基于發(fā)展學(xué)生思維品質(zhì)的教材插圖評析策略

陳懋 管建林

摘 要：插圖是教材的第二語言，培養(yǎng)學(xué)生思維品質(zhì)是發(fā)展其智能的突破口。針對初中科學(xué)教材插圖特點，基于發(fā)展學(xué)生思維品質(zhì)進行插圖評析，通過質(zhì)疑重構(gòu)、多向重設(shè)、稚化還原、限時搶答、探究重拓等環(huán)節(jié)開展實踐與思考，促進學(xué)生理解和掌握知識，發(fā)展學(xué)生的思維品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：科學(xué)教學(xué)；教材插圖；思維品質(zhì)；評析策略

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(xué)生思維品質(zhì)是發(fā)展其智力和能力的突破口。心理學(xué)研究也表明，思維品質(zhì)是可以通過訓(xùn)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(xué)生更好地理解和掌握知識。初中科學(xué)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(luò)四大類型，共1400多幅插圖。在插圖評析過程中，既促進學(xué)生理解和掌握知識，又發(fā)展學(xué)生觀察能力、形象思維能力和分析表達能力，發(fā)展學(xué)生的思維品質(zhì)，真正走向深度學(xué)習(xí)。如何基于發(fā)展學(xué)生思維品質(zhì)開展插圖評析？筆者圍繞教學(xué)實踐談?wù)勛约簩Τ踔锌茖W(xué)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(gòu) 發(fā)展思維的批判性

思維的批判性，是學(xué)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(xué)性、權(quán)威性不言而喻?？茖W(xué)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(xué)性、客觀性、統(tǒng)一性等方面。在教學(xué)中，教師在認真選擇適合學(xué)生質(zhì)疑的插圖基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生用辯證的觀點，一分為二地評析插圖，并提出重構(gòu)的建議，發(fā)展學(xué)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（a）是八年級上冊電池短路的插圖。在初步學(xué)習(xí)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(dǎo)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(zāi)，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(xué)習(xí)《電生磁》時，筆者讓學(xué)生按教材方案操作，然后設(shè)問：就圖1（b）而言，它存在哪些不足呢？如何改進？有的學(xué)生說，電池有點燙，其他學(xué)生紛紛點頭；有的學(xué)生指出，教材在涉及通電螺線管實驗時，導(dǎo)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(dǎo)體的作用的插圖。在學(xué)習(xí)《電動機》時，筆者讓學(xué)生按教材方案操作，然后設(shè)問：就圖1（c）而言，它存在哪些不足呢？如何改進？學(xué)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(dǎo)學(xué)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(quán)威，鼓勵學(xué)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(xué)生思維的批判性。

二、于模型類插圖的多向重設(shè) 發(fā)展思維的靈活性

思維的靈活性，是指學(xué)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(xué)生理解科學(xué)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(xué)生。在教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生將此類插圖從不同角度和側(cè)面進行多向設(shè)問，促使學(xué)生遇到障礙時能靈活改變思路，進而發(fā)展學(xué)生思維的靈活性。

例如， 圖2是一種斷路器的工作原理圖，學(xué)生因思維紊亂而難以清晰表達。筆者引導(dǎo)學(xué)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(jié)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(shè)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。

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(fù)原狀，斷路器手動復(fù)位。教師從正向角度設(shè)問，然后學(xué)生逆向畫出過程圖，敘述工作原理，正向和逆向結(jié)合，該圖迎刃而解。

針對學(xué)生的認知邏輯，引導(dǎo)學(xué)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(xué)生思維的變通性、多樣性，啟發(fā)學(xué)生全方位、多角度解圖，也有利于發(fā)展學(xué)生思維的靈活性。

三、于知識網(wǎng)絡(luò)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(chǔ)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(luò)類插圖往往是簡潔的。在教學(xué)中，教師將此類插圖中濃縮的思維歷程充分還原，讓學(xué)生沿著科學(xué)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(xué)知識的同時，發(fā)展學(xué)生思維的深刻性。

例如，在學(xué)習(xí)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(shè)計如下。

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(xué)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。

環(huán)節(jié)2：根據(jù)二力平衡知識，根據(jù)力和運動的關(guān)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??；當浮力等于重力時，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(jié)果是沉到液體底部，上浮的結(jié)果是浮出液面，最后漂浮在液面。

關(guān)于“物體浮沉的條件”，學(xué)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(xué)學(xué)習(xí)過程中，許多學(xué)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(xué)生對知識的理解，糾正學(xué)生錯誤的前概念，還有助于發(fā)展學(xué)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(xué)生，在處理和解決問題過程中，能夠適應(yīng)變化的情況積極思維，周密考慮，正確判斷和迅速作出結(jié)論。教材中有著大量的真實照片類插圖，體現(xiàn)科學(xué)源于生活。在教學(xué)中，教師將此類插圖讓學(xué)生限時搶答，滿足學(xué)生好勝、好強的心理，引導(dǎo)學(xué)生運用科學(xué)知識解決實際問題，學(xué)以致用，發(fā)展學(xué)生思維的敏捷性。

例如，在學(xué)習(xí)《物質(zhì)的比熱》時，教材中通過三幅水的比熱應(yīng)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(yīng)用。你能否用比熱知識說明水的一些重要應(yīng)用的原理？

學(xué)生限時搶答，挑選自己能解釋的現(xiàn)象，在其他學(xué)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(xué)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(xùn)練，讓學(xué)生體驗科學(xué)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(xué)生創(chuàng)造性思維的關(guān)鍵在于創(chuàng)設(shè)開放性的有效問題情境，促使學(xué)生處于“憤悱”的思維沖突狀態(tài)。教材增加了許多關(guān)于演示實驗和學(xué)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(xué)中，教師可要求學(xué)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(shè)計實驗方案進一步探究，最后畫圖表達。例如，在學(xué)習(xí)測鹽水密度時，教材的方案如圖6所示。

筆者讓學(xué)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(xué)生一時不知道從哪里著手。筆者讓學(xué)生觀察量筒，量筒內(nèi)的鹽水是否全部倒入燒杯中？學(xué)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(shè)計新方案測量鹽水的密度呢？學(xué)生分小組討論，學(xué)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。

心理學(xué)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(xué)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(xué)生敢于標新立異、設(shè)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(xué)生，促進學(xué)生創(chuàng)造性思維品質(zhì)的發(fā)展。

六、結(jié)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(xué)資源，在科學(xué)教學(xué)中活化處理教材插圖，有效依托好教材插圖，借此培養(yǎng)學(xué)生的識圖、析圖、用圖能力，使學(xué)生養(yǎng)成讀圖、思圖的習(xí)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。

參考文獻：

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

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