李秋燁 周少娜

摘? ?要：插圖是教材傳遞知識信息的重要組成部分。文章以“圓周運動”為例，對新舊人教版和粵教版高中物理教材的插圖設(shè)置進行縱向與橫向比較分析，從插圖的數(shù)量、內(nèi)容以及呈現(xiàn)形式三個維度分析四版教材的共性和差異，突出新版教材插圖的設(shè)計特點和教育意義，以期為高中物理教材的使用提供有價值的參考。

關(guān)鍵詞：高中物理教材;插圖;人教版;粵教版;比較分析

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2020）9-0019-5

教材是教學(xué)過程中承載信息的重要媒介，其結(jié)構(gòu)的編排和知識的表現(xiàn)形式等是新課程改革中的重要環(huán)節(jié)。物理教材中通常使用文字、插圖、物理學(xué)科中的數(shù)學(xué)語言來表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容。插圖作為教材內(nèi)容的重要組成部分，其功能和作用不可忽視。研究者認為，插圖具有激發(fā)情感、培養(yǎng)興趣、設(shè)置疑問、啟發(fā)思維以及培育品德等功能[1]。20世紀(jì)70年代，國外已經(jīng)開展有關(guān)教材插圖功能和效應(yīng)的研究。Duchastel和Waller等人認為，教材插圖具有吸引學(xué)生注意力的功能、解釋文字材料的功能以及影響學(xué)生情感態(tài)度的功能[2]。但不恰當(dāng)?shù)牟鍒D不僅不能發(fā)揮積極的作用，而且會對學(xué)生造成干擾[3]。物理教材中的插圖可以將文字內(nèi)容化繁為簡，能展示實物拓寬學(xué)生視野，能直觀地呈現(xiàn)物理量之間的關(guān)系，并具有培養(yǎng)興趣和審美的作用[4]。《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中提到“教材要恰當(dāng)處理版面和內(nèi)容的關(guān)系，力求全書圖文均衡、相得益彰”[5]。本文選取四個不同版本的高中物理教材，對其插圖進行定量統(tǒng)計和比較分析，以期為物理教師使用教材提供參考。

1? ? 研究對象

本文選取人民教育出版社2019年和2004年出版的普通高中《物理》必修二以及廣東教育出版社2019年和2004年出版的普通高中《物理》必修二（下文分別簡稱為“新人教版教材”“舊人教版教材”“新粵教版教材”“舊粵教版教材”）四個版本的教材，對“圓周運動”內(nèi)容的插圖進行對比分析。需要說明的是，舊人教版教材中“圓周運動”與“曲線運動”同屬于第五章，因此只選取舊人教版教材中與“圓周運動”相關(guān)的內(nèi)容進行分析。

2? ? 研究框架

本文從插圖的數(shù)量、內(nèi)容、形式三個方面對不同版本的教材進行比較，研究設(shè)計框架如圖1所示。

首先，對插圖進行定量分析。統(tǒng)計四版教材在“圓周運動”中所含插圖的數(shù)量，計算平均每頁使用插圖的數(shù)量。

其次，將插圖內(nèi)容分為生產(chǎn)生活類、科學(xué)技術(shù)類、史料類、實驗探究類及原理模擬類五個類別，計算其數(shù)量和比例。

再次，根據(jù)插圖形式將文中插圖分為實物照片、簡筆漫畫、示意圖三個類別。

最后，通過縱向與橫向的比較分析，找到四版教材的特點。

3? ? 對比和分析

3.1? ? 插圖數(shù)量和密度

分別對四版高中物理教材“圓周運動”中插圖素材的使用進行定量統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果繪制成表格，具體內(nèi)容見表1。

從表1可以得知，四版教材的插圖引用量有差異。舊人教版教材有35幅，新人教版教材有51幅，舊粵教版教材有39幅，新粵教版教材有61幅。

從縱向時間遷移上來看，兩個新版教材相比于兩個舊版教材章節(jié)篇幅更大，插圖引用數(shù)量也更多、更加密集。插圖及其所具有的生動形象的特點在一定程度上有利于學(xué)生理解知識，新版教材的編寫更加關(guān)注插圖的重要性。

從橫向不同版本來看，新粵教版教材和新人教版教材的章節(jié)篇幅較為接近，但新粵教版教材的插圖數(shù)量多于新人教版教材，平均每頁的插圖數(shù)量也多于新人教版教材。

3.2? ? 插圖的內(nèi)容

教材中每一幅插圖所要傳遞的信息是不同的，所涉及的領(lǐng)域也是不同的。根據(jù)插圖所涵蓋內(nèi)容的不同，筆者將插圖分為以下五類，對插圖進行分類統(tǒng)計和占比計算，見表2。

從縱向時間遷移上來看，新人教版和舊人教版教材中插圖的內(nèi)容總體結(jié)構(gòu)相似，大多數(shù)插圖都屬于原理模擬類。但各個領(lǐng)域插圖的比重有所變化，新人教版教材中各類插圖的數(shù)量差異沒有舊人教版教材突出，二者相比之下新版教材所涉及的原理模擬類插圖數(shù)量減少，生產(chǎn)生活類、科學(xué)技術(shù)類以及實驗探究類插圖的比重有所增加。

圖2是新人教版中新增的部分插圖，其中圖2（a）和圖2（b）是“圓周運動”新增的與實際生活相關(guān)的插圖，旋轉(zhuǎn)木馬和自行車的鏈條都是學(xué)生在生活中能看到的實物，教材利用插圖將物理與生活聯(lián)系起來，能加深學(xué)生對知識的理解和感悟，也能幫助學(xué)生將知識應(yīng)用于生活中;圖2（c）為向心力演示器，是《向心力》一節(jié)“實驗”欄目中所配的插圖。舊人教版教材在該欄目中選用的是一幅原理模擬類插圖，新人教版教材則增加了實驗儀器類插圖。圖2（d）是本章習(xí)題中所使用的科學(xué)家設(shè)想的環(huán)形空間站圖片，插圖內(nèi)容涉及航空航天的科學(xué)技術(shù)，有助于促使學(xué)生了解物理前沿和科技發(fā)展，拓寬學(xué)生的視野。

新粵教版教材和舊粵教版教材相比，新版教材插圖的內(nèi)容更加豐富。例如，在實驗領(lǐng)域中，新粵教版教材在編寫中設(shè)置更多與實驗探究、實驗儀器有關(guān)的插圖。在“探究向心力大小的影響因素”實驗中設(shè)置實驗示意圖引導(dǎo)學(xué)生利用空心筆桿和輕小物體等生活中的物品設(shè)計實驗進行探究，如圖3（a）所示。在完成“離心現(xiàn)象及其應(yīng)用”的學(xué)習(xí)之后，要求學(xué)生課后通過網(wǎng)絡(luò)的幫助自制小型甩干機，如圖3（b）所示。實驗是物理學(xué)的基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力是物理核心素養(yǎng)的重要組成部分，在教材中使用與實驗有關(guān)的插圖并滲透科學(xué)探究的思想，培養(yǎng)學(xué)生能觀察現(xiàn)象、設(shè)計實驗、實際操作等科學(xué)探究必備的素質(zhì)。

從粵教版教材和人教版教材的橫向比較來看，粵教版教材選用更多的生產(chǎn)生活類插圖，而人教版教材更多地選用原理模擬類插圖;同時，新舊粵教版教材在《勻速圓周運動》一節(jié)均選用了史料類插圖，而新舊人教版教材在本章中均未使用史料類插圖。圖4是舊粵教版教材“資料活頁”欄目中的插圖，兩幅插圖向?qū)W生呈現(xiàn)了明代的牛力齒輪翻車和漢代的紡車，插圖中古老的齒輪傳動和皮帶傳動，既與所學(xué)知識相聯(lián)系，又體現(xiàn)出古時人們能在實踐中發(fā)揮自己的聰明才智。

綜上所述，兩個新版教材的插圖內(nèi)容所分布的領(lǐng)域比舊版教材稍顯均衡。隨著時間的遷移，教材的編寫逐漸重視豐富插圖的內(nèi)容，增加各類領(lǐng)域插圖的設(shè)置。人教版教材和粵教版教材相比也各有特點，人教版教材在本章中大量使用原理模型圖、模擬示意圖，這類插圖能增強學(xué)生對較難的物理概念或原理的理解與掌握[6]。粵教版教材則更加重視對生產(chǎn)生活類插圖的使用，注重教材聯(lián)系生產(chǎn)生活，更能體現(xiàn)時代特征。

3.3? ? 插圖的形式

隨著社會的不斷發(fā)展，可以發(fā)現(xiàn)教材中插圖的呈現(xiàn)方式豐富多樣。不同類型的插圖可以帶給學(xué)生不同的視覺效果和情感體驗，有助于拉近學(xué)生和教材之間的距離，從而維持其身心愉悅的學(xué)習(xí)狀態(tài)，也相應(yīng)地會影響教學(xué)的效果[7]。本文將插圖粗略地分為三類：實物照片、示意圖、簡筆漫畫。統(tǒng)計四版教材使用不同類型插圖的數(shù)量見表3。

從表3可以看到，四個版本教材在插圖的表現(xiàn)形式上都涵蓋了上述三種類型，但不同類型的插圖在數(shù)量分布上有所不同。例如，舊人教版教材在本章節(jié)15頁的篇幅中僅使用了1幅實物照片，簡筆漫畫的使用比例達65.7%。橫向上， 新版教材中無論是人教版還是粵教版都增加了實物照片的比重，減少了簡筆漫畫的數(shù)量。在《向心加速度》一節(jié)關(guān)于天體運動受力情況的欄目中，相比舊人教版教材中地球圍繞太陽運動的簡筆漫畫[如圖5（a）所示]，新人教版教材則使用天宮二號圍繞地球運行的實物照片[如圖5（b）所示]。圖5（c）和圖5（d）分別為舊人教版教材和新人教版教材在《生活中的圓周運動》一節(jié)的“離心運動”知識點中所使用的插圖。舊人教版教材使用漫畫的形式呈現(xiàn)洗衣機的脫水桶，而新人教版教材則將此圖替換成實物照片，插圖內(nèi)容為醫(yī)務(wù)人員用于分離血液的離心機。新粵教版教材也作出類似的調(diào)整，例如，在《生活中的圓周運動》一節(jié)的“資料活頁”欄目中，舊版教材的彎道跑步漫畫圖替換為新版教材的真人照片。

通過對比分析，教材中的插圖逐漸偏向于采用實物照片的形式來呈現(xiàn)。真實的實物照片色彩豐富、生動形象，更符合學(xué)生真實生活的感受，進而能為學(xué)生構(gòu)建一個貼近生活的物理情境，幫助學(xué)生更好地理解教學(xué)中的知識點，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣。

4? ? 教材的特點及教學(xué)啟示

通過對四版教材插圖的比較分析，從中挖掘彼此的共性和差異，對四版高中物理教材插圖的特點進行歸納，總結(jié)目前教材中引用插圖的特點以及教學(xué)的啟示。

4.1? ? 豐富插圖種類，合理利用插圖

教材插圖具有許多潛在功能，合理增加教材插圖的數(shù)量，有利于學(xué)生理解物理概念、構(gòu)建物理思維、解決實際問題[8]。從舊版教材到新版教材，插圖素材的數(shù)量不斷增多，插圖內(nèi)容不斷豐富。作為物理教材內(nèi)容的組成部分，插圖的功能不可小覷，一些想要表達的內(nèi)容用文字難以描述，但也許用一幅有趣的插圖就能讓學(xué)生獲得更加深刻的理解。心理學(xué)家Paivio的雙重編碼理論提出，人的大腦中有兩個獨立卻又聯(lián)系的認知加工系統(tǒng)，一個以語言為基礎(chǔ)的加工系統(tǒng)用于對語言的處理，一個以非語言為基礎(chǔ)的加工系統(tǒng)則用于對非語詞事物、事件映象的表征與處理。人的視覺表象比較發(fā)達，他們可以由有關(guān)刺激而激活。一些離散的材料由于有了意義上的聯(lián)系而被組織起來，使記憶變得相對容易[9]。Paivio的實驗也表明人們對非語言代碼的記憶比語言代碼更有效[10]。因此，教師在課堂中應(yīng)當(dāng)結(jié)合與所學(xué)知識相關(guān)的插圖進行教學(xué)，挖掘插圖的教育功能，豐富教學(xué)過程，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

4.2? ? 結(jié)合日常實際，注重生產(chǎn)生活

從上文討論中可知，教材插圖的呈現(xiàn)方式逐漸傾向于選擇實物照片，兩個新版教材中實物照片插圖的比重明顯增加。可見，教材的編寫更加注重日常實際，有助于豐富學(xué)生的感性認識，開闊學(xué)生的眼界。另外，教材越來越重視知識與生活的聯(lián)系。插圖內(nèi)容上，從舊人教版教材的6幅生活類插圖到新粵教版教材的28幅生活類插圖，可以看到無論是課題的引入、實例的舉證，還是知識的應(yīng)用都會使用與生活息息相關(guān)的插圖。新版教材的變化也為教師的教學(xué)指明方向，需要教師立足于基礎(chǔ)，密切聯(lián)系生活實際和社會熱點來設(shè)計教學(xué)，以此將學(xué)生已有的生活經(jīng)歷與課堂學(xué)習(xí)相結(jié)合，喚起學(xué)生的認同感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生從物理的視角去了解與科學(xué)技術(shù)和社會生活方面有關(guān)的問題，逐漸學(xué)會利用知識解決問題，充分體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念。

4.3? ? 構(gòu)建物理模型，減少認知負荷

分析物理情境的示意圖和揭示物理規(guī)律的原理圖都能有助于學(xué)生更好地理解知識內(nèi)容，分析物理問題。兩本人教版教材在編制中引用大量的原理模型圖，粵教版教材中模擬示意圖的數(shù)量比重僅次于生活類插圖。這一類插圖能增強學(xué)生對較難的物理概念和原理的掌握，物理模型的建構(gòu)能幫助學(xué)生有效地學(xué)習(xí)物理規(guī)律和物理公式。建構(gòu)物理模型是物理學(xué)科核心素養(yǎng)中科學(xué)思維的關(guān)鍵要素之一，在講解較為復(fù)雜的知識的過程中可以適當(dāng)?shù)乩迷砟M圖和示意圖輔助教學(xué)，滲透物理模型建構(gòu)的思想，對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維也具有重要的作用。

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（欄目編輯? ? 劉? ?榮）