小學數(shù)學教科書插圖的比較分析與優(yōu)化策略

【摘 要】插圖是教科書的重要組成部分，對學生知識學習和價值觀的形成具有重要作用。文章以插圖引導語的互動性，以及插圖的準確性、聯(lián)系性、現(xiàn)實性、簡潔性等五個維度構(gòu)建教科書插圖分析框架，對人教版、北師大版、蘇教版、西南師大版四個版本小學四年級數(shù)學教科書中的插圖進行比較分析，發(fā)現(xiàn)插圖的準確性和聯(lián)系性表現(xiàn)較好，但插圖引導語的互動性尚需優(yōu)化、插圖現(xiàn)實性體現(xiàn)不足、插圖簡潔性有待重視。未來需要進一步發(fā)揮插圖的解釋和調(diào)動功能，強化引導語的互動性；注重插圖的“數(shù)學味”和“數(shù)字化”，增強插圖的現(xiàn)實性；優(yōu)化選材和設(shè)計，提升插圖的簡潔性。

【關(guān)鍵詞】小學數(shù)學教科書 插圖 比較分析 優(yōu)化策略

【中圖分類號】G623.5" " 【文獻標識碼】A" 【文章編號】1002-3275（2024）15-37-06

一、問題提出

教科書建設(shè)體現(xiàn)國家意志，是基礎(chǔ)教育的重要工程。隨著《義務(wù)教育數(shù)學課程標準（2022年版）》的頒布，數(shù)學教科書的修訂已經(jīng)啟動，開展插圖研究可為新版教科書插圖編制提供重要參考和有力支撐。插圖作為教科書中非文本元素的集合，是對文字系統(tǒng)的補充［1］，對學生學習具有注意、情感、認知、補償功能［2］。以小學數(shù)學教科書為例，就注意功能而言，插圖的圖像和顏色容易吸引學生的注意力，并引導其關(guān)注相關(guān)圖文信息；就情感功能而言，插圖能夠拉近學生與數(shù)學文本內(nèi)容之間的心理距離，更容易激發(fā)學生的探究興趣；就認知功能而言，小學生在數(shù)學學習中主要以形象思維為主，插圖可化抽象為直觀具體，或通過圖像創(chuàng)設(shè)的情境來幫助學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題；就補償功能而言，對數(shù)學閱讀有障礙或空間想象能力較弱的學生，插圖可以輔助其理解文本信息。要想發(fā)揮插圖的促學作用，插圖引導語的互動性，以及插圖的準確性、聯(lián)系性、現(xiàn)實性、簡潔性尤為重要。［3］但從這些角度分析插圖促學作用的研究還比較缺乏，因此本研究選取四個版本的小學四年級數(shù)學教科書的插圖，借鑒已有研究構(gòu)建分析框架，對這四個版本教科書插圖引導語的互動性，以及插圖的準確性、聯(lián)系性、現(xiàn)實性、簡潔性進行分析，從而管窺教科書插圖的現(xiàn)狀與問題，并提出優(yōu)化策略，以為進一步發(fā)揮插圖的促學作用，提高我國小學數(shù)學教科書插圖編制質(zhì)量提供參考。

二、研究設(shè)計

（一）研究對象

本研究以人教版、蘇教版、北師大版、西南師大（西南大學）版四年級的數(shù)學教科書插圖為研究對象。就選擇的年級而言，選擇四年級作為研究對象，是因為這一階段是學生數(shù)學思維發(fā)展的關(guān)鍵時期，學生的思維開始由具體形象思維向抽象邏輯思維轉(zhuǎn)變，關(guān)注這一年級的教科書更有助于學生實現(xiàn)思維過渡。［4］同時，在國際大型教育研究項目中（例如PISA、TIMSS），四年級也是小學階段的代表性年級。就選擇的版本而言，本研究選取2022年審定通過的人教版以及2013年審定通過的蘇教版、北師大版、西南師大版共四個版本數(shù)學教科書。為保證內(nèi)容可比性，只選取四個版本教科書中四年級共有的內(nèi)容。

（二）分析框架

本研究的插圖分析框架（見表1）借鑒了Slough等人開發(fā)的圖像分析協(xié)定工具［5］與Kim構(gòu)建的數(shù)學教科書插圖分析框架［6］。插圖一般由引導語（含標題）和圖像構(gòu)成。從促學作用出發(fā)，一方面，插圖引導語的分析借鑒了圖像分析協(xié)定工具中的標題分類編碼，將引導語的互動性分為四個等級。另一方面，插圖圖像分析的維度借鑒了數(shù)學教科書插圖分析框架，包括插圖的準確性、聯(lián)系性、現(xiàn)實性、簡潔性四個維度。

（三）資料整理與分析

經(jīng)分析，共整理出插圖1387幅，其中人教版358幅、蘇教版357幅、北師大版340幅、西南師大版332幅。為保證編碼分析質(zhì)量，由兩位編碼者從1387幅插圖中選取416幅（占30%）插圖進行獨立編碼，計算出兩位編碼者對所有插圖的獨立編碼在五個維度上的Kappa系數(shù)分別為0.969、0.882、0.916、0.926、0.969。各維度的Kappa系數(shù)均在0.8以上，表明編碼一致性較好，可信度高。接著，運用表格工具軟件對1387幅插圖進行分類統(tǒng)計。

三、小學數(shù)學教科書插圖的比較分析結(jié)果

從四個版本教科書插圖引導語的互動性，以及插圖的準確性、聯(lián)系性、現(xiàn)實性、簡潔性等五個維度進行分析，得到以下結(jié)果。

（一）插圖引導語的互動性尚需優(yōu)化

對四個版本教科書插圖引導語的互動性類別占比情況進行統(tǒng)計（見表2），四個版本教科書的參與性引導語、描述性引導語、識別性引導語、無引導語的插圖平均占比分別為52.21%、32.86%、4.43%、10.51%。

由表2統(tǒng)計結(jié)果可知，蘇教版和西南師大版教科書插圖的無引導語類別占比較高（分別為19.89%和10.84%），且參與性引導語占比相對較低（分別為47.90%和46.39%）。

具體來看，教科書插圖引導語的互動性較低是因為有相當數(shù)量表征功能的插圖存在。該類插圖本身不含數(shù)學信息，在教科書中的作用是為了展示文本中提到的人或物等背景元素，以激發(fā)學生的相關(guān)生活經(jīng)驗或彌補學生生活經(jīng)驗的不足。［7］例如蘇教版四年級下冊“三位數(shù)乘兩位數(shù)”章節(jié)有一幅插圖如圖1所示。該插圖意在呈現(xiàn)圖中文本內(nèi)容的情景，幫助學生感受和諧號列車行駛的速度，這類插圖目的是激活或彌補學生的生活經(jīng)驗，不需要引導語。

還有大量插圖意在向?qū)W生展示計算過程或插圖中蘊含解決問題的信息，需要加入引導語或者修改引導語的類型。例如北師大版四年級上冊“除法”章節(jié)中有一幅插圖（見圖2）的引導語為“秋游”，只是簡明概括了該圖的情景背景，屬于識別性引導語。該引導語與插圖內(nèi)部的數(shù)學元素沒有產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，如果能改為參與性引導語，可以更好地激發(fā)學生參與數(shù)學學習。

（二）插圖準確性整體較好

對四個版本教科書插圖準確性類別占比進行統(tǒng)計（見表3），發(fā)現(xiàn)四個版本教科書插圖準確性整體較好。插圖屬于完全準確類別、比較準確類別、不準確類別、無數(shù)學概念類別的平均占比分別為84.13%、2.02%、0.00%、13.85%。

由表3可知，四個版本教科書的插圖完全準確類別的平均占比最高，且不存在不準確類別的插圖，在準確性維度上整體表現(xiàn)較好。無數(shù)學概念的插圖，是不包含數(shù)學元素起表征功能的情景圖片或照片，例如蘇教版四年級下冊“認識多位數(shù)”章節(jié)中的一組插圖（見圖3）意在為學生展現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的現(xiàn)實場景。根據(jù)分析框架，該組插圖中并未呈現(xiàn)文本中的相關(guān)數(shù)學信息，因此屬于不準確類別中的無數(shù)學概念類插圖。

（三）插圖聯(lián)系性表現(xiàn)優(yōu)異

對四個版本教科書插圖聯(lián)系性類別占比進行統(tǒng)計（見表4），四個版本教科書完整數(shù)學信息聯(lián)系類別、部分數(shù)學信息聯(lián)系類別、情境信息聯(lián)系類別、完全無關(guān)類別插圖的平均占比分別為84.92%、1.38%、13.71%、0.00%。在插圖聯(lián)系性上總體表現(xiàn)優(yōu)異。

（四）插圖現(xiàn)實性體現(xiàn)不足

對四個版本教科書插圖的現(xiàn)實性類別占比進行統(tǒng)計（見表5），四個版本教科書數(shù)學現(xiàn)實類別、情境現(xiàn)實類別、無現(xiàn)實類別的插圖平均占比分別為7.16%、7.62%、85.22%。

由表5可知，四個版本教科書無現(xiàn)實類別插圖占比很高，而數(shù)學現(xiàn)實類別插圖總體占比低，可見在加強插圖現(xiàn)實性上還有較大的空間。具體來看，首先，就人教版與蘇教版教科書在數(shù)與代數(shù)領(lǐng)域的插圖而言，與現(xiàn)實生活情景相關(guān)的插圖中具有現(xiàn)實性的照片類插圖使用較少，因此插圖的無現(xiàn)實比例高。其次，四個版本教科書在圖形與幾何領(lǐng)域均使用了較多幾何圖形類插圖，如單獨出現(xiàn)的線、三角形，此類插圖也會增加無現(xiàn)實插圖的比例。最后，四個版本教科書在統(tǒng)計與概率領(lǐng)域存在較多的表格類插圖，該類插圖沒有現(xiàn)實元素。

（五）插圖簡潔性有待重視

對四個版本教科書插圖的簡潔性類別占比進行統(tǒng)計（見表6），四個版本教科書十分簡潔類別、簡潔類別、有干擾類別的插圖平均占比分別為72.24%、25.10%、2.66%。

由表6可知，四個版本教科書中均存在有干擾元素的插圖，占比在2.11%到2.94%之間，這一比例相對較低，且其中大部分是呈現(xiàn)背景信息的插圖，這些插圖不可避免存在分散注意力的元素，而需要重點關(guān)注的是少量存在干擾學生識別插圖中數(shù)學元素的插圖。例如北師大版四年級上冊“線與角”章節(jié)中一幅有干擾類別的插圖（見圖4），其意在展現(xiàn)海平面線，幫助學生抽象出直線的數(shù)學概念，但此插圖內(nèi)部其他元素的干擾性較強，如陽光和云彩容易轉(zhuǎn)移學生的注意力，使學生注意力偏離海平面線，從而干擾學生直線概念的生成。

四、小學數(shù)學教科書插圖的優(yōu)化策略

《全國中小學教材審定委員會工作章程》中明確規(guī)定：教材要遵循照片、地圖、插圖和圖表要和教材內(nèi)容緊密配合等原則。［8］這些要求與本文插圖的準確性和聯(lián)系性維度一致，而上述研究結(jié)果表明四個版本教科書的插圖在這兩個維度上整體表現(xiàn)優(yōu)異，說明教科書編寫遵循了章程的有關(guān)規(guī)定。而在插圖引導語的互動性，以及插圖的現(xiàn)實性、簡潔性上還有提升空間，因此提出以下優(yōu)化策略。

（一）發(fā)揮插圖的解釋和調(diào)動功能，強化引導語的互動性

一方面，可以增添描述性引導語來說明插圖包含的數(shù)學主題或描繪的情景，特別是在難點和重點內(nèi)容板塊。例如西南師大版四年級上冊“萬以上數(shù)的認識”章節(jié)的其中一幅插圖（見圖5）和蘇教版“運算律”章節(jié)的其中一幅插圖（見圖6）可分別作以下改進：圖5可添加“為了計算便捷，人們發(fā)明了計算器”或“在進行復(fù)雜計算時，計算器是我們的好幫手”；圖6可添加“下圖是學校運動會上男女生參加不同體育項目的人數(shù)”。這些描述性引導語可以讓學生快速把握插圖中的數(shù)學信息，或幫助學生快速理解問題情境。

另一方面，可增加激發(fā)學生數(shù)學思考的參與性引導語。要想讓插圖提高學生的學習效果，最直接有效的方法就是在學習材料中添加特定的指令和任務(wù)。［9］以提問或任務(wù)的形式展現(xiàn)引導語，利用前置問題或任務(wù)驅(qū)動學生理解插圖和文本，能夠培養(yǎng)學生的數(shù)學問題解決能力和數(shù)學問題提出能力。例如蘇教版四年級上冊“兩、三位數(shù)除以兩位數(shù)”章節(jié)其中一幅插圖如圖7所示。如果此插圖指向?qū)W生問題解決能力的培養(yǎng)，可增加像“老師的900元可以買些什么呢？”這類參與性引導語，用開放式的提問引導學生解決問題，然后根據(jù)學生的解題思路開展教學。如果此插圖指向?qū)W生問題提出能力的培養(yǎng)，該插圖的引導語可設(shè)計為“觀察下圖，盡可能提出相關(guān)的數(shù)學問題”。

（二）注重插圖的“數(shù)學味”和“數(shù)字化”，增強插圖的現(xiàn)實性

一方面，增加蘊含數(shù)學信息的現(xiàn)實情景或?qū)嵨镎掌鍒D，為插圖增加“數(shù)學味”。現(xiàn)實感較強的插圖可以為學生營造具有真實感的問題情境，在插圖中合理呈現(xiàn)數(shù)學元素，可加強數(shù)學和生活的聯(lián)系。例如人教版四年級下冊“運算律”章節(jié)加法運算律內(nèi)容中的一幅插圖（見圖8）為旅行者騎行的情景圖，其既沒有現(xiàn)實的事物，也未呈現(xiàn)與文本中數(shù)學內(nèi)容相關(guān)的信息。因此，可以將該情景插圖替換為帶有騎行里程數(shù)據(jù)的現(xiàn)實照片，從而更好地幫助學生融入真實的問題情境。

另一方面，充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段，建立數(shù)字化插圖資源庫。一是實現(xiàn)二維平面插圖向三維立體插圖的轉(zhuǎn)化。例如學生在學習三視圖時，可通過信息技術(shù)展現(xiàn)不同形態(tài)的真實物體，讓學生模擬操作轉(zhuǎn)動不同視角下的物體，以增強真實體驗。二是以連續(xù)圖更好地展示實物物體運動變化過程，克服紙質(zhì)教科書中插圖不能充分展示物體動態(tài)變化過程的弊端。例如學生在學習旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象時，可以在多媒體設(shè)備上呈現(xiàn)鐘表指針的旋轉(zhuǎn)過程，動靜結(jié)合的呈現(xiàn)方式有助于讓學生結(jié)合現(xiàn)實情境發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的三要素，即旋轉(zhuǎn)中心、旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)角度。三是打破紙質(zhì)教科書中插圖的數(shù)量和類型的限制，展現(xiàn)多樣化的現(xiàn)實模型，滿足不同地區(qū)學生的學習需求。例如學生在學習分數(shù)概念時，可以展現(xiàn)切分雞蛋灌餅的場景，也可以展現(xiàn)切分馕的場景，或者是平均切分其他地方特色食物的場景。

（三）優(yōu)化選材和設(shè)計，提升插圖的簡潔性

一方面，插圖選材應(yīng)盡量選擇數(shù)學元素突出的圖片，盡量排除其他無關(guān)元素。例如蘇教版四年級下冊“三角形、平行四邊形和梯形”章節(jié)中，在“你知道嗎”板塊有一組圖意在展現(xiàn)三角形具有穩(wěn)定性這一性質(zhì)，其中一幅圖如圖9所示。該圖以輸電線路的塔架為背景，其內(nèi)部包含較多圖形形狀，且梯形元素更為突出，容易對學生的認知產(chǎn)生干擾，學生在觀察該圖后可能會誤認為梯形也具有與三角形相似的穩(wěn)定性。因此，該插圖可以替換為更能直接凸顯三角形具有穩(wěn)定性的相關(guān)插圖，如相機拍攝時使用的三腳架、起重機的三角形吊臂等。

另一方面，在插圖設(shè)計時，要凸顯數(shù)學元素，特別是現(xiàn)實性要求較高的插圖，此類插圖往往包含的元素較多，且部分背景信息較難去除，應(yīng)盡可能將圖中所包含的數(shù)學元素通過描線、巧用顏色等方式進行標注，進而凸顯數(shù)學元素。例如人教版四年級上冊“公頃和平方千米”章節(jié)中，在介紹“1公頃”這一面積單位時呈現(xiàn)插圖如圖10所示。首先，為更好地幫助學生建構(gòu)起“400米跑道圍起來的部分的面積大約是1公頃”的認識，選用一張400米跑道運動場的俯視圖更為直觀。其次，巧用有顏色的線條將跑道邊緣勾勒出來，可避免運動場內(nèi)的多條跑道給學生帶來認知困惑。這樣的設(shè)計處理可以平衡插圖的簡潔性和現(xiàn)實性。

五、結(jié)語

本文從插圖促學功能出發(fā)，分析了四個版本小學四年級數(shù)學教科書插圖引導語的互動性，以及插圖的準確性、聯(lián)系性、現(xiàn)實性、簡潔性五個方面的情況，對這些結(jié)果應(yīng)辯證地加以解讀。首先，要在教與學視角下綜合考量插圖的作用，不能孤立強調(diào)某特性而忽視其在教與學中的合理性。例如為培養(yǎng)學生的建模意識，插圖可選用真實照片以增強現(xiàn)實性，這些插圖通常會包含無關(guān)元素從而降低了簡潔性，但從創(chuàng)設(shè)現(xiàn)實情境發(fā)展學生建模意識的角度而言，這樣的處理是合理的。其次，不能放大插圖的功能，數(shù)學學習需逐步走向抽象，學生應(yīng)深入思考插圖與符號的內(nèi)在聯(lián)系［10］，學會用數(shù)學的眼光、思維、語言解讀插圖。最后，重視教師的插圖使用指導，引導教師充分認識、準確把握、切實發(fā)揮插圖的教育功能，并開發(fā)適合學生的插圖，實現(xiàn)以圖促學的目標。

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