基于發(fā)展學生思維品質(zhì)的教材插圖評析策略*

□陳 懋 管建林

（海寧市斜橋中學，浙江海寧 314406；嘉興教育學院，浙江嘉興 314051）

思維品質(zhì)是智力活動中特別是思維活動中智力與能力在個體身上的表現(xiàn),其實質(zhì)是人的思維的個性特征,它包括思維敏捷性、靈活性、深刻性、批判性和創(chuàng)造性五個方面。林崇德教授認為,培養(yǎng)學生思維品質(zhì)是發(fā)展其智力和能力的突破口。心理學研究也表明,思維品質(zhì)是可以通過訓練而得到培養(yǎng)和發(fā)展的。[1]插圖作為教材的有機組成部分，是教材的第二語言，是教材文字系統(tǒng)的有效補充，具有直觀、鮮明、形象的特點，能讓學生更好地理解和掌握知識。初中科學教材中的插圖，按其內(nèi)容大致可分成真實照片、模型、實驗和知識網(wǎng)絡四大類型，共1400多幅插圖。在插圖評析過程中，既促進學生理解和掌握知識，又發(fā)展學生觀察能力、形象思維能力和分析表達能力，發(fā)展學生的思維品質(zhì)，真正走向深度學習。如何基于發(fā)展學生思維品質(zhì)開展插圖評析？筆者圍繞教學實踐談談自己對初中科學教材插圖評析策略的幾點思考。

一、于商榷類插圖的質(zhì)疑重構 發(fā)展思維的批判性

思維的批判性，是學生在思維活動中善于反思、善于質(zhì)疑、善于評價，能夠從常人認為沒有問題中發(fā)現(xiàn)問題，從常人看不出破綻中發(fā)現(xiàn)破綻。[2]教材作為知識的標桿，其嚴謹性、科學性、權威性不言而喻。科學教材已歷經(jīng)多個版本和多次修訂，教材插圖得到了優(yōu)化，但仍有一些插圖值得商榷，主要表現(xiàn)在插圖的科學性、客觀性、統(tǒng)一性等方面。在教學中，教師在認真選擇適合學生質(zhì)疑的插圖基礎上，引導學生用辯證的觀點，一分為二地評析插圖，并提出重構的建議，發(fā)展學生思維的批判性。例如，圖1所示的三張先后出現(xiàn)在教材中的插圖。

圖1

圖1（a）是八年級上冊電池短路的插圖。在初步學習電路時，教材利用插圖指明，電路不經(jīng)過用電器，而直接用導線連接電源兩極，叫電源短路。電源短路時，由于電路中的電流過大，會損壞電源，嚴重時會引發(fā)火災，因此，必須慎防電源短路。

圖1（b）是八年級下冊通電螺線管的插圖。在學習《電生磁》時，筆者讓學生按教材方案操作，然后設問：就圖1（b）而言，它存在哪些不足呢？如何改進？有的學生說，電池有點燙，其他學生紛紛點頭；有的學生指出，教材在涉及通電螺線管實驗時，導線繞成通電螺線管通電，在沒有用電器的情況下，電池會短路，教材知識及插圖前后矛盾顯而易見。改進建議：添加滑動變阻器。

圖1（c）是八年級下冊磁場對通電導體的作用的插圖。在學習《電動機》時，筆者讓學生按教材方案操作，然后設問：就圖1（c）而言，它存在哪些不足呢？如何改進？學生很快回答，在沒有用電器的情況下，電源會短路，教材知識及插圖前后矛盾顯而易見。改進建議：添加滑動變阻器。

教材中類似商榷類插圖還有很多。教師經(jīng)常引導學生用質(zhì)疑、批判的眼光分析和發(fā)現(xiàn)插圖中存在的問題，挑戰(zhàn)權威，鼓勵學生積極提出自己的觀點和解決問題的方案，可有效發(fā)展學生思維的批判性。

二、于模型類插圖的多向重設 發(fā)展思維的靈活性

思維的靈活性，是指學生能用多種方法來解決問題，善于從不同角度、不同方面思考問題，能較全面地分析、思考和解決問題，反映了智力的“遷移”，如“舉一反三”“運用自如”等。模型類插圖能幫助學生理解科學概念和原理，糾正錯誤觀念，但教材中大多數(shù)的模型類插圖是靜態(tài)的，不能將概念或原理更直接、形象地呈現(xiàn)給學生。在教學中，教師引導學生將此類插圖從不同角度和側(cè)面進行多向設問，促使學生遇到障礙時能靈活改變思路，進而發(fā)展學生思維的靈活性。

圖2

例如，圖2是一種斷路器的工作原理圖，學生因思維紊亂而難以清晰表達。筆者引導學生從點到面，先認識插圖中每個器械的名稱：雙層金屬片、簧鎖裝置、彈簧；結合實物，比較正常情況和電路過載時，雙層金屬片的變化；然后正向設問：當電流正常通過，雙金屬片是怎樣的？電路接觸點怎樣？當電流過大時，雙金屬片會怎樣變化？觸點如何變化？最后，逆向畫出斷路器工作原理分析過程圖，如圖3。

圖3

根據(jù)過程圖組織語言文字表達。斷路器工作原理：當電路中電流過大時，雙金屬片受熱后因不均勻膨脹而發(fā)生彎曲，推動簧鎖裝置，使觸點斷開，切斷電路。正常時雙金屬片回復原狀，斷路器手動復位。教師從正向角度設問，然后學生逆向畫出過程圖，敘述工作原理，正向和逆向結合，該圖迎刃而解。

針對學生的認知邏輯，引導學生多向、正向與逆向思考教材中靜態(tài)的插圖，既有助于培養(yǎng)學生思維的變通性、多樣性，啟發(fā)學生全方位、多角度解圖，也有利于發(fā)展學生思維的靈活性。

三、于知識網(wǎng)絡類插圖的稚化還原 發(fā)展思維的深刻性

思維的深刻性是指思維活動的抽象程度和邏輯水平，涉及思維活動的廣度、深度和難度。在感性材料的基礎上，去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及里，進而抓住事物的本質(zhì)與內(nèi)在聯(lián)系，認識事物的規(guī)律性。自然的規(guī)律是簡單的，規(guī)律的形式是美的。在教材中知識網(wǎng)絡類插圖往往是簡潔的。在教學中，教師將此類插圖中濃縮的思維歷程充分還原，讓學生沿著科學家思維活動的足跡去重演知識的產(chǎn)生與發(fā)展過程，在發(fā)現(xiàn)、體驗和掌握科學知識的同時，發(fā)展學生思維的深刻性。

例如，在學習物體的浮沉條件時，教材給出圖4。筆者稚化思維、重新還原，設計如下。

圖4

環(huán)節(jié)1：你能用雞蛋、水、鹽、燒杯來實現(xiàn)雞蛋的漂浮、沉底和懸浮嗎？動手實驗。

學生實驗：將一只雞蛋放在盛有清水的燒杯里，觀察雞蛋的狀態(tài)，雞蛋沉底，如圖5（a）；逐漸將食鹽溶解在水中后，觀察雞蛋的浮沉狀況，雞蛋將會懸浮在鹽水中，如圖5（b）；繼續(xù)加入食鹽，觀察雞蛋的浮沉狀況，最終雞蛋上浮到液面，這種狀態(tài)稱為“漂浮”，如圖5（c）所示。

圖5

環(huán)節(jié)2：根據(jù)二力平衡知識，根據(jù)力和運動的關系，對雞蛋進行受力分析，浸沒在液體中的雞蛋，受到重力和浮力。當浮力小于重力時，物體下沉；當浮力大于重力時，物體上?。划敻×Φ扔谥亓r，物體懸浮在液體中。上浮的物體露出液面后，排開液體的體積減小，浮力會減小，而重力不變。當浮力等于重力時，物體就漂浮在液面上。

環(huán)節(jié)3：重新對照插圖4，你認為物體的浮沉條件是什么？物體的浮沉條件是：物體的浮沉取決于物體的浮力和受到的重力大小。此時教師要強調(diào)物體上浮、下沉是運動過程，物體受非平衡力作用。下沉的結果是沉到液體底部，上浮的結果是浮出液面，最后漂浮在液面。

關于“物體浮沉的條件”，學生在日常生活中可能存在一些錯誤的經(jīng)驗或思維定勢，如認為“重的物體下沉，輕的物體上浮”。在科學學習過程中，許多學生經(jīng)常表現(xiàn)為不求甚解。教師對教材模型類插圖稚化還原，不僅加深學生對知識的理解，糾正學生錯誤的前概念，還有助于發(fā)展學生思維的深刻性。

四、于真實照片類插圖的限時搶答 發(fā)展思維的敏捷性

思維的敏捷性是指思維活動的速度，它反映了智力的敏銳程度。思維敏捷的學生，在處理和解決問題過程中，能夠適應變化的情況積極思維，周密考慮，正確判斷和迅速作出結論。教材中有著大量的真實照片類插圖，體現(xiàn)科學源于生活。在教學中，教師將此類插圖讓學生限時搶答，滿足學生好勝、好強的心理，引導學生運用科學知識解決實際問題，學以致用，發(fā)展學生思維的敏捷性。

例如，在學習《物質(zhì)的比熱》時，教材中通過三幅水的比熱應用的插圖，說明水是一種比熱較大的物質(zhì)。水在吸收或放出較多的熱量后溫度不會發(fā)生太大的變化，水的這種特性使它在生活和生產(chǎn)中有著十分廣泛的應用。你能否用比熱知識說明水的一些重要應用的原理？

學生限時搶答，挑選自己能解釋的現(xiàn)象，在其他學生的質(zhì)疑補充中完善答案：水的比熱大，相等質(zhì)量的水升高相同的溫度，吸收的熱量多；水的比熱大，相等質(zhì)量的水降低相同的溫度，放出的熱量多；水的比熱大，水在吸收或放出較多的熱量后溫度不會發(fā)生太大的變化。

這樣的插圖教材中很多。思維敏捷的學生，面對問題解決的緊張情形，通過積極的思維、周密的考慮，迅速透過表象溯本求源。經(jīng)常這樣訓練，讓學生體驗科學就在身邊，進而提高思維的敏捷性。

五、于實驗類插圖的探究重拓 發(fā)展思維的創(chuàng)造性

創(chuàng)造性思維是在新異情況下或困難面前采取對策，是在獨特新穎解決問題過程中表現(xiàn)出來的智力品質(zhì)。培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維的關鍵在于創(chuàng)設開放性的有效問題情境，促使學生處于“憤悱”的思維沖突狀態(tài)。教材增加了許多關于演示實驗和學生實驗的裝置圖、現(xiàn)象圖等。實驗類插圖的一個重要原則是把圖中的實驗再現(xiàn)出來。但是，不能僅僅是做一個實驗，在實驗前后還需鋪墊和拓展。在教學中，教師可要求學生針對教材的方案用簡易器材進行創(chuàng)新，或者對不足實驗方案進行改進，也可針對自己的前概念自行設計實驗方案進一步探究，最后畫圖表達。例如，在學習測鹽水密度時，教材的方案如圖6所示。

圖6

筆者讓學生思考：這樣測量鹽水的密度，是否存在誤差？產(chǎn)生誤差的原因是什么？學生一時不知道從哪里著手。筆者讓學生觀察量筒，量筒內(nèi)的鹽水是否全部倒入燒杯中？學生發(fā)現(xiàn)量筒中有部分鹽水殘留，說明鹽水的體積測量是正確的，但鹽水的質(zhì)量偏少，所以此方案測量鹽水的密度是偏小的。那么，我們?nèi)绾卧O計新方案測量鹽水的密度呢？學生分小組討論，學生得出兩種方案。

方案1：等體積法。用兩個等容積燒杯，先稱量空燒杯質(zhì)量m，然后分別在兩個燒杯中灌滿鹽水和水，再分別測量它們的燒杯和水總質(zhì)量m1、鹽水和燒杯總質(zhì)量m2，最后鹽水體積與水等體積，求出鹽水密度。

方案2：差量法。先測量燒杯和鹽水的質(zhì)量，然后把部分鹽水倒入量筒，讀出量筒內(nèi)鹽水體積，稱出剩余鹽水和燒杯的質(zhì)量，如表1。

表1

心理學家認為，創(chuàng)造活動的本質(zhì)特征是提供創(chuàng)造性產(chǎn)物。在實驗教學中，利用教材插圖探究重拓，積極開展研究性實踐活動，挖掘探究性思維素材，激勵學生敢于標新立異、設計新穎獨特的實驗方案，挖掘其中的創(chuàng)造性元素，潛移默化地影響學生，促進學生創(chuàng)造性思維品質(zhì)的發(fā)展。

六、結語

當然，以上思維品質(zhì)的五個特點并不是孤立存在的，而是互相融通連接的，一幅插圖也不僅僅發(fā)展其中的一個思維品質(zhì)，而是對思維品質(zhì)的多方協(xié)同發(fā)展。教材插圖是非常便利的教學資源，在科學教學中活化處理教材插圖，有效依托好教材插圖，借此培養(yǎng)學生的識圖、析圖、用圖能力，使學生養(yǎng)成讀圖、思圖的習慣，培養(yǎng)繪圖、用圖的能力，使思維品質(zhì)的發(fā)展伴隨插圖評析的始終。

［1］沈偉云.基于發(fā)展學生思維品質(zhì)的中考科學試題評析策略［J］.中學物理教學參考，2017（4）：49-52.

［2］鄭青岳.鄭青岳科學教育講演錄［M］.杭州：浙江教育出版社，2015:32.