人教版義務(wù)教育教科書化學(xué)實(shí)驗(yàn)插圖的隱形功能

周業(yè)虹

摘要：人教版義務(wù)教育教科書中與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的插圖具有重要的作用，它們是教科書的重要組成部分，具有美化版面、對(duì)學(xué)生進(jìn)行化學(xué)史和科學(xué)精神教育、讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)物質(zhì)的性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)原理、構(gòu)建宏觀物質(zhì)與微觀粒子之間的關(guān)系等重要作用。文章詳細(xì)論述教科書中與化學(xué)實(shí)驗(yàn)有關(guān)的插圖的功能與價(jià)值，以達(dá)到幫助教師合理使用插圖的目的。

關(guān)鍵詞：人教版；教科書；化學(xué)實(shí)驗(yàn)；插圖；功能與價(jià)值

文章編號(hào)：1008-0546（2017）04-0005-03 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.04.002

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2011版）中指出：“教材應(yīng)運(yùn)用正文、活動(dòng)性欄目、資料性欄目、實(shí)景圖片、示意性圖片、數(shù)據(jù)表格等多種呈現(xiàn)方式，協(xié)調(diào)、處理好以下關(guān)系：知識(shí)的分析、闡述與學(xué)習(xí)方式改進(jìn)的關(guān)系；化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和拓展知識(shí)之間的關(guān)系；化學(xué)原理知識(shí)與化學(xué)應(yīng)用性內(nèi)容之間的關(guān)系。教材應(yīng)圖文并茂，引人入勝。在插圖和數(shù)據(jù)表中應(yīng)提供給學(xué)生更多值得思考的信息?！盵1]

《辭?！穼⒉鍒D定義為“插附在圖書書刊中的圖片（如照片或原樣影印的文字資料）。通常分為藝術(shù)插圖和科學(xué)插圖兩類。對(duì)正文作補(bǔ)充說明或供藝術(shù)欣賞。有的印在正文中間，有的用插頁方式?！盵2]?！冬F(xiàn)代漢語詞典》將插圖定義為“插在文字中間幫助說明內(nèi)容的圖畫，包括科學(xué)性的和藝術(shù)性的?！盵3]在人民教育出版社（以下簡稱人教版）義務(wù)教育化學(xué)教科書中有大量的插圖，包括照片、手繪圖、曲線圖、表格、組織結(jié)構(gòu)圖等形式，這些插圖無論以何種形式出現(xiàn)，無論出現(xiàn)在何種位置，也無論是科學(xué)性的還是藝術(shù)性的，都是教科書的重要組成部分。從功能和價(jià)值看，它們有的屬于裝飾類插圖，既能緩解文字量過大造成的壓抑感，又能美化版面；有的屬于化學(xué)史類插圖，幫助學(xué)生了解化學(xué)家對(duì)化學(xué)科學(xué)做出的巨大貢獻(xiàn)以及化學(xué)發(fā)展的歷史；有的屬于化學(xué)知識(shí)類的，涉及實(shí)驗(yàn)裝置圖、物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖、操作示意圖，它們?yōu)閷W(xué)生理解化學(xué)知識(shí)起到了重要作用；還有的插圖為生活情景類的，通過來自于生活中的畫面創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景，感受化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。準(zhǔn)確理解這些插圖的功能與價(jià)值，既可以幫助教師更好地挖掘教材知識(shí)的教育價(jià)值，又可以幫助學(xué)生更好地理解相關(guān)的知識(shí)。

本文針對(duì)人教版義務(wù)教育教科書中與化學(xué)實(shí)驗(yàn)部分有關(guān)的插圖進(jìn)行分析，對(duì)其隱形功能進(jìn)行初步研究。

一、與化學(xué)實(shí)驗(yàn)有關(guān)的化學(xué)史類插圖

不懼困難、勇于探索、追求真理的科學(xué)精神是情感態(tài)度價(jià)值觀教育的重要內(nèi)容。教科書通過反映歷史上化學(xué)家實(shí)驗(yàn)研究的插圖，讓學(xué)生了解化學(xué)知識(shí)的形成歷史，感受化學(xué)家的研究歷程，進(jìn)行科學(xué)精神教育。

例如，在學(xué)生初三剛剛開始接觸化學(xué)，學(xué)習(xí)第一單元課題2“化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)”時(shí)，教科書呈現(xiàn)了西方17世紀(jì)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、中國古代煉丹設(shè)備、拉瓦錫紀(jì)念館中展示的拉瓦錫利用天平進(jìn)行的定量研究等幾幅插圖，告訴學(xué)生“很多重大發(fā)現(xiàn)和研究成果都是通過實(shí)驗(yàn)得到的。”[4]這些插圖讓學(xué)生了解到古代化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一些情況。學(xué)生通過圖及煉丹過程的簡單介紹，了解到煉丹過程中使用的各種器具其實(shí)就是古人所發(fā)明的分離和提純物質(zhì)使用的儀器，從而初步理解煉丹術(shù)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)之間的淵源。通過西方化學(xué)實(shí)驗(yàn)室和拉瓦錫進(jìn)行的定量研究設(shè)備的展示，讓學(xué)生體會(huì)到在當(dāng)時(shí)條件十分艱苦、設(shè)備十分不完善的情況下，科學(xué)家們依然創(chuàng)造各種條件為追求真理、探索真知做著不懈的努力。

再如，第二單元課題1“空氣”中提到：“二百多年前，法國化學(xué)家拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分?！盵5]結(jié)合此內(nèi)容，教材中運(yùn)用了以下插圖：

這兩幅圖分別展示了拉瓦錫正在進(jìn)行空氣成分的實(shí)驗(yàn)研究以及研究時(shí)所用的裝置，這樣設(shè)計(jì)的目的，一方面增強(qiáng)了歷史人物和化學(xué)史實(shí)的真實(shí)感，儀器及裝置的示意圖的展現(xiàn)讓學(xué)生充滿了好奇；另一方面突出了在當(dāng)時(shí)“燃素說”被視為權(quán)威的情況下，他敢于擺脫這種錯(cuò)誤理論的束縛，不懈地進(jìn)行探索，以事實(shí)為依據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象做出了科學(xué)的分析和判斷，揭示了燃燒是物質(zhì)跟空氣中的氧氣發(fā)生了反應(yīng)，表現(xiàn)了科學(xué)家追求真理、不畏權(quán)威、敢于質(zhì)疑的科學(xué)精神，也激發(fā)起學(xué)生沿著科學(xué)家的足跡研究空氣中氧氣的含量的欲望?？梢哉f，這些與化學(xué)史有關(guān)的插圖的使用對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)精神教育起到了潛移默化的作用。

二、與化學(xué)實(shí)驗(yàn)有關(guān)的現(xiàn)象類插圖

教科書中有很多展示化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的插圖，這些插圖可以在學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察并獲取準(zhǔn)確知識(shí)的基礎(chǔ)上，給學(xué)生留下深刻的印象，從而幫助學(xué)生理解化學(xué)概念，了解物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，感受化學(xué)與生活的聯(lián)系，而且增強(qiáng)了頁面的美感，避免了單純閱讀文字造成的壓抑感。

例如，第九單元課題1“溶液的形成”中，在講到溶解時(shí)，實(shí)驗(yàn)9-2中設(shè)計(jì)了碘和水、碘和汽油、高錳酸鉀和水、高錳酸鉀和汽油分別混合的實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后，為了給學(xué)生更加深刻的印象，教材中配了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的插圖，圖中清晰地顯示了碘分別和水、汽油及高錳酸鉀分別和水、汽油混合后的溶解情況，學(xué)生很容易結(jié)合實(shí)驗(yàn)觀察并描述出：碘幾乎不溶于水，卻可以溶解在汽油中；高錳酸鉀幾乎不溶于汽油，卻可以溶解在水中。這對(duì)于學(xué)生理解“同一物質(zhì)在不同的溶劑中的溶解性是不同的，不同的物質(zhì)在同一溶劑中的溶解性也是不同的”。[6]起到了非常重要的作用。

再如，第三單元課題1“分子和原子”是學(xué)生第一次接觸到微觀世界，內(nèi)容非常抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)起來難度較大。但是其地位非常重要，它是連接宏觀世界和微觀世界的一座橋梁，學(xué)生將運(yùn)用分子和原子的觀點(diǎn)解釋宏觀物質(zhì)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)、解釋有關(guān)化學(xué)反應(yīng)原理，同時(shí)為高中階段的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。為幫助學(xué)生順利地突破難點(diǎn)，理解分子和原子的概念、性質(zhì)等，教科書結(jié)合實(shí)驗(yàn)3-1和探究欄目，在對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行充分觀察的基礎(chǔ)上，使用了如下“品紅在水中擴(kuò)散”和“分子運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)”兩幅插圖。

這兩幅圖通過宏觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象顯示了分子的微觀運(yùn)動(dòng)，將微觀世界變得可視化。左圖處于本課題內(nèi)容的開篇位置，通過品紅在靜置的水中不斷擴(kuò)散這一學(xué)生熟知的現(xiàn)象引出本節(jié)課的課題，帶領(lǐng)學(xué)生探索物質(zhì)的微觀構(gòu)成，逐步進(jìn)入分子的世界。而右圖是學(xué)生在感知了分子的存在，并了解了分子的質(zhì)量和體積都很小的性質(zhì)后，結(jié)合探究活動(dòng)中所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，顯示出酚酞溶液變紅的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這幅插圖更加直觀地告訴學(xué)生，分子在不斷地運(yùn)動(dòng)，對(duì)于學(xué)生準(zhǔn)確理解分子的性質(zhì)起到了重要的作用。

三、與化學(xué)實(shí)驗(yàn)有關(guān)的裝置及操作類插圖

初三化學(xué)學(xué)習(xí)處于啟蒙階段，對(duì)于各種實(shí)驗(yàn)儀器和裝置的認(rèn)識(shí)，教科書采取了循序漸進(jìn)的方式，結(jié)合相應(yīng)的知識(shí)內(nèi)容以照片圖或手繪線條圖的形式進(jìn)行介紹，讓學(xué)生從認(rèn)識(shí)儀器到組裝儀器到理解給定裝置各部分的作用，最后到自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案組裝儀器，使學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)裝置的認(rèn)識(shí)逐步深化。

例如，第二單元課題3“制取氧氣”的內(nèi)容，是學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)的第一種物質(zhì)的制備方法，它對(duì)后續(xù)二氧化碳?xì)怏w的制備、高中階段氨氣的制備、乙烯氣體的制備等的學(xué)習(xí)都會(huì)產(chǎn)生影響。因此為了使學(xué)生準(zhǔn)確理解實(shí)驗(yàn)原理與制備裝置的關(guān)系、儀器的連接方式和擺放位置、各部分裝置的作用，教科書在課題3和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中分別呈現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)物照片圖和手繪線條圖。實(shí)物照片插圖真實(shí)地展現(xiàn)了制取氧氣的完整裝置，從制備氧氣到收集氧氣，從酒精燈、試管到鐵架臺(tái)、水槽等儀器的認(rèn)識(shí)，從儀器的擺放位置到連接的順序，加上課堂上教師細(xì)致耐心的講解，讓學(xué)生對(duì)氧氣的制備有了一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。在此基礎(chǔ)上，為了使學(xué)生能順利完成實(shí)驗(yàn)活動(dòng)“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)”，教科書中又給出了手繪線條圖，便于學(xué)生清晰地觀察、模仿，參照線條圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)裝置的連接。學(xué)生在自己動(dòng)手實(shí)踐過程中體會(huì)裝置的連接方法，理解各部分裝置的作用。

為了更清晰地展現(xiàn)物質(zhì)的性質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，教科書以插圖的方式給出了明確的操作步驟，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)能夠一目了然。例如，第四單元課題3“水的組成”中涉及到了氫氣的檢驗(yàn)。“混有一定量空氣或氧氣的氫氣遇明火會(huì)發(fā)生爆炸。因此點(diǎn)燃?xì)錃馇耙欢ㄒ獧z驗(yàn)其純度?！盵7]但是檢驗(yàn)純度的正確的操作方法是什么？根據(jù)何種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能說明氫氣是純凈的？為此教科書給出了示意圖。學(xué)生通過觀察這幅插圖能初步了解實(shí)驗(yàn)操作的方法，再加上教師細(xì)致的講解，確保了學(xué)生在自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)時(shí)的準(zhǔn)確性。

類似的插圖還有一些。如第六單元課題3中“二氧化碳與水的反應(yīng)”，這是一個(gè)典型的探究性實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)為認(rèn)識(shí)具有酸性的物質(zhì)是碳酸，而不是二氧化碳。為讓學(xué)生理解這一知識(shí)，教科書中圍繞探究活動(dòng)采用了對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法，而插圖則清晰地展現(xiàn)了整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的、按照插圖所示的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析、歸納即可得出結(jié)論。在插圖所示實(shí)驗(yàn)步驟中，首先通過“向用石蕊溶液染成紫色的干燥小紙花上噴稀醋酸”[8]的操作，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)石蕊遇到酸溶液可以變成紅色；之后通過向小花上噴水、將小花置于二氧化碳中石蕊均不變紅，證明水和二氧化碳都不具有酸性；最后將噴水后的小花放入二氧化碳中，觀察到其變紅的現(xiàn)象，由此知道二氧化碳與水反應(yīng)后的物質(zhì)具有酸性。以插圖形式給出的詳細(xì)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)的步驟，對(duì)學(xué)生理解二氧化碳與水的反應(yīng)起到了非常重要的作用。

四、與化學(xué)實(shí)驗(yàn)有關(guān)的微觀解釋類插圖

化學(xué)是在分子、原子層次上研究物質(zhì)性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)與變化規(guī)律的科學(xué)。為了使學(xué)生理解宏觀現(xiàn)象與微觀粒子之間的關(guān)系，能初步從微觀的視角解釋所學(xué)習(xí)的物質(zhì)的組成、化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)為高中階段的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，教科書在學(xué)習(xí)分子和原子、水的組成、質(zhì)量守恒定律等知識(shí)時(shí)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容增加了一些對(duì)宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行微觀解釋的示意圖。例如，在第四單元課題3“水的組成”的教學(xué)中，宏觀上的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是電解時(shí)兩個(gè)電極產(chǎn)生的氣體的體積之比在同溫同壓下為2∶1，為什么會(huì)出現(xiàn)這個(gè)結(jié)果呢？教科書適時(shí)地給出了水分子分解的示意圖。通過微觀示意圖學(xué)生可以直觀看出，“當(dāng)水分子分解時(shí)，生成了氫原子和氧原子，2個(gè)氫原子結(jié)合成1個(gè)氫分子，很多氫分子聚集成氫氣；2個(gè)氧原子結(jié)合成1個(gè)氧分子，很多氧分子聚集成氧氣。”[9]這使得宏觀現(xiàn)象與微觀結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注用微觀的視角解釋化學(xué)現(xiàn)象。

在第十單元學(xué)習(xí)酸和堿的知識(shí)時(shí)，課題1“常見的酸和堿”中給出了HCl和NaOH在水中解離出離子的微觀示意圖，在學(xué)生觀察示意圖并認(rèn)識(shí)了酸和堿在水中能解離出氫離子和氫氧根離子后，繼續(xù)學(xué)習(xí)酸和堿的中和反應(yīng)時(shí)，很容易從氫氧化鈉與鹽酸反應(yīng)的示意圖中找到酸堿中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，即氫離子和氫氧根離子反應(yīng)生成水。

可以說，教科書中的這些微觀示意圖將抽象的內(nèi)容外顯化，使得原本難以理解的內(nèi)容形象地呈現(xiàn)在面前，學(xué)生可以較輕松地理解物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)等。

五、與化學(xué)實(shí)驗(yàn)有關(guān)的裝飾類插圖

教科書中在化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容中運(yùn)用了相當(dāng)多的裝飾類插圖，這類插圖看似可有可無，但實(shí)際在教科書的編排中起到了非常重要的作用。一方面它們可以美化版面，使版面內(nèi)容顯得生動(dòng)活潑，緩解了文字量過大造成的閱讀壓力，利于提高學(xué)生閱讀的興趣。另一方面采用擬人化、卡通畫等多種手段，形象地展現(xiàn)相關(guān)的化學(xué)知識(shí)，趣味性增強(qiáng)之后知識(shí)的難度也隨之降低。

例如，第一單元課題1“物質(zhì)的變化和性質(zhì)”中，在講述聞氣體氣味方法的時(shí)候，教材中使用了如下插圖（圖3）。人物圖像生動(dòng)，學(xué)生喜愛，閱讀中拉近了化學(xué)知識(shí)與學(xué)生間的距離，學(xué)生通過觀察、模仿插圖中卡通人物的動(dòng)作即可學(xué)會(huì)聞氣體氣味的正確方法。

再如，第八單元課題2“金屬的化學(xué)性質(zhì)”中，教學(xué)的重點(diǎn)是在實(shí)驗(yàn)中感知這些金屬是否與酸反應(yīng)、與酸反應(yīng)時(shí)現(xiàn)象的不同，為學(xué)習(xí)金屬活動(dòng)性順序打下基礎(chǔ)。在講述金屬與鹽酸、稀硫酸的反應(yīng)時(shí)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教科書中給出了一幅插圖（圖4）。這幅插圖采用擬人化的手段顯示了鎂、鋅、鐵、銅與鹽酸混合后的不同現(xiàn)象，學(xué)生很容易從圖中捕捉到四種金屬的活潑性差異，畫面的趣味性讓學(xué)生倍感親切，有效降低了知識(shí)的難度。

綜上所述，人教版義務(wù)教育教科書中有關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的插圖與其所對(duì)應(yīng)的化學(xué)知識(shí)較好地融合在一起，它們對(duì)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、準(zhǔn)確描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)物質(zhì)的性質(zhì)、學(xué)會(huì)從微觀的視角看待化學(xué)反應(yīng)、正確認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)原理、培養(yǎng)科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任等起到了重要的作用。在教學(xué)過程中，我們正確認(rèn)識(shí)并挖掘每一幅插圖的功能與價(jià)值，使其真正服務(wù)于我們的教學(xué)。

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