对鲁科版最新高中化学必修教科书中插图的分析和启示

万延岚，周永豪，丁铭艺

教科书作为最重要的教学资源，在整个教材体系中地位突出，意义重大[1]。插图是教科书显性结构中的重要组成部分之一，在传达信息的方式上有其独特的认知价值，具有单纯文本内容无法替代的优势。教科书中的插图可以对教材内容进行进一步的解释说明，陶冶学生的情操，增强文本的科学性和艺术性，是教师进行教学设计和课堂教学的重要资源[2]。

基于此，本文重点从插图数量、呈现方式、呈现内容、插图功能四个方面，对山东科学技术出版社（以下简称“鲁科版”）出版的普通高中教科书化学必修（2019年版）[3][4]中的插图进行深入统计和分析，以期对化学教科书编制、教师教学和学生学习提供建议和启示。

一、插图的数量统计分析

鲁科版普通高中化学教科书必修包括第一册和第二册。对两册教科书中绪言、目录、正文章节、微项目、本章自我评价和附录中的所有插图进行统计，得到鲁科版高中化学必修教科书中设置的插图数量共计414个，见表1，平均每页插图数量为1.56个，高密度的教科书插图极大地丰富了教科书内容。

表1.鲁科版高中化学必修教科书中插图数量整体统计

具体地，第一册包含插图共计199个，第二册包含插图共计215个。具体章节分布情况见表1。从表1可以看出，除去绪言、目录和附录插图，两册教科书正文章节包含的插图占比最重，共计390个，均占每一册书插图总量的90%以上。其中，第一册第2章的插图数量相对较少，这一章的课程内容为“元素与物质世界”，涉及到元素与物质分类，其中关于胶体的相关知识单纯地借助插图会比较晦涩难懂，学生无法在头脑中直观建构渗析、电泳和聚沉等现象的原理，因此需要借助较多的文字信息帮助学生理解。对于电离反应、离子反应和氧化还原反应，教材中也要有充分的文本内容向学生解释这三个反应的实质，从而更好地促进学生对知识的理解与内化。因此，在这一章中，文字内容占据相当一部分比例，插图数量相对其他章节偏低。第一册第3章插图数量最多，这一章课程内容为“铁、氮、硫等物质性质与转化”知识的学习，章节涉及的生活现象和实验探究比较多，运用插图能更好地帮助学生理解实验原理，观察实验现象，探究物质性质，激发学生的学习兴趣；同时，这一章图表流程类插图可以帮助学生清楚物质转化的实验过程，使抽象的化学知识具象化，便于学生理解。

二、插图的呈现方式分析

根据插图是由一幅图片或一个单独的表格呈现，还是由两幅或者两幅以上的图片组合起来呈现，可以将插图的呈现方式分为单图和组图两种类别。同时，根据插图是图片类还是图表类，可以将插图的呈现方式分为图片类插图和图表流程类插图。下面我们详细统计分析。

（一）单图和组图的统计分析

单图是由一幅图片或一个单独的表格对文字内容进行补充说明或对化学原理进行解释的插图；组图是由两幅或者两幅以上的图片组合起来对同一主题进行解释说明的插图。一般而言，单图占用空间较小，移动较灵活，简洁明了；组图占用空间较大，多应用于实验现象、操作展示等表示过程的方面，移动相对不灵活。对鲁科版两册教科书中的单图和组图数量进行详细统计得出：第一册单图数量为172个，组图数量为27个；第二册单图数量为160个，组图数量为55个。两册教科书中单图数量明显多于组图，且第一册的单图数量大于第二册，第二册的组图数量大于第一册。

对于刚上高中的学生而言，认知能力尚没有发展完全，简单的单图可以使学生更容易理解书本知识，有利于维持学生的注意力，而且单图占用空间小，便于教科书排版，移动方便灵活。第二册中原子结构图、各元素及其单质图，以及化学反应过程中能量的变化情况图比较多，利用组图能够完整地表达实验过程和本质内容，帮助学生建立真实的情境，使学生能够直观系统地认识到整个实验的变化过程；有机分子的球棍模型和空间填充模型、探究有机分子化学性质的实验等运用组图能够完整展示有机分子的结构和整个实验过程，实验变化现象突出明显；同时组图在联系宏观物质和微观结构方面有独特的优势，可以很好地将三重表征进行外显，如插图“氯化钠晶体及其结构模型”（第一册第52页，编号“B1P52”，下同），能够帮助学生更好地将固体氯化钠、氯化钠结构和氯化钠的化学符号三者进行有效联系。

（二）图片类插图和图表流程类插图的统计分析

图片类插图可以根据人类视觉及维度细分为照片、二维平面图、三维轮廓图和三维立体模型图四种。照片是通过拍摄实物或者是利用化学家的照片制作的插图，能够直观地展示事物的情况，吸引学生的学习兴趣；二维平面图是在二维空间里用线条勾勒出的物体正视图，能够准确地展示事物的基本样貌，如实验室制氯气的装置图（B1P20）；三维轮廓图是将二维平面图立体化，借助线条将事物所有的可视化部分勾勒出来，具有写实性，比二维平面图更加立体直观，例如蒸汽驱动汽车示意图（B2P65）；三维立体模型图大多数用来表示分子结构，它是在三维轮廓图的基础上加阴影、颜色、物质基本纹理以及大小差别等建立的物质模型图，具有立体性，如甲烷分子球棍模型（B2P78）。

图表流程类插图可细分为二维线图、表格和程序关系图三种。二维线图是以二维坐标曲线图的形式表现的，能够用线条直观简洁地表达出变化关系，例如关于稀硫酸与氢氧化钡溶液反应中电导率随时间变化情况图（B1P55）；表格是最常见的插图形式之一，它能够直观地呈现信息，条理有序；程序关系图在教科书插图中常用于知识梳理和总结，以及概括工业流程等，具有科学性和系统性。基于此呈现方式分类，对鲁科版必修教科书的插图按章进行统计,见表2。

由表2可知，图片类插图中，数量最多的是照片类插图，约占插图总比例的44.62%，照片能够生动直观地表示物质的外观状态，展示与人类生活息息相关的现象，还能够直观地呈现实验现象，便于培养学生的观察能力，激发学生的学习兴趣；三维轮廓图数量最少，占比为3.08%。图表流程类插图中所占比重最大的是表格类插图，占比为22.56%，化学是一门以实验为基础的学科，学生通过实验探究将相关实验数据分类记录在表格中，条理清晰，生动直观，有利于培养学生自主探究能力，形成科学严谨的实验态度；数量较少的是二维线图，占比为4.61%；每一章节的程序关系图数量大致相当。

从教科书章节内容分析，第一册第2章“元素与物质世界”中的元素概念较难具象化，所以照片类插图相对较少；第二册第1章“原子结构元素周期表”和第2章“化学键化学反应规律”的知识内容抽象复杂，这些章节同样较少采用照片类插图，而是更多地采用了二维平面图和三维轮廓图，从而有利于学生更好地理解元素、原子结构和化学键相关知识；第二册第3章的三维立体模型图远多于其他章，是因为学习有机化合物时多运用三维立体模型图，有助于更好地表征和解释有机化合物的立体结构。

表2.图片类和图表流程类插图的数量统计

三、插图的呈现内容分析

化学教科书中的插图根据其呈现和解释的内容，大致可以分为物质表征类插图、概念原理类插图、实验探究类插图和社会生活类插图四大类。对鲁科版必修教科书的插图按章进行统计，见表3。

由表3可知，从总体上看，两册教科书中“实验探究类”插图数量最多，共计191个，比重约占48.97%，这说明鲁科版必修化学教科书非常注重培养学生的科学探究能力，借助插图从实验探究的各个维度对其进行表征。其次是“物质表征类”插图，共计99个，比重约占25.39%。化学是一门研究物质的学科，教科书中每一章节的内容都和物质有关，涉及物质结构、性质、转化、用途等从宏观到微观的各个方面，这一类插图很好地外显了“宏观辨识与微观探析”这一化学学科核心素养。“社会生活类”插图共计65个，比重约占16.66%。“社会生活类”插图与人类生活联系较为密切，学生能将所学知识与日常生活建立起联系，将理论应用于实践中，从生活走进化学，从化学走向社会，有利于发展学生的“科学精神和社会责任”核心素养。两册书中数量最少的是“概念原理类”插图，比重约占8.98%，概念原理性知识更多地需要文本进行解释，同时其复杂性和抽象性特点对插图的外显和表征提出了很高的要求，在一定程度上限制了插图的使用。

表3.基于呈现内容对插图数量的统计

具体地，“物质表征类”插图中“结构类”插图数量最多，两册教科书共计40个，约占插图总数的10.26%。化学作为研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的学科，既研究物质宏观上的性质及其变化，也研究物质微观上的组成及结构[5]。而由于微观世界的肉眼不可见性，往往造成很多学生的学习困难，因此，教科书中呈现了大量的物质结构图。借助这类插图将微观世界进行可视化，可以很好地帮助学生理解物质结构相关知识，更好地探析微观世界。“实物类”插图数量仅次于“结构类”，约占插图总数的5.64%，实物图能帮助学生直观生动地认识物质，更好地学习物质类知识，调动学生的学习积极性。尤其是对学生日常生活中接触较少、理解起来有障碍的知识，借助插图能很好地帮助学生进行感知。例如插图“硫元素的两种同素异形体”（B1P96），直观展示两种硫的实物图，有助于学生对“同素异形体”这一概念的理解，增加学习兴趣。“用途类”插图数量相对较少。

“概念原理类”插图中“反应原理及应用”的插图数量最多。这在一定程度上是因为高中生的抽象思维尚未发展成熟，对于一些抽象的概念原理或者反应机理无法在头脑中自我建构，因此借助插图可以帮助学生更好地进行理解。例如第一册第2章第1节“不同分散质微粒透过滤纸和半透膜的原理示意图”（B1P46），就是利用插图将胶体渗析的原理过程具象化，直观展示给学生帮助其更好地理解。

“实验探究类”插图中“实验记录与分析”和“实验现象类”插图数量最多，分别为75个和61个，这说明鲁科版教科书非常重视对学生实验现象的观察能力、实验记录与分析能力的培养。其次是“实验装置”类插图和“实验及探究流程”类插图。鲁科版教科书中设置了较多的实验装置图和实验流程图，如铁与硫酸铜溶液的反应装置（B1P64）、实验室制取氯气的反应装置（B1P69）、合成氨的实验装置图（B1P109）等，直观地展现出反应过程和仪器的连接顺序，为学生进行实验探究提供思路上的引导，也有利于学生从整体上把握整个实验探究过程。“实验仪器与试剂”和“实验演示”两类插图数量最少，分别只占总比重的1.79%和1.54%。“实验仪器与试剂”类插图较少主要是由于高中生对常见的化学实验基本仪器和试剂都已了解，无需借助插图进行过多地辅助性解释；“实验演示”类插图的数量较少在一定程度上暗示了鲁科版教科书更加倡导学生亲自动手实验探究，更加注重学生自主创新能力的培养。

“社会生活类”插图中，表示“生产生活与科技”的插图数量最多，占插图总比例的14.10%。鲁科版教科书中设置了大量与社会发展、科技进步和生产生活相关的插图，“复兴号”列车（B1P2）、氮肥促进粮食增产（B1P4）、钛合金应用于飞机制造业（B1P69）等插图，与社会生产生活密切相关，既丰富了教科书内容，更能够激发学生学习化学的积极性，让学生认识到化学与社会生产生活的密切关系，从而感受化学科学强大的社会功能，领悟化学科学的魅力，提升社会责任感。“人物图片”和“自然景观”类插图数量均为5个。其中，鲁科版中设置的“人物图片”分别为成功合成结晶牛胰岛素的我国科学家（B1P3）、我国科学家屠呦呦（B1P5）、丹麦科学家玻尔（B2P6）、俄国科学家门捷列夫（B2P12）、我国石油化工催化剂专家闵恩泽（B2P59）的插图，这类插图虽然占总比重较少，但其出现强调了对科学家们的尊敬和对科学研究的致敬。

四、插图的功能分析

本研究借鉴我国学者宋振韶对插图功能的分类，将教科书中的插图分为三类：装饰功能、解释功能和促进功能[6]。装饰功能是指独立于文本没有特别含义，只是为了增加教科书的美观、激发购买欲望和阅读兴趣而编排的插图；解释功能是指服务并依赖于文本而存在，注重对文本内容形象化，将复杂的概念、原理、过程用直观的方式呈现出来，以读者能够理解文本的主旨为目标的插图；促进功能是指既服务和依赖文本，同时也具有一定的独立性，传达额外的信息。根据插图的功能对两册教科书中插图进行统计分析，结果见表4。

表4.基于功能对插图数量的统计

从表4可以看出，鲁科版高中化学必修教科书中呈现的插图，更多的是发挥促进功能和解释功能，两者分别占比47.18%和46.67%，而装饰功能的插图最少，仅占6.15%。换句话说，鲁科版教科书中的插图只有极少数是为了增加美观或者单纯增加阅读兴趣而设置，大量插图的设置都是依赖服务于教科书中的文本，为了对教科书中的文本进行解释说明，甚至是为了传递额外的信息，如拓展内容,开阔视野，或者是为了促进学生观察力、知识迁移能力、概括能力、想象力等的提高。因此，教师在教学中，需要运用自身的综合经验和教育智慧，深入挖掘插图隐含的教学功能和育人价值。

五、启示与建议

本研究从插图数量、呈现方式、呈现内容、插图功能四个方面，对鲁科版高中化学必修教科书中的插图进行了深入统计和分析，得出以下教学建议和启示。

（一）教科书插图是情境创设的重要素材

插图是创设情境的重要途径之一。不同类型的插图蕴含着不同的信息，教师使用教科书插图时，应尽可能运用插图创设问题情境，用问题引导学生积极思维，探究插图中所蕴含的各种信息，完成有意义的学习活动，促进学生化学学科素养的全面发展[7]。尤其是社会生活类插图包含许多生产生活与科技插图，重视与社会生产生活紧密联系，教师可以利用这类插图创设教学情境，充分发挥插图的教学引导作用，让学生在真实的教学情境中学习化学，运用所学知识解决实际生活问题，外显和培养学生的化学学科核心素养，激发学生的学习兴趣，培养学生的社会责任感。

（二）灵活运用不同呈现方式的插图

插图的呈现和使用要有针对性，在不同的教学环境中，教师要学会选择运用不同呈现方式的插图进行教学。尤其是图片图表流程类插图中涉及多种多样的插图类型，教师在讲解不同知识时应灵活变通地运用此类插图。例如，涉及实验数据的记录、实验现象的观察、实验结果的分析以及其他数据的提供等要尽可能借助表格类插图，使知识内容罗列条理清晰；涉及实验流程、学习知识的基本思路、知识之间的相互关系等利用程序关系图，有利于学生系统地掌握知识，培养科学的逻辑思维；涉及物质实物、实验仪器、实验操作、生活现象、实验现象等需要凭借照片类插图进行讲解。此外，著名的化学家和相关的研究人员等也应借助照片类插图加以介绍说明，可以直观生动地向学生传递信息。教师还应引导学生深入分析插图中的隐含信息，透彻理解文本内容。

（三）促进插图从“静态”向“动态”的转变

教科书是纸质媒介，因此呈现出的插图是静态的画面。信息技术的发展，为插图从“静态”向“动态”的转变提供了契机。教师可以基于插图内容，采用相关影视、音像等传递动态的信息，从而更好地满足学生的学习需求。例如，对一些有危险性的实验插图或者不具备教学条件的实验插图，教师可以通过教学视频向学生解读；对于一些社会发展静态图片，教师可以搜索相关动态视频加以拓展等。

需要注意的是，倡导激活教科书中的静态画面，不仅仅是从技术角度思考，而是提倡教师从理念上进行转变和考虑。对于静态的插图，通过深入挖掘引出有价值的思考问题，加强插图与核心概念、知识之间的联系和组织[8]，赋予其育人价值。例如，围绕验证氯气能否与水发生反应的实验插图，教师可以设置诸如哪一瓶中的红纸条褪色，是什么物质让纸条褪色，为什么会褪色等一系列启发性问题，让学生在动态思考中解决插图中呈现的问题或者引导学生主动发现提出问题，学生通过小组合作交流探讨或者自主思考探究解决问题。通过如上方式进行学习，看似插图是静静地安插在教科书中固定位置，但实际上通过学生不断地动脑思考、深入分析，在学生头脑中早已经形成动态的、活动的画面。

通过分析我们可以看出，鲁科版最新高中化学必修教科书中编排了大量内容丰富、形式多样、功能多元的插图，要高水平地使用这些插图，关键在于化学教师的创造性教学。因此，教师要重视对教科书插图的研究，从观念上重视插图对教学的意义，在教学中最大限度地挖掘插图所蕴含的功能和价值，在运用合理的形式呈现插图的同时，努力引导学生从插图中主动地获取信息，实现意义建构。