小學數學教科書插圖的比較分析與優化策略

【摘 要】插圖是教科書的重要組成部分，對學生知識學習和價值觀的形成具有重要作用。文章以插圖引導語的互動性，以及插圖的準確性、聯系性、現實性、簡潔性等五個維度構建教科書插圖分析框架，對人教版、北師大版、蘇教版、西南師大版四個版本小學四年級數學教科書中的插圖進行比較分析，發現插圖的準確性和聯系性表現較好，但插圖引導語的互動性尚需優化、插圖現實性體現不足、插圖簡潔性有待重視。未來需要進一步發揮插圖的解釋和調動功能，強化引導語的互動性；注重插圖的“數學味”和“數字化”，增強插圖的現實性；優化選材和設計，提升插圖的簡潔性。

【關鍵詞】小學數學教科書 插圖 比較分析 優化策略

【中圖分類號】G623.5" " 【文獻標識碼】A" 【文章編號】1002-3275（2024）15-37-06

一、問題提出

教科書建設體現國家意志，是基礎教育的重要工程。隨著《義務教育數學課程標準（2022年版）》的頒布，數學教科書的修訂已經啟動，開展插圖研究可為新版教科書插圖編制提供重要參考和有力支撐。插圖作為教科書中非文本元素的集合，是對文字系統的補充［1］，對學生學習具有注意、情感、認知、補償功能［2］。以小學數學教科書為例，就注意功能而言，插圖的圖像和顏色容易吸引學生的注意力，并引導其關注相關圖文信息；就情感功能而言，插圖能夠拉近學生與數學文本內容之間的心理距離，更容易激發學生的探究興趣；就認知功能而言，小學生在數學學習中主要以形象思維為主，插圖可化抽象為直觀具體，或通過圖像創設的情境來幫助學生發現問題、提出問題、分析問題、解決問題；就補償功能而言，對數學閱讀有障礙或空間想象能力較弱的學生，插圖可以輔助其理解文本信息。要想發揮插圖的促學作用，插圖引導語的互動性，以及插圖的準確性、聯系性、現實性、簡潔性尤為重要。［3］但從這些角度分析插圖促學作用的研究還比較缺乏，因此本研究選取四個版本的小學四年級數學教科書的插圖，借鑒已有研究構建分析框架，對這四個版本教科書插圖引導語的互動性，以及插圖的準確性、聯系性、現實性、簡潔性進行分析，從而管窺教科書插圖的現狀與問題，并提出優化策略，以為進一步發揮插圖的促學作用，提高我國小學數學教科書插圖編制質量提供參考。

二、研究設計

（一）研究對象

本研究以人教版、蘇教版、北師大版、西南師大（西南大學）版四年級的數學教科書插圖為研究對象。就選擇的年級而言，選擇四年級作為研究對象，是因為這一階段是學生數學思維發展的關鍵時期，學生的思維開始由具體形象思維向抽象邏輯思維轉變，關注這一年級的教科書更有助于學生實現思維過渡。［4］同時，在國際大型教育研究項目中（例如PISA、TIMSS），四年級也是小學階段的代表性年級。就選擇的版本而言，本研究選取2022年審定通過的人教版以及2013年審定通過的蘇教版、北師大版、西南師大版共四個版本數學教科書。為保證內容可比性，只選取四個版本教科書中四年級共有的內容。

（二）分析框架

本研究的插圖分析框架（見表1）借鑒了Slough等人開發的圖像分析協定工具［5］與Kim構建的數學教科書插圖分析框架［6］。插圖一般由引導語（含標題）和圖像構成。從促學作用出發，一方面，插圖引導語的分析借鑒了圖像分析協定工具中的標題分類編碼，將引導語的互動性分為四個等級。另一方面，插圖圖像分析的維度借鑒了數學教科書插圖分析框架，包括插圖的準確性、聯系性、現實性、簡潔性四個維度。

（三）資料整理與分析

經分析，共整理出插圖1387幅，其中人教版358幅、蘇教版357幅、北師大版340幅、西南師大版332幅。為保證編碼分析質量，由兩位編碼者從1387幅插圖中選取416幅（占30%）插圖進行獨立編碼，計算出兩位編碼者對所有插圖的獨立編碼在五個維度上的Kappa系數分別為0.969、0.882、0.916、0.926、0.969。各維度的Kappa系數均在0.8以上，表明編碼一致性較好，可信度高。接著，運用表格工具軟件對1387幅插圖進行分類統計。

三、小學數學教科書插圖的比較分析結果

從四個版本教科書插圖引導語的互動性，以及插圖的準確性、聯系性、現實性、簡潔性等五個維度進行分析，得到以下結果。

（一）插圖引導語的互動性尚需優化

對四個版本教科書插圖引導語的互動性類別占比情況進行統計（見表2），四個版本教科書的參與性引導語、描述性引導語、識別性引導語、無引導語的插圖平均占比分別為52.21%、32.86%、4.43%、10.51%。

由表2統計結果可知，蘇教版和西南師大版教科書插圖的無引導語類別占比較高（分別為19.89%和10.84%），且參與性引導語占比相對較低（分別為47.90%和46.39%）。

具體來看，教科書插圖引導語的互動性較低是因為有相當數量表征功能的插圖存在。該類插圖本身不含數學信息，在教科書中的作用是為了展示文本中提到的人或物等背景元素，以激發學生的相關生活經驗或彌補學生生活經驗的不足。［7］例如蘇教版四年級下冊“三位數乘兩位數”章節有一幅插圖如圖1所示。該插圖意在呈現圖中文本內容的情景，幫助學生感受和諧號列車行駛的速度，這類插圖目的是激活或彌補學生的生活經驗，不需要引導語。

還有大量插圖意在向學生展示計算過程或插圖中蘊含解決問題的信息，需要加入引導語或者修改引導語的類型。例如北師大版四年級上冊“除法”章節中有一幅插圖（見圖2）的引導語為“秋游”，只是簡明概括了該圖的情景背景，屬于識別性引導語。該引導語與插圖內部的數學元素沒有產生關聯，如果能改為參與性引導語，可以更好地激發學生參與數學學習。

（二）插圖準確性整體較好

對四個版本教科書插圖準確性類別占比進行統計（見表3），發現四個版本教科書插圖準確性整體較好。插圖屬于完全準確類別、比較準確類別、不準確類別、無數學概念類別的平均占比分別為84.13%、2.02%、0.00%、13.85%。

由表3可知，四個版本教科書的插圖完全準確類別的平均占比最高，且不存在不準確類別的插圖，在準確性維度上整體表現較好。無數學概念的插圖，是不包含數學元素起表征功能的情景圖片或照片，例如蘇教版四年級下冊“認識多位數”章節中的一組插圖（見圖3）意在為學生展現工業產品生產的現實場景。根據分析框架，該組插圖中并未呈現文本中的相關數學信息，因此屬于不準確類別中的無數學概念類插圖。

（三）插圖聯系性表現優異

對四個版本教科書插圖聯系性類別占比進行統計（見表4），四個版本教科書完整數學信息聯系類別、部分數學信息聯系類別、情境信息聯系類別、完全無關類別插圖的平均占比分別為84.92%、1.38%、13.71%、0.00%。在插圖聯系性上總體表現優異。

（四）插圖現實性體現不足

對四個版本教科書插圖的現實性類別占比進行統計（見表5），四個版本教科書數學現實類別、情境現實類別、無現實類別的插圖平均占比分別為7.16%、7.62%、85.22%。

由表5可知，四個版本教科書無現實類別插圖占比很高，而數學現實類別插圖總體占比低，可見在加強插圖現實性上還有較大的空間。具體來看，首先，就人教版與蘇教版教科書在數與代數領域的插圖而言，與現實生活情景相關的插圖中具有現實性的照片類插圖使用較少，因此插圖的無現實比例高。其次，四個版本教科書在圖形與幾何領域均使用了較多幾何圖形類插圖，如單獨出現的線、三角形，此類插圖也會增加無現實插圖的比例。最后，四個版本教科書在統計與概率領域存在較多的表格類插圖，該類插圖沒有現實元素。

（五）插圖簡潔性有待重視

對四個版本教科書插圖的簡潔性類別占比進行統計（見表6），四個版本教科書十分簡潔類別、簡潔類別、有干擾類別的插圖平均占比分別為72.24%、25.10%、2.66%。

由表6可知，四個版本教科書中均存在有干擾元素的插圖，占比在2.11%到2.94%之間，這一比例相對較低，且其中大部分是呈現背景信息的插圖，這些插圖不可避免存在分散注意力的元素，而需要重點關注的是少量存在干擾學生識別插圖中數學元素的插圖。例如北師大版四年級上冊“線與角”章節中一幅有干擾類別的插圖（見圖4），其意在展現海平面線，幫助學生抽象出直線的數學概念，但此插圖內部其他元素的干擾性較強，如陽光和云彩容易轉移學生的注意力，使學生注意力偏離海平面線，從而干擾學生直線概念的生成。

四、小學數學教科書插圖的優化策略

《全國中小學教材審定委員會工作章程》中明確規定：教材要遵循照片、地圖、插圖和圖表要和教材內容緊密配合等原則。［8］這些要求與本文插圖的準確性和聯系性維度一致，而上述研究結果表明四個版本教科書的插圖在這兩個維度上整體表現優異，說明教科書編寫遵循了章程的有關規定。而在插圖引導語的互動性，以及插圖的現實性、簡潔性上還有提升空間，因此提出以下優化策略。

（一）發揮插圖的解釋和調動功能，強化引導語的互動性

一方面，可以增添描述性引導語來說明插圖包含的數學主題或描繪的情景，特別是在難點和重點內容板塊。例如西南師大版四年級上冊“萬以上數的認識”章節的其中一幅插圖（見圖5）和蘇教版“運算律”章節的其中一幅插圖（見圖6）可分別作以下改進：圖5可添加“為了計算便捷，人們發明了計算器”或“在進行復雜計算時，計算器是我們的好幫手”；圖6可添加“下圖是學校運動會上男女生參加不同體育項目的人數”。這些描述性引導語可以讓學生快速把握插圖中的數學信息，或幫助學生快速理解問題情境。

另一方面，可增加激發學生數學思考的參與性引導語。要想讓插圖提高學生的學習效果，最直接有效的方法就是在學習材料中添加特定的指令和任務。［9］以提問或任務的形式展現引導語，利用前置問題或任務驅動學生理解插圖和文本，能夠培養學生的數學問題解決能力和數學問題提出能力。例如蘇教版四年級上冊“兩、三位數除以兩位數”章節其中一幅插圖如圖7所示。如果此插圖指向學生問題解決能力的培養，可增加像“老師的900元可以買些什么呢？”這類參與性引導語，用開放式的提問引導學生解決問題，然后根據學生的解題思路開展教學。如果此插圖指向學生問題提出能力的培養，該插圖的引導語可設計為“觀察下圖，盡可能提出相關的數學問題”。

（二）注重插圖的“數學味”和“數字化”，增強插圖的現實性

一方面，增加蘊含數學信息的現實情景或實物照片插圖，為插圖增加“數學味”。現實感較強的插圖可以為學生營造具有真實感的問題情境，在插圖中合理呈現數學元素，可加強數學和生活的聯系。例如人教版四年級下冊“運算律”章節加法運算律內容中的一幅插圖（見圖8）為旅行者騎行的情景圖，其既沒有現實的事物，也未呈現與文本中數學內容相關的信息。因此，可以將該情景插圖替換為帶有騎行里程數據的現實照片，從而更好地幫助學生融入真實的問題情境。

另一方面，充分利用現代教育技術手段，建立數字化插圖資源庫。一是實現二維平面插圖向三維立體插圖的轉化。例如學生在學習三視圖時，可通過信息技術展現不同形態的真實物體，讓學生模擬操作轉動不同視角下的物體，以增強真實體驗。二是以連續圖更好地展示實物物體運動變化過程，克服紙質教科書中插圖不能充分展示物體動態變化過程的弊端。例如學生在學習旋轉現象時，可以在多媒體設備上呈現鐘表指針的旋轉過程，動靜結合的呈現方式有助于讓學生結合現實情境發現旋轉的三要素，即旋轉中心、旋轉方向、旋轉角度。三是打破紙質教科書中插圖的數量和類型的限制，展現多樣化的現實模型，滿足不同地區學生的學習需求。例如學生在學習分數概念時，可以展現切分雞蛋灌餅的場景，也可以展現切分馕的場景，或者是平均切分其他地方特色食物的場景。

（三）優化選材和設計，提升插圖的簡潔性

一方面，插圖選材應盡量選擇數學元素突出的圖片，盡量排除其他無關元素。例如蘇教版四年級下冊“三角形、平行四邊形和梯形”章節中，在“你知道嗎”板塊有一組圖意在展現三角形具有穩定性這一性質，其中一幅圖如圖9所示。該圖以輸電線路的塔架為背景，其內部包含較多圖形形狀，且梯形元素更為突出，容易對學生的認知產生干擾，學生在觀察該圖后可能會誤認為梯形也具有與三角形相似的穩定性。因此，該插圖可以替換為更能直接凸顯三角形具有穩定性的相關插圖，如相機拍攝時使用的三腳架、起重機的三角形吊臂等。

另一方面，在插圖設計時，要凸顯數學元素，特別是現實性要求較高的插圖，此類插圖往往包含的元素較多，且部分背景信息較難去除，應盡可能將圖中所包含的數學元素通過描線、巧用顏色等方式進行標注，進而凸顯數學元素。例如人教版四年級上冊“公頃和平方千米”章節中，在介紹“1公頃”這一面積單位時呈現插圖如圖10所示。首先，為更好地幫助學生建構起“400米跑道圍起來的部分的面積大約是1公頃”的認識，選用一張400米跑道運動場的俯視圖更為直觀。其次，巧用有顏色的線條將跑道邊緣勾勒出來，可避免運動場內的多條跑道給學生帶來認知困惑。這樣的設計處理可以平衡插圖的簡潔性和現實性。

五、結語

本文從插圖促學功能出發，分析了四個版本小學四年級數學教科書插圖引導語的互動性，以及插圖的準確性、聯系性、現實性、簡潔性五個方面的情況，對這些結果應辯證地加以解讀。首先，要在教與學視角下綜合考量插圖的作用，不能孤立強調某特性而忽視其在教與學中的合理性。例如為培養學生的建模意識，插圖可選用真實照片以增強現實性，這些插圖通常會包含無關元素從而降低了簡潔性，但從創設現實情境發展學生建模意識的角度而言，這樣的處理是合理的。其次，不能放大插圖的功能，數學學習需逐步走向抽象，學生應深入思考插圖與符號的內在聯系［10］，學會用數學的眼光、思維、語言解讀插圖。最后，重視教師的插圖使用指導，引導教師充分認識、準確把握、切實發揮插圖的教育功能，并開發適合學生的插圖，實現以圖促學的目標。

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