利用插圖培養(yǎng)學(xué)生探究思維的小學(xué)科學(xué)教學(xué)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(xué)的重要角色。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，許多動植物結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)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(xiàn)探究過程，能讓學(xué)生深入地了解實(shí)驗(yàn)探究過程，因此，在教學(xué)中需要結(jié)合插圖為學(xué)生直觀生動地展示科學(xué)知識和原理。基于此，本文以小學(xué)科學(xué)教科版教科書插圖為媒介，就有效開展小學(xué)科學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)教學(xué)進(jìn)行初步研究。

【關(guān)鍵詞】插圖;小學(xué)科學(xué);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(xué)的重要角色。美國心理學(xué)家邁耶提出，為促進(jìn)對課文理解而先于課文呈現(xiàn)前的材料，即圖形先行組織者，不僅能啟動學(xué)生原有的經(jīng)驗(yàn)，還可以與即將學(xué)習(xí)的課文相聯(lián)系。研究指出，教科書中的插圖可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生的記憶效率，進(jìn)而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

根據(jù)《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，小學(xué)科學(xué)課程是一門以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)為宗旨的核心課程，并以科學(xué)探究為最為重要的學(xué)習(xí)方式，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力。因此在科學(xué)教學(xué)中往往會通過讓學(xué)生通過思考討論、動手實(shí)踐的方式讓學(xué)生逐步掌握科學(xué)探究的過程與方法，并建立起基本的科學(xué)探究框架。但對于現(xiàn)處于以直觀思維為主的小學(xué)生而言，許多動植物結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過程等僅憑口頭或文字描述效果往往并不理想，無法達(dá)到科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的目的。而教科書插圖能夠直觀、具體地再現(xiàn)探究過程，能讓學(xué)生深入地了解實(shí)驗(yàn)探究過程，因此，在教學(xué)中需要結(jié)合插圖為學(xué)生直觀生動地展示科學(xué)知識和原理。基于此，本文以小學(xué)科學(xué)教科版三至六年級教科書插圖（圖1-7）為研究對象，以科學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)為切入點(diǎn)，就如何有效開展教學(xué)進(jìn)行初步研究。

一、看圖引發(fā)疑惑，提出問題

陶行知先生說過：“發(fā)明千千萬，起點(diǎn)是一問。”當(dāng)今社會飛速發(fā)展，許多利于人們生活的發(fā)明被創(chuàng)造出來，但這些都不是憑空而來，它們的起點(diǎn)都是從發(fā)現(xiàn)和提出問題開始。同時，發(fā)現(xiàn)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(chuàng)新的體現(xiàn)，因此，發(fā)現(xiàn)問題在科學(xué)發(fā)明和探究實(shí)驗(yàn)中起到奠基作用。基于此，讓學(xué)生學(xué)會發(fā)現(xiàn)和提出問題是小學(xué)科學(xué)教學(xué)的重要任務(wù)，也是探究性課堂教學(xué)中一線教師應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的教學(xué)目標(biāo)。教科書插圖的可視化使教師更容易根據(jù)教科書插圖的內(nèi)容創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生將注意力轉(zhuǎn)移至關(guān)鍵點(diǎn)上，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)和提出問題，不僅能激發(fā)學(xué)生的興趣，還能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

如，四年級下冊第一單元“電”，教科書通過借助導(dǎo)線、燈泡、電池等電器元件和許多有趣的探究活動，幫助學(xué)生建立有關(guān)電的初步概念。在第四小節(jié)中教師可通過整合插圖（圖1）引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)會連接電路的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究電路故障的原因，并且讓學(xué)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(dǎo)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(shù)學(xué)生根據(jù)電路的組成部分回答出“是”的答案。有部分同學(xué)會回答“不是，因?yàn)閳D中的燈泡沒有亮”，此時，個別同學(xué)會提出問題“如果這是個完整的電路，并且開關(guān)已經(jīng)閉合了，為什么小燈泡依然不亮呢？”這一疑惑正好能夠引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，引導(dǎo)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(jīng)導(dǎo)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(fā)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(fā)光。再者，教師繼續(xù)深入“電路中那一部分出故障使電流中斷呢？”學(xué)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(xué)使學(xué)生經(jīng)歷頭腦風(fēng)暴并提出問題的過程，利用插圖和學(xué)生的原有經(jīng)驗(yàn)發(fā)生沖突，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)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(jì)劃

制訂計(jì)劃是科學(xué)探究學(xué)習(xí)中必經(jīng)的一個過程。學(xué)生在“動手”前先“動腦”，在腦海中擬定實(shí)驗(yàn)流程中一系列如“做什么、怎樣做、為什么”等問題逐一浮現(xiàn)，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(xué)，因此制訂計(jì)劃是探究活動中的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)。

在制訂計(jì)劃這一步驟中，培養(yǎng)學(xué)生控制變量的意識顯得尤為重要。設(shè)計(jì)單一變量實(shí)驗(yàn)的思想滲透在往后的中學(xué)理科科目的學(xué)習(xí)，其重要性在小學(xué)科學(xué)探究活動中得到初步的體現(xiàn)。在三年級上冊第四單元“水和空氣”第三小節(jié)“誰流的更快一些”中，學(xué)生基于上一課時“水和食用油的比較”的基礎(chǔ)上加深對流動這個液體基本屬性的認(rèn)識，并且設(shè)計(jì)“公平實(shí)驗(yàn)”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(jìn)行教學(xué)。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(shè)計(jì)一個比賽證明水流動得快一些呢？”有部分學(xué)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(dǎo)學(xué)生思考：“像這樣從瓶子或杯子倒出來的三種液體的粗細(xì)程度一樣嗎？這樣的比賽是否公平？我們的比賽是否應(yīng)該公平一些呢？”學(xué)生紛紛表示設(shè)計(jì)的比賽應(yīng)該公平。此時，教師繼續(xù)引導(dǎo)：“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(xué)生閱讀書本圖C后會回答：“傾斜紙板讓液體留下來。”接著教師進(jìn)一步提問：“如何使流動比賽更加公平？”大部分學(xué)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(xué)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(yīng)引導(dǎo)學(xué)生知道小孔大小應(yīng)該保持一致。在這一個教學(xué)環(huán)節(jié)教師鼓勵學(xué)生想出多種比賽方法，讓學(xué)生相互交流，并且對比賽規(guī)則進(jìn)行質(zhì)疑。教科書利用文字和插圖將“控制單一變量”的思想轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼮楹唵巍⒅苯印⑷菀妆唤邮艿摹肮奖荣悺保源俗寣W(xué)生理解公平實(shí)驗(yàn)，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(shí)施計(jì)劃

根據(jù)小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施計(jì)劃包括觀察、實(shí)驗(yàn)和制作，并可根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容安排實(shí)驗(yàn)活動。

觀察是人們認(rèn)識世界、獲取知識的一個重要途徑，是科學(xué)研究的重要方法，也是小學(xué)階段學(xué)生進(jìn)入探究活動的“入口”。觀察并不是單純用眼睛看，其實(shí)際上是有目的、有計(jì)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(dǎo)學(xué)生對植物的觀察，以第一小節(jié)和第二小節(jié)為例，對其中的插圖（圖3）進(jìn)行整合。首先展示圖A，引導(dǎo)學(xué)生在圖中看大樹并說出看到什么，學(xué)生憑借生活經(jīng)驗(yàn)，會說出樹枝、葉子等植物結(jié)構(gòu)。由于學(xué)生無目的地進(jìn)行觀察和思考，因此教師應(yīng)即刻抓住學(xué)生的思維“空缺”，并展示圖B引導(dǎo)學(xué)生回憶在真正的大樹前所觀察到的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，還有一些樹瘤、小動物、其他的植物等。以此為契機(jī)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入更仔細(xì)的觀察和思考：再走近一點(diǎn)看看，是不是能看到更多內(nèi)容呢？接著利用圖C引導(dǎo)學(xué)生學(xué)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(jié)果繪制或填寫于圖D。三年級是學(xué)生進(jìn)一步使用更多樣的科學(xué)探究方法進(jìn)行學(xué)習(xí)，尤其以觀察為主。在上述的“觀察植物”的教學(xué)過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生借助插圖一步步走進(jìn)植物的世界，挖掘每一幅插圖所蘊(yùn)含的需要科學(xué)信息，初步進(jìn)入由整體到部分、由無目的到有目的的觀察學(xué)習(xí)過程。

圖3 觀察植物

（A：植物外觀插圖 B：植物細(xì)節(jié)插圖 C：討論插圖 D：觀察記錄插圖）

實(shí)驗(yàn)是基于計(jì)劃的基礎(chǔ)之上利用適當(dāng)?shù)墓ぞ摺x器作用于實(shí)驗(yàn)對象，并獲得數(shù)據(jù)或現(xiàn)象，對猜測進(jìn)行驗(yàn)證的過程。在這個階段的活動中，學(xué)生通過各種器官協(xié)調(diào)親身體驗(yàn)科學(xué)探究活動獲取知識，并能有效地培養(yǎng)學(xué)生的動手動腦能力，因此為探究活動的核心階段。（下轉(zhuǎn)第17版）? ? ? ? ? ? ? ?（上接第16版）而此過程常列有較為詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方法和步驟，這些文字描述往往篇幅較長，尤其對于較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)而言，學(xué)生閱讀完實(shí)驗(yàn)步驟后也許對于整個實(shí)驗(yàn)流程并不理解，因此言語呈現(xiàn)形式的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)步驟旁配有插圖，或僅有插圖省去文字，直觀性強(qiáng)，生動形象，又可以分解在實(shí)驗(yàn)中連續(xù)的過程，這樣能夠使學(xué)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(jié)中重點(diǎn)探究外力作用引起的地表變化，包括風(fēng)化作用、侵蝕和沉積作用，每一小節(jié)都配有實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)以文字描述的表達(dá)形式過于復(fù)雜和繁瑣，如第五小節(jié)“雨如何影響土地”活動的實(shí)驗(yàn)步驟（圖4，A）等，因此教師應(yīng)該結(jié)合書本的插圖，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合插圖的信息和文字的描述，自主獲取和理解實(shí)驗(yàn)的步驟，增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。又如六年級下冊第二單元“物質(zhì)的變化”第七小節(jié)“控制鐵生銹的速度”，需要學(xué)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(xué)生直觀地看到實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵性步驟及重點(diǎn)。至此教科書插圖雖然無法動態(tài)地呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)步驟的全部流程，但是其能夠展現(xiàn)步驟與方法中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，讓學(xué)生據(jù)此進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行遷移，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)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(shí)際成果，還在于使兒童及早接觸實(shí)際生活，參與社會實(shí)踐，擴(kuò)大科學(xué)視野，培養(yǎng)探索精神和創(chuàng)造能力。因此，教科書編排了許多小制作的活動讓學(xué)生發(fā)展動手動腦能力，并以插圖的形式展現(xiàn)制作流程。如，五年級上冊第四單元“運(yùn)動和力”中的“設(shè)計(jì)制作小賽車”，教科書不僅利用流程圖的形式呈現(xiàn)設(shè)計(jì)的一般程序（圖5），還加入一些制作過程的插圖，讓學(xué)生一目了然。

圖5設(shè)計(jì)制作小賽車

四、運(yùn)用插圖處理信息，得出結(jié)論

實(shí)驗(yàn)的目的是為了闡明科學(xué)現(xiàn)象，因此具備科學(xué)客觀的性質(zhì)。在探究活動中需要培養(yǎng)學(xué)生收據(jù)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來陳述證據(jù)和結(jié)果的能力，據(jù)此教科書設(shè)計(jì)了多種不同圖標(biāo)數(shù)據(jù)的插圖，以此滲透科學(xué)的客觀性的特質(zhì)。

（一）觀察記錄表

由于低年級學(xué)生以觀察學(xué)習(xí)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(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己對植物的觀察結(jié)果進(jìn)行記錄和繪制，培養(yǎng)學(xué)生更深入、仔細(xì)以及運(yùn)用多種器官進(jìn)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(xué)生在教師的指導(dǎo)下對所觀察的不同植物的特征進(jìn)行整合和分類，利于學(xué)生逐步發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律。對于生命科學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)教學(xué)而言，許多知識涉及到植物、動物或微生物，因此需要學(xué)生進(jìn)行種植植物或飼養(yǎng)小動物，觀察就成為一項(xiàng)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(xué)生需要自行種植一棵植物并做觀察記錄。在此之前學(xué)生雖然也有過持續(xù)性觀察的經(jīng)驗(yàn)，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(yīng)該記錄哪些觀察結(jié)果呢？多數(shù)學(xué)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(shù)量等激發(fā)學(xué)生想出更多的觀察角度，由此通過即時觀察和持續(xù)性觀察所記錄的結(jié)果能幫助學(xué)生挖掘科學(xué)規(guī)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(shù)據(jù)記錄表

科學(xué)實(shí)驗(yàn)由于實(shí)驗(yàn)操作者、實(shí)驗(yàn)器材、環(huán)境等客觀因素可能會造成一定的誤差，因此實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中，也應(yīng)該利用插圖中的信息向傳遞重復(fù)性實(shí)驗(yàn)的重要性。如，五年級上冊第四單元“運(yùn)動和力”第二小節(jié)圍繞橡皮筋纏繞的圈數(shù)與小車行駛距離關(guān)系展開了探究活動，在活動過程中需要學(xué)生對小車運(yùn)動距離進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，教科書的數(shù)據(jù)記錄表的設(shè)計(jì)均要求學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次并計(jì)算平均值。教師在教授此部分內(nèi)容的時可結(jié)合插圖（圖7，A）可以先拋出問題：為什么需要測量三次？激發(fā)學(xué)生的思辨，有學(xué)生根據(jù)教科書插圖的提示回答出需要求平均值，此時學(xué)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(dǎo)學(xué)生開展探究活動，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后再次提問學(xué)生：是否每次測量的次數(shù)都一樣？學(xué)生紛紛表示不是，此時學(xué)生開始意識到“平均值”的意義。借此教師對重復(fù)性實(shí)驗(yàn)的必要性進(jìn)行解釋，同時引導(dǎo)學(xué)生對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理如將多次重復(fù)測量的數(shù)據(jù)求平均值，并對照不同變量的結(jié)果，從而從數(shù)據(jù)中掌握橡皮筋纏繞的圈數(shù)與小車行駛距離關(guān)系。

（三）柱狀圖

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中不僅需要讓學(xué)生掌握科學(xué)知識，同時還應(yīng)該讓學(xué)生認(rèn)識科學(xué)探究的方法以及探究數(shù)據(jù)處理的策略，經(jīng)歷數(shù)據(jù)處理的過程，樹立客觀性的科學(xué)探究意識。據(jù)此，教科書結(jié)合小學(xué)階段數(shù)學(xué)的教學(xué)編排，從四年級開始加入柱狀圖等的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)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(shù)據(jù)記錄表，而是采用了柱狀圖（圖7，B）的數(shù)據(jù)處理形式，教師在教學(xué)中通過讓學(xué)生自主測量不同時間的氣溫，處理測量數(shù)據(jù)并進(jìn)行圖標(biāo)繪制，借此引導(dǎo)學(xué)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(jù)學(xué)生的認(rèn)知程度進(jìn)行其他數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖的遷移教學(xué)，如折線圖等，使學(xué)生了解多種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖，培養(yǎng)學(xué)生能根據(jù)不同情況下采用不同的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法的能力。

圖7 橡皮筋纏繞圈數(shù)與小車運(yùn)動距離關(guān)系、

一個月的“日期-氣溫”柱狀圖

（A：橡皮筋纏繞圈數(shù)與小車運(yùn)動距離關(guān)系記錄表

B：一個月的“日期-氣溫”柱狀圖）

五、結(jié)語

美國學(xué)者邁耶認(rèn)為在文本中加入插圖可以幫助學(xué)生更好地理解科學(xué)原理，同時能夠幫助學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。對于科學(xué)教學(xué)而言，教師在教學(xué)過程中有效運(yùn)用教科書中的圖片和示意圖能夠豐富課堂的教學(xué)形式，并且促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)知識的掌握。因此，教師應(yīng)仔細(xì)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(xué)資源，并靈活運(yùn)用到一線教學(xué)中。

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