高中生物教科書插圖的表征及特征分析

李洋 黃紫筠

摘要 分析了2019年版新教材中插圖的表征方式及特征，對一線教育工作者明晰教材設(shè)計者的插圖設(shè)計意圖、重視插圖的教育功能、選擇適合的教學(xué)策略等有效指導(dǎo)生物教學(xué)具有一定的啟示和參考意義。

關(guān)鍵詞 插圖 表征方式 表征水平 教科書

中圖分類號 G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

文件編號：1003-7586（2020）08-0069-03

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）實(shí)施建議中對我國生物高中生物教材的編寫提出了若干建議，《課程標(biāo)準(zhǔn)》指出生物教材的編寫應(yīng)圖文并茂，清晰美觀，用多樣化的方式設(shè)計符合高中學(xué)生心理認(rèn)知發(fā)展水平的建構(gòu)知識表征方式，以有效促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，利用高中生形象思維比較發(fā)達(dá)的優(yōu)勢，借助多樣化表征方式促進(jìn)學(xué)生辨證思維能力的發(fā)展?！墩n程標(biāo)準(zhǔn)》中對教材編寫的指導(dǎo)建議體現(xiàn)了新課標(biāo)提倡以人為本，培養(yǎng)具備適應(yīng)未來社會發(fā)展和個人生活需要的未來公民的培養(yǎng)目標(biāo)。

1引言

《課程標(biāo)準(zhǔn)》成功落地之后，高中新版教材也于2019年9月開始陸續(xù)在全國大部分地區(qū)啟用。在眾多版本的新教材中，人教版高中教材歷來是各個地區(qū)和學(xué)校所選擇的主要教材。生物學(xué)新教材的編寫依托生物課程新大綱，以核心素養(yǎng)為核心，著力培養(yǎng)學(xué)生在生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任4個維度綜合發(fā)展的能力，旨在培養(yǎng)具有適應(yīng)未來社會發(fā)展能力的未來公民，是踐行社會主義核心價值觀、落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的重要載體。

現(xiàn)在的人們生活在21世紀(jì)信息時代的視覺文化中，圖像發(fā)揮著越來越重要的作用，可以說“一圖勝千言萬語”。圖像不僅普遍存在于媒體中，而且更具體地存在于科學(xué)文本和科學(xué)媒體的傳播中。其中，圖片資料即插圖是組成教科書的重要組成部分之一，是聯(lián)結(jié)教師的教與學(xué)生的學(xué)的紐帶，對知識的傳遞起著重要的作用。研讀新教材發(fā)現(xiàn)，與舊人教版教材相比，其中比較明顯的一點(diǎn)是新教材對插圖做了較大的修訂。新教材插圖設(shè)計精美、生動形象，符合中學(xué)生形象化思維和認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)，教材中選取了大量基于實(shí)驗(yàn)室科研的一手圖片，更能體現(xiàn)生物學(xué)科作為實(shí)驗(yàn)科學(xué)的特色。插圖是教材中概念知識的一種形象化表征的重要方式，因此在高中人教版新教材實(shí)施之際，分析新教材中插圖的表征和特點(diǎn)尤為重要。

2教材中的插圖及分類

具體來說，教科書中的圖片通常被稱為插圖，包括廣泛的視覺表征方式。作為知識的外部形象化表征方式，插圖可以出現(xiàn)在教科書的不同部分，因而具有不同的功能。有學(xué)者根據(jù)插圖的表征方式將中學(xué)生物學(xué)教科書插圖分為實(shí)物圖、模式圖、繪畫圖、示意圖、表格圖等。近年來，插圖數(shù)量在教科書中的比例增加也從側(cè)面反映了插圖在教育教學(xué)中的重要地位被廣泛承認(rèn)，插圖的教育意義和影響力越來越大。

處理圖像需要一種特殊的文化素養(yǎng)，在它的各種意義上，有助于提高科學(xué)素養(yǎng)。它是關(guān)于各種視覺表現(xiàn)的個人知識，以及他們解釋、有效使用甚至創(chuàng)建它們來交流信息的能力。因此，為了使學(xué)生獲得這種能力，有效挖掘插圖的教育潛能，選擇合適的教學(xué)策略充分利用插圖是生物學(xué)教師應(yīng)該關(guān)注的。

3插圖的表征

表征是外部事物在心理活動中的內(nèi)部再現(xiàn)，它一方面反映客觀事物，另一方面又是心理活動進(jìn)一步加工的對象。針對同一個對象，存在不止一個表征方式。表征可以通過圖片、模型等具象的方式呈現(xiàn)，也可以是以公式、符號、語言描述等相對抽象的方式來表達(dá)。雙重編碼理論認(rèn)為，人類有獨(dú)立的通道來處理視覺和語言表征，這也是使用語言和視覺表征來支持學(xué)習(xí)的重要理論基礎(chǔ)。當(dāng)信息以多種形式呈現(xiàn)時，學(xué)習(xí)者可以從具有多個外部表征的學(xué)習(xí)中獲益，這是因?yàn)樘囟ǖ男畔⒖梢杂锰囟ǖ谋硎拘问阶詈玫乇磉_(dá)，在顯示各種信息時，多種呈現(xiàn)形式會更有用。

Ainsworth在1999年針對多重表征（Multiple Rep-resentations，簡稱MRs）的教學(xué)功能，提出了一個統(tǒng)一的框架，該框架可以展示如何利用這些看似不相干的外部表征來改進(jìn)更高階的學(xué)習(xí)，如推理和解決問題，為多重表征的教學(xué)實(shí)踐和發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。將MRs應(yīng)用在科學(xué)教育中，特別是在生物學(xué)教學(xué)中，可以通過利用不同的外部表征來促進(jìn)概念化學(xué)習(xí)。

4生物教科書插圖的表征維度

生物學(xué)中多重表征（MRs）學(xué)習(xí)的看法涉及三個維度：表征方式、表征層次和生物學(xué)領(lǐng)域知識。多重表征模型的用意是作為一個理論框架進(jìn)而來闡釋和解釋學(xué)習(xí)的過程。該框架是泛化的生物學(xué)表征模型，下面主要聚焦在對新教材《必修1·分子與細(xì)胞》一冊書中的插圖表征進(jìn)行分析，因此借鑒該泛化的生物學(xué)多重表征模型的維度，主要從插圖的表征方式和表征水平兩個維度對高中生物人教版必修1新教材進(jìn)行統(tǒng)計和分析。

4.1表征方式

不同的外在表現(xiàn)形式以不同的組合方式會呈現(xiàn)不同的表現(xiàn)形式。現(xiàn)實(shí)生活中的物體、動作（如手勢）、照片、動畫、自然圖畫、圖表、圖形、表格、方程式以及語言輸入和輸出，都被用來以其特有的方式表示生物學(xué)的思想、概念或現(xiàn)象。多重表征在抽象程度上是一個連續(xù)體，因此，可以將這些表示模式解釋為一個不斷增加的抽象連續(xù)體，其中人類語言被認(rèn)為是最抽象的表征方式。借鑒了有關(guān)MRs中所描述的表征方式的類別，根據(jù)插圖分類的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了取舍和整合，因?yàn)樵谏飳W(xué)新教材插圖中并未出現(xiàn)語言輸入和輸出的方式，所以未將語言類的插圖統(tǒng)計在內(nèi)，將表征的方式和插圖的類別進(jìn)行整合后，最終統(tǒng)計的教材插圖的類別分為人物圖、實(shí)物圖、模式圖、示意圖、繪制圖和圖表圖6個類別，插圖的分類、特點(diǎn)和示例見表1。

4.2表征水平

跨越符號、亞微觀、微觀和宏觀層面的多層次表征一直是科學(xué)教育，尤其是生物學(xué)教育的主要解釋框架。這些多層次的表征同樣可以應(yīng)用于理解生物學(xué)概念。生物學(xué)知識是多層級嵌套式的。也就是說，細(xì)胞嵌套在組織內(nèi)，組織又嵌套在器官內(nèi)，然后嵌套在下一個層次的系統(tǒng)中，生物體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)中，一直到生物圈。

生物學(xué)的獨(dú)特之處在于，要全面理解生物學(xué)現(xiàn)象，需要考慮四個層次的表征：①肉眼可見生物結(jié)構(gòu)的宏觀層次;②只有在光鏡或電子顯微鏡下才能看到結(jié)構(gòu)的細(xì)胞或亞細(xì)胞（顯微鏡）水平：③涉及DNA、蛋白質(zhì)和各種生物化學(xué)物質(zhì)的分子（亞微觀）水平如，可以使用電泳、色譜、低溫電子斷層掃描技術(shù)等來鑒定的生物化學(xué)物質(zhì);④符號層次，提供符號、公式、化學(xué)方程式、代謝途徑、數(shù)值計算、基因型、遺傳模式、進(jìn)化中的系統(tǒng)發(fā)生樹等現(xiàn)象的解釋機(jī)制。

5高中生物教科書中插圖表征的統(tǒng)計分析

5.1統(tǒng)計方法

在對插圖表征方式和水平制定了區(qū)分規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)。由2位研究者各自統(tǒng)計，并對兩人的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析。兩位統(tǒng)計者的一致性達(dá)到了96.73%，一致性較高;后經(jīng)過兩位統(tǒng)計者的協(xié)商和判定將不一致的插圖又進(jìn)行了歸類，最終使得一致性達(dá)到100%。

5.2統(tǒng)計結(jié)果與分析

按照分析框架中教材的插圖表征方式和表征水平從兩個維度對2019年版人教版生物新教材必修1教科書中的插圖進(jìn)行了歸類和統(tǒng)計。新教材中的內(nèi)容中包含插圖的部分一共分為7個欄目，包括：章首頁、問題探討（導(dǎo)入部分）、正文、思考·討論、探究·實(shí)踐、課后拓展資料、課后習(xí)題，本研究對必修一新教材的每個欄目的插圖進(jìn)行了詳細(xì)的統(tǒng)計。

所有插圖在表征方式維度共統(tǒng)計了189幅圖，在插圖表征水平維度共統(tǒng)計了183幅圖，由于在統(tǒng)計過程中存在某些插圖同時包含兩個或多個圖類別的情況，如一幅圖中同時包含人物圖和模式圖，因此該圖在統(tǒng)計時人物圖和模式圖各計一次;或者一幅插圖同時包含宏觀水平也包含微觀水平，在統(tǒng)計時宏觀與微觀水平上各計一次。因此在統(tǒng)計的結(jié)果上看，兩個水平的統(tǒng)計總數(shù)量并不完全一致，而且數(shù)量上要大于實(shí)際的圖片數(shù)量。

5.2.1插圖表征方式統(tǒng)計結(jié)果與分析

在插圖的表征方式維度，新教材中所選擇的實(shí)物圖最多，有64幅;其次是模式圖和示意圖，分別為42幅和37幅;人物圖和繪制圖的數(shù)量較少，分別是9和14幅，圖表圖有23幅。從插圖統(tǒng)計結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，新教材在插圖的表征方式上主要是以實(shí)物圖、模式圖和示意圖作為教材中的主要呈現(xiàn)方式，實(shí)物圖的具象化特點(diǎn)能再現(xiàn)生活中的場景，突出了寫實(shí)性，具有直觀化的優(yōu)點(diǎn)，傳遞給學(xué)生的是直白的信息。由于生物的概念、現(xiàn)象和原理不能僅憑借實(shí)物圖的形式展示，一些微觀的反應(yīng)和機(jī)理需要借助模式圖和示意圖來表現(xiàn)。教材中的模式圖目前一般選擇動畫模擬或電腦3D模擬圖對生物微觀的過程進(jìn)行細(xì)節(jié)化的展示。例如，細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型、細(xì)胞器的微觀結(jié)構(gòu)、動植物有絲分裂的過程等，這些過程很難通實(shí)物圖或繪制的方式來進(jìn)行表征，用模式圖和示意圖可以去除繁復(fù)的冗余信息，凸顯教學(xué)的核心內(nèi)容，對加深學(xué)生理解核心概念、強(qiáng)化教學(xué)重點(diǎn)可以起到事半功倍的效果。圖表圖的選擇也占有一定的比例，對大量數(shù)據(jù)和分類條目進(jìn)行呈現(xiàn)時，以表格和圖形（折線圖、餅狀圖、柱形圖等）來表征尤為適合，也有學(xué)者將這類圖稱為統(tǒng)計圖。人物圖在教材中的比例較少，一般出現(xiàn)在介紹科學(xué)家的科學(xué)事跡、科學(xué)史中的人物等部分。

5.2.2插圖表征水平統(tǒng)計結(jié)果與分析

教材中插圖的宏觀水平和微觀水平的插圖數(shù)量最多，分別達(dá)到了59幅和66幅;其他水平和符號水平次之，分別是27幅和19幅;其中亞微觀水平的插圖最少，整本必修一教材中只有17幅。綜合插圖表征水平的統(tǒng)計結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)宏觀和微觀是必修一新教材中的主要表征水平，宏觀與微觀是表現(xiàn)生物紛繁復(fù)雜世界的兩個主要水平，教材中在這兩個維度的插圖數(shù)量上做了比較均衡的安排，宏觀水平能夠給學(xué)生直觀、真實(shí)、生動之感，而微觀水平的呈現(xiàn)方式從細(xì)節(jié)、抽象的層面讓學(xué)生剝離其他干擾的信息，聚焦在生物的結(jié)構(gòu)、原理與過程等核心知識，探尋生物的本質(zhì)屬性與特征，這一點(diǎn)是宏觀水平的呈現(xiàn)方式無法達(dá)到的。亞微觀水平在教材中出現(xiàn)的比例較少，分析原因，有可能是因?yàn)閬單⒂^水平是指如DNA、蛋白質(zhì)和其他生物物質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次，一般要通過特殊的生化手段才能檢測，高中教材中對亞微觀水平的插圖安排不多。這是因?yàn)楸匦?主要將內(nèi)容聚焦在由光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡下可以觀察到的生物結(jié)構(gòu)和形態(tài)。而亞顯微結(jié)構(gòu)的觀察要借助如電泳、色譜、斷層掃描等現(xiàn)代生物科技技術(shù)的內(nèi)容更多地將在選擇性必修模塊3中出現(xiàn)。另外，在表征生物的結(jié)構(gòu)層次時，有很多生物的物質(zhì)、結(jié)構(gòu)和原理無法用宏觀、微觀和亞微觀的水平來傳達(dá)，因此選擇符號化水平呈現(xiàn)是一種很好的選擇，如葉綠素的化學(xué)結(jié)構(gòu)、光合作用的反應(yīng)式、各種生化代謝途徑。

6結(jié)語

依據(jù)多重表征分類理論框架，從插圖的表征方式和表征水平兩個維度對2019年版人教版高中生物教材必修1中的插圖進(jìn)行了統(tǒng)計和分析。統(tǒng)計結(jié)果顯示人教版新教材在插圖表征的方式和表征水平的覆蓋度方面表現(xiàn)良好，分布平衡。教材中各個欄目的插圖種類摒棄了單調(diào)化的樣式局限。與舊版生物教材相比，新教材圖文并茂，插圖數(shù)量安排均衡、圖片靈動優(yōu)美，無論是從插圖的設(shè)計還是圖片的質(zhì)量等方面都有了明顯的進(jìn)步和提升。用多樣化的表征方式和表征水平目的是能夠讓生物知識實(shí)現(xiàn)呈現(xiàn)形式的生動化與表達(dá)方式的明晰化，從而符合青少年的心理認(rèn)知發(fā)展水平，最終指向課堂中學(xué)生知識的收獲與能力提升的雙項(xiàng)螺旋式發(fā)展。在新教材啟用實(shí)施之際，本研究對生物新版教材的插圖的表征進(jìn)行了分析，希望能為廣大一線教育工作者熟悉教材插圖的表征特點(diǎn)、采取有針對的教學(xué)策略、促進(jìn)教學(xué)效果的有效提升提供一些參考和借鑒。