第二單元的主題是“物質”，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，圖片聚焦于固態的冰凌，為課程內容中“物質形態的變化”做了鋪墊。還有一類典型的表征型插圖是數據直觀化表達的圖和表。例如，在第二單元“物質的性質”的“測試和記錄數據”（Test and Record Data）中，為了促使學生對實驗數據進行記錄和表達，教材設計呈現了一個記錄全班學生對不同材料的枕芯（橫坐標）的選擇人數（縱坐標）的簡易坐標圖供學生填寫。通過這類表征圖，教材很直觀地引入數學教育，這也是目前科學教育所提倡的科學、技術、工程和數學（STEM）教育的典型體現。

（三）組織型插圖

組織型插圖是用以描述兩個或者兩個以上元素之間的結構關系的插圖，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的結構功能。學生可以通過組織型插圖更加清晰地了解系統結構和教學內容的進程。在SD中出現的組織型插圖有以下兩種運用方式。

1. 呈現物質系統結構

通常來說，這種類型的插圖主要功能是便于呈現事物的各個組成部分之間的構成關系，以便學生更加理解一個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，讓學生了解自行車的坐墊、橡膠輪胎、金屬框架等的作用，通過組織型插圖將其逐一聯系起來，從而利于學生明白為什么這些材料會被選用制造自行車。

2. 演示自然現象變化

一般而言，這種類型的插圖主要是讓學生明白一個事物會發生哪些實質性的變化，從而加深對該事物的理解。以課程“物質是怎樣變化”中的科學概念“燃燒”為例，一共展示了三幅組織型插圖，讓學生可以清楚地看到木頭燃燒之前、燃燒過程中以及燃燒之后的變化，通過該圖的呈現，學生可以了解物質在燃燒前后的變化，從而對燃燒產生更加深刻的認識。

（四）解釋型插圖

解釋型插圖通常用來說明一個系統涉及的工作機制或原理。在實際的插圖應用中，可以是單幅或多幅人工制圖組合而成的復合圖。這類插圖可以幫助學習者系統地闡明變化、發展、生產等過程。通過圖示把復雜晦澀的原理文本信息轉化為具體化的圖形和圖像，加之適當簡練文字輔助完成科學現象和流程的展示。SD中解釋型插圖也有所運用，主要分布在“物質科學”和“地球科學”教學中，以下面兩種方式呈現。

1.現象圖

在課程“可恢復變化”的教學設計中，先讓學生自己進行猜想，檸檬水在冰箱里過夜會怎么樣？它是怎樣發生變化的？它是否會保持原來的狀態？之后用連續的三幅圖示呈現檸檬水在廚房室溫下的狀態，放入冰箱過夜后的狀態，從冰箱中拿出后過一段時間的狀態，檸檬水的物理狀態由液體變成固體又變回液體。由此，小學生能在直觀現象圖的輔助下理解可以恢復的變化就是“可逆變化”這一科學原理。

2.流程圖

關于科學流程的插圖一般是由幾幅圖組合而成，從而實現對某一科學原理或本質進行解釋說明。例如，在課程“地球上哪里有水”中的活動“尋找地下水”中，學生可以通過流程圖知道地球上的水從地面以水蒸氣進入空中，形成云層，然后遇冷凝結成雨水再返回地面，這個過程可以稱之為水循環。通過這種循環式的流程圖，學生可以了解到每一部分水的變化及去向，從而對水循環的流程有更加透徹的了解。

三、總結與啟示

（一）利用裝飾型插圖激發學生科學學習興趣

就插圖本身而言，其比文本更加直觀和形象，在科學教材中，學生往往會首先感受到插圖帶來的視覺傳達或引導，之后才會由插圖過渡到文本。裝飾型插圖雖然與文本內容無關，但是對于激發學生的學習興趣和動機有著文本難以達到的效果。SD的裝飾型插圖較多，占比大，重復出現，容易讓學生產生親近感，激發學習動機，加深對教材的喜愛。

我國2017年教科版小學科學教材中，用“U形磁鐵”“箭頭指向圓心”圖案作為“探索”“聚焦”欄目的引導，可以激發學生的學習興趣。此外，需要注意的是裝飾型插圖作為誘惑性細節，在教材中出現的頻率不宜過高，以免喧賓奪主，影響學生對必要性知識的學習。

（二）善用表征型插圖幫助學生更好地理解科學學科核心概念

美國《下一代科學標準》指出，學科核心概念是學科內非常重要的概念[5]。通過表征型插圖進行具體的、直觀的表達，有利于幫助學生在學習科學知識的過程中構建科學的思維模式，從而促進科學學科核心概念化難為易、化抽象為具體。

我國科學教材中表征型插圖的占比是較大的，可以繼續保持這種趨勢，并不斷提升這類圖片的制作水準，促進表征型插圖的科學概念學習輔助功能。

（三）利用組織型插圖和解釋型插圖培養學生的科學探究精神

激發學生的科學探究精神是科學課程的重要目標。組織型插圖可以鍛煉學生的解讀、歸納、探究能力，解釋型插圖可以幫助學生對某一科學原理或流程形成全面的認知。SD利用組織型插圖和解釋型插圖創設探究情境，這種方式不僅可以為學生提供探究線索，使其系統體驗科學探究過程，還可以使學生感受到科學的魅力，獲得對科學學習的滿足感。

我國科學教材可以多在探究活動中使用組織型插圖和解釋型插圖，幫助學生理解科學實驗的流程，體驗科學探究過程的嚴謹性，促使學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、手掌圖標、燈泡圖標等）、背景人物圖等;表征型插圖包括章節引導圖、實物照片、圖表等;組織型插圖包括結構圖、連續實驗過程圖等;解釋型插圖包括流程圖、工作原理圖等。

參考文獻：

[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.初中生有無插圖課文的眼動過程研究[J].心理科學，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.誘惑性細節及呈現位置和背景知識對大學生多媒體學習效果的影響[D].大連：遼寧師范大學，2009.

[5]熊國勇.美國《下一代科學標準》核心內容與特征分析[J].基礎教育，2016，13（2）：97-103.

編輯 朱婷婷 ? 校對 王亭亭