唐勁軍 張慧敏 張春婷

（廣西師范大學(xué)化學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，廣西桂林，541004）

插圖是教科書助讀系統(tǒng)的重要成分，具有輔助文字表達(dá)、美化教科書、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣等作用。《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在教材編寫建議部分指出化學(xué)教材要采用生動(dòng)多樣的呈現(xiàn)方式，“合理利用教材正文、活動(dòng)性欄目、資料性欄目、圖表等多種呈現(xiàn)方式，在學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法上給予學(xué)生指導(dǎo)和提示，促進(jìn)學(xué)生積極、主動(dòng)地學(xué)習(xí)”[1]，這體現(xiàn)了插圖在教材中的重要地位。人教版高中化學(xué)必修教材中的插圖是此次改版的重要內(nèi)容之一，分析教科書插圖設(shè)置上的變化，有助于加深對(duì)教材的理解，為插圖的教學(xué)應(yīng)用提供參考。因此，本文基于認(rèn)知心理學(xué)的雙重編碼理論，從插圖構(gòu)成的角度，利用雙重編碼法開展對(duì)新、舊人教版必修化學(xué)教材插圖設(shè)置的研究，為幫助教師理解新教材，落實(shí)“素養(yǎng)為本”的新課程教學(xué)提供參考。

一、插圖的功能及類型

插圖是教材內(nèi)容最直觀的部分，內(nèi)容豐富且表現(xiàn)形式多樣，當(dāng)前各科教科書都采用了圖文結(jié)合的內(nèi)容編制方式，豐富了知識(shí)的呈現(xiàn)方式，給師生帶來(lái)了更多美的視覺(jué)享受[2]。文字描述的模糊性易使學(xué)生產(chǎn)生迷思概念，通過(guò)配置插圖可將文字信息直觀化，使文字表述更加清晰，幫助學(xué)生準(zhǔn)確理解。正如邵洵美指出的“圖畫能走到文字所走不到的地方；或是文字所沒(méi)有走到的地方”[3]。目前學(xué)者普遍認(rèn)為教科書插圖具有裝飾、解釋、促進(jìn)和影響4種功能[4]。關(guān)于教科書插圖的分類，研究角度不同，其分類方法不同。有研究者根據(jù)插圖的圖畫形式將其分為肖像圖、漫畫圖、實(shí)物圖、示意圖等[5]；也有研究者根據(jù)插圖的內(nèi)容將插圖分為：實(shí)驗(yàn)裝置類插圖、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象類插圖、實(shí)物圖、操作示意圖、數(shù)據(jù)圖、原理圖、科學(xué)生活類插圖、結(jié)構(gòu)圖[6]。本文在已有研究的基礎(chǔ)上，從插圖的構(gòu)成角度進(jìn)行研究。

二、研究對(duì)象

教科書插圖分為帶編號(hào)的插圖和不帶編號(hào)的插圖，前者通常位于正文部分，用于輔助文字；后者則常位于章首或課后習(xí)題部分，用于啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)習(xí)或作為習(xí)題的一部分。帶編號(hào)的插圖主要由編號(hào)、圖名、圖片和圖注構(gòu)成，編號(hào)表示插圖在各章節(jié)的呈現(xiàn)順序；圖名是對(duì)圖片內(nèi)容的簡(jiǎn)要概述；圖片是插圖的主體，是插圖最直觀的部分；圖注指對(duì)圖片所呈現(xiàn)事物的某部分作解釋說(shuō)明的文字，一般是漢字、數(shù)字或化學(xué)符號(hào)。帶編號(hào)的插圖屬于教材的正文內(nèi)容，結(jié)構(gòu)完整，數(shù)量較多，與教學(xué)內(nèi)容聯(lián)系緊密，蘊(yùn)涵著豐富的教育功能。本文選取人民教育出版社2019年版的《普通高中教科書·化學(xué)（必修）》（以下簡(jiǎn)稱新教材）和2007年版的《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)（必修）》（以下簡(jiǎn)稱舊教材）中所有帶編號(hào)的插圖為研究對(duì)象。

三、理論基礎(chǔ)及研究方法

1.雙重編碼理論

加拿大心理學(xué)家阿倫·佩維奧認(rèn)為語(yǔ)言和非語(yǔ)言在信息加工過(guò)程具有同樣重要的作用，并在認(rèn)知理論的基礎(chǔ)上提出了雙重編碼理論（Dual-Coding Theory）。該理論認(rèn)為人腦中含有兩個(gè)認(rèn)知子系統(tǒng)，即以言語(yǔ)為代碼的語(yǔ)言表征系統(tǒng)和以表象為代碼的非語(yǔ)言表征系統(tǒng)。言語(yǔ)系統(tǒng)處理的是語(yǔ)言文字信息，而表象系統(tǒng)處理的是非語(yǔ)言文字信息（視覺(jué)信息）。這兩個(gè)系統(tǒng)相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，輸入到其中一個(gè)系統(tǒng)的信息，也可以被另外一個(gè)系統(tǒng)所儲(chǔ)存并表現(xiàn)，具體過(guò)程如圖1。該理論的核心觀點(diǎn)是同時(shí)以言語(yǔ)和視覺(jué)兩種形式呈現(xiàn)信息能夠增強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶。當(dāng)學(xué)習(xí)者同時(shí)用言語(yǔ)和表象兩種認(rèn)知系統(tǒng)表征相同材料時(shí)，大腦會(huì)在信息編碼的過(guò)程中建立言語(yǔ)表征和視覺(jué)表征的連接，從而增進(jìn)信息理解的準(zhǔn)確性，延長(zhǎng)信息保持時(shí)間[7-8]。因此，同時(shí)以視覺(jué)形式和言語(yǔ)形式呈現(xiàn)信息能夠增強(qiáng)記憶，促進(jìn)理解，降低單一信息處理通道的認(rèn)知負(fù)荷，加速思維過(guò)程。

圖1 視覺(jué)與文字學(xué)習(xí)的雙重編碼理論

教科書插圖主要由文字和圖片兩部分構(gòu)成，分別呈現(xiàn)了言語(yǔ)信息和視覺(jué)信息，兩種信息的組合能促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和記憶。以雙重編碼理論為基礎(chǔ)，分析化學(xué)教科書插圖蘊(yùn)涵的言語(yǔ)信息和視覺(jué)信息，可以全面理解教材中插圖的內(nèi)容和功能，為教學(xué)運(yùn)用提供參考。

2.研究方法

對(duì)教材插圖的構(gòu)成的編碼工作由2名研究者獨(dú)立完成，具體編碼方法見(jiàn)表1。W表示插圖的文字系統(tǒng)，文字系統(tǒng)是對(duì)圖片中事物的屬性或特征的描述，可分為定性描述和定量描述，分別用代碼W1、W2表示。定性描述不包含量化說(shuō)明的描述方式，往往能體現(xiàn)出事物的宏觀特征。例如，新教材中的圖2-1“鈉常常保存在石蠟油或煤油中”，其文字部分沒(méi)有量化表征，僅從定性的角度對(duì)鈉的保存條件作了說(shuō)明。定量描述包含具體的數(shù)量關(guān)系，是以數(shù)字說(shuō)明為主的描述方式，能使事物特征描述更加精確、客觀。如新教材中的圖2-19“1mol物質(zhì)的質(zhì)量及所含粒子數(shù)”，其文字部分運(yùn)用具體數(shù)字對(duì)物質(zhì)及其分子做了定量描述。P表示插圖的圖像系統(tǒng)，是插圖文字系統(tǒng)的描述對(duì)象。本文參考宋振韶等人的研究，將插圖的圖像系統(tǒng)分為實(shí)景圖和示意圖兩大類[8]，分別用P1、P2表示。實(shí)景圖為實(shí)物的照片，如新教材的圖2-19，圖片呈現(xiàn)裝有水的燒杯和鋁片，是實(shí)物的照片。示意圖是由線條繪制而成的真實(shí)事物的輪廓或抽象事物的模型，如新教材中的圖2-22，它用正方體的體積來(lái)表示標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積，正方體由線條構(gòu)成，并非實(shí)物照片，屬于示意圖。人物肖像圖是反映真實(shí)人物特征的簡(jiǎn)筆畫，并非真人的照片，歸于示意圖。

表1 教科書插圖構(gòu)成的編碼系統(tǒng)

由表1可知教科書插圖的編碼代碼有W1、W2、P1、P2，這 4種代碼的組合方式共有 9種：W1P1、W1P2、W2P1、W2P2、W1W2P1、W1W2P2、W1P1P2、W2P1P2、W1W2P1P2。利用插圖構(gòu)成編碼系統(tǒng)對(duì)新、舊人教版教材中所有帶編號(hào)的插圖進(jìn)行編碼統(tǒng)計(jì)，編碼示例見(jiàn)表2。

表2 新版教科書插圖編碼分析示例

續(xù)表2

四、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及一致性檢驗(yàn)

用Cohen’s kappa系數(shù)對(duì)2名研究者的統(tǒng)計(jì)結(jié)果作一致性檢驗(yàn)，在SPSS 22.0中輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可以看出，2名研究者對(duì)新、舊教材中插圖的編碼統(tǒng)計(jì)結(jié)果的kappa系數(shù)值均在0.9以上，表明統(tǒng)計(jì)結(jié)果一致性程度顯著。出現(xiàn)的少數(shù)編碼不一致之處，由另2名專家討論，達(dá)成共識(shí)后得到最終統(tǒng)計(jì)結(jié)果，見(jiàn)表4。

表3 2名研究者的一致性檢驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

表4 兩版教科書中各組合類型插圖的數(shù)量統(tǒng)計(jì)

五、教材插圖的比較分析

1.插圖的數(shù)量及編碼組合類型分析

分別對(duì)新、舊教材中的插圖進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)，新教材插圖總數(shù)為184幅，舊教材總數(shù)為159幅，新、舊教材插圖的構(gòu)成類型分別為8種、7種。新教材插圖的總數(shù)量和構(gòu)成類型數(shù)量均多于舊教材，說(shuō)明新教材設(shè)置了更多的插圖，且在插圖的構(gòu)成上有較大改進(jìn)，為學(xué)生的學(xué)習(xí)理解及落實(shí)素養(yǎng)為本的教學(xué)提供了豐富的素材，較好地體現(xiàn)了新課程理念。

對(duì)比新、舊教材中各編碼組合類型插圖的數(shù)量比例可以了解兩版教材的插圖設(shè)置取向，各編碼組合類型插圖的比例如圖2所示。可以看出，新教材增加了W1P1型、W2P2型、W1W2P1型插圖的比重，其中W2P2型是新增的一種插圖構(gòu)成類型，表明新教材插圖的設(shè)置更加注重簡(jiǎn)潔、生動(dòng)，符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)。如新教材中圖8-2為新增的W2P2型插圖，該圖運(yùn)用較多數(shù)字描述了生產(chǎn)1Kg鋁所消耗的各物質(zhì)的質(zhì)量，并通過(guò)示意圖簡(jiǎn)潔明了地呈現(xiàn)了生產(chǎn)1Kg鋁的物質(zhì)消耗及工業(yè)流程，有助于學(xué)生全面、深刻地理解鋁的生產(chǎn)。新教材中W1P2型插圖的比例低于舊教材，但在數(shù)量上卻略高于舊教材，兩版教材中其他編碼組合類型插圖的數(shù)量及所占比例無(wú)明顯差異。

圖2 新舊人教版化學(xué)必修教材中各編碼組合類型插圖的數(shù)量所占比例

2.插圖的文字系統(tǒng)分析

為了分析兩版教材插圖文字系統(tǒng)的特點(diǎn)，本文對(duì)兩版教材插圖的文字系統(tǒng)內(nèi)容進(jìn)行具體分析，以《硫及其化合物》課題中的插圖為例，具體分析見(jiàn)表5。相比舊教材，新教材插圖的文字描述更加完整，更能精準(zhǔn)對(duì)應(yīng)圖像，且描述言簡(jiǎn)意賅，具有時(shí)代性。

表5 教材插圖文字系統(tǒng)分析實(shí)例

對(duì)兩版教科書中含有P1和P2的插圖數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體如表6所示。由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，新教材中含實(shí)景圖的插圖明顯多于舊教材。實(shí)景圖來(lái)源于人們的日常生活，能夠體現(xiàn)化學(xué)與現(xiàn)代社會(huì)、技術(shù)、科學(xué)和環(huán)境的密切聯(lián)系，幫助學(xué)生體會(huì)化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值，提高學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力。有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任，體現(xiàn)了新教材的時(shí)代性特點(diǎn)。新、舊教材中含有示意圖的插圖數(shù)量基本一致，都能滿足教材知識(shí)內(nèi)容編排的需要，但新教材的示意圖數(shù)量占比略小于舊教材，這可能由新教材插圖的總量增加所致。示意圖是幫助學(xué)生理解抽象知識(shí)的工具，能夠促進(jìn)學(xué)生理解概念、原理，體現(xiàn)了宏微結(jié)合的學(xué)科思想。

表6 兩版教科書中含有P1和P2的插圖數(shù)量統(tǒng)計(jì)

3.插圖的圖像系統(tǒng)分析

將新、舊教材插圖圖像系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，示例見(jiàn)圖3，發(fā)現(xiàn)新教材圖像系統(tǒng)的設(shè)置更加清晰美觀，內(nèi)容更加鮮明。因而，新教材的插圖能提供更加直觀清晰的視覺(jué)信息，有利于學(xué)生閱讀，提高學(xué)習(xí)興趣。

圖3 新舊教材插圖的圖像系統(tǒng)對(duì)比

六、研究結(jié)論及教學(xué)建議

人教版高中化學(xué)必修新教材插圖的總數(shù)量及構(gòu)成類型數(shù)均多于舊教材，為教學(xué)提供了豐富的素材。從插圖的編碼組合類型看，新教材的W1P1型、W1P2型插圖的數(shù)量均多于舊教材，這更有利于創(chuàng)設(shè)真實(shí)的教學(xué)情境，幫助學(xué)生理解抽象的概念與原理；新教材新增的W1W2P1型插圖有利于學(xué)生從定性、定量角度全面理解學(xué)科知識(shí)。在插圖文字系統(tǒng)方面，新教材增大了定量描述的插圖比例，有利于培養(yǎng)學(xué)生的定量思維；新教材插圖的文字描述更加完整，更能精準(zhǔn)對(duì)應(yīng)圖像系統(tǒng)，且描述更加言簡(jiǎn)意賅，具有時(shí)代性。在圖像系統(tǒng)方面，新教材選用了更多數(shù)量的實(shí)景圖，更能體現(xiàn)化學(xué)與日常生活的密切聯(lián)系，有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任；新教材略增加了示意圖數(shù)量，示意圖簡(jiǎn)潔、直觀，能凸顯物質(zhì)的關(guān)鍵特征和物質(zhì)轉(zhuǎn)化的關(guān)系，建立微觀到宏觀層面的概念理解，有利于培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想等學(xué)科核心素養(yǎng)；新教材插圖的圖像系統(tǒng)更加清晰美觀，色調(diào)更鮮明、內(nèi)容更整潔，具有美感，有利于學(xué)生感受化學(xué)的學(xué)科美。

目前，多數(shù)教師對(duì)插圖的運(yùn)用限于其解釋功能，注重利用插圖幫助學(xué)生理解文本知識(shí)，忽視了插圖蘊(yùn)涵的觀念、情感等隱性價(jià)值的挖掘。為了能充分利用插圖落實(shí)“素養(yǎng)為本”的課堂教學(xué)，本文提出以下建議：首先，利用插圖聯(lián)系生產(chǎn)生活，凸顯化學(xué)學(xué)科價(jià)值。新教材中有大量的實(shí)景圖，利用這些插圖介紹化學(xué)與科技、生活、環(huán)境之間的緊密聯(lián)系，可以幫助學(xué)生加深對(duì)化學(xué)學(xué)科本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，使其理解化學(xué)學(xué)科價(jià)值。在教學(xué)中將插圖作為學(xué)習(xí)材料，組織學(xué)生開展課前閱讀、課中討論、課后總結(jié)等學(xué)習(xí)活動(dòng)，使插圖內(nèi)容服務(wù)于學(xué)生的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的同時(shí)，形成正確的價(jià)值觀念。其次，利用插圖的雙重信息，提高信息加工能力。插圖蘊(yùn)涵豐富的信息，教師可在教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生觀察、分析插圖的圖像系統(tǒng)和文字系統(tǒng)，通過(guò)插圖的雙重信息分析，訓(xùn)練學(xué)生的信息提取與加工能力。教師也可以利用插圖的文字內(nèi)容促進(jìn)學(xué)生從定性和定量角度理解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，提高學(xué)生的信息加工能力和語(yǔ)言表達(dá)能力，利用圖像系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的宏觀辨識(shí)能力和圖像表征能力。再次，利用插圖的示意功能，發(fā)展模型認(rèn)知能力。新教材增加了示意圖的比重，較多是關(guān)于物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)或反應(yīng)原理的插圖。教師可以利用物質(zhì)結(jié)構(gòu)與反應(yīng)的微觀示意圖幫助學(xué)生對(duì)物質(zhì)構(gòu)成、反應(yīng)原理內(nèi)容進(jìn)行建模學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，理解反應(yīng)的微觀過(guò)程，訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維，促進(jìn)學(xué)生模型認(rèn)知能力的發(fā)展。最后，挖掘插圖的美育功能，發(fā)展學(xué)生的審美能力。插圖是教材形象性和藝術(shù)性的集中體現(xiàn)，是培養(yǎng)學(xué)生審美能力的重要載體。教師可以在教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生欣賞理解課本中的實(shí)景圖、實(shí)驗(yàn)圖、示意圖，使其感受插圖的藝術(shù)美和科學(xué)美。例如，利用線條繪制而成的各種整潔美觀的示意圖，讓學(xué)生感受化學(xué)學(xué)科中的對(duì)稱美、簡(jiǎn)潔美；引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)裝置圖、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象圖，使其感受化學(xué)實(shí)驗(yàn)中精致、巧妙的科學(xué)魅力。

圖文結(jié)合是最好的學(xué)習(xí)方式，新教材設(shè)置了較多插圖，且在插圖構(gòu)成的設(shè)置上做了優(yōu)化，是實(shí)施“素養(yǎng)為本”課堂教學(xué)的重要工具，也是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的重要材料。教師可以借助插圖的文字與圖畫信息的雙重編碼，把握學(xué)生的視覺(jué)聽覺(jué)規(guī)律，圍繞化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，利用教科書中的插圖設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，將化學(xué)學(xué)科知識(shí)與科研、生產(chǎn)和生活緊密聯(lián)系起來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生思考、探究，促進(jìn)學(xué)生高效學(xué)習(xí)。此外，定量描述的文字有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維和科學(xué)態(tài)度，新、舊教材中定量描述文字的插圖偏少，未來(lái)編寫教科書時(shí)可以增設(shè)此類插圖，為培養(yǎng)學(xué)生的定量思維提供豐富的教學(xué)素材。