应用图文表征转换培养科学学科能力

黄春燕

摘 要：针对图片开展的教学主要涉及读图、制图和用图三个层面。在读图、制图环节可采取不同的教学策略，进行图文表征转换训练，提高学生的信息获取、信息处理、分析比较、抽象概括、模型建构等学科能力，培养学生学会学习这一核心素养，最终达到提高学生用图解决生活中的实际问题，提高社会适应能力的目的。

关键词：图文表征；读图；制图

一、引言

浙教版初中《科学》教材具有图文并茂的特点。统计6册教材插图总计1428幅，平均每册238幅，每页约2幅。统计2014到2017年浙江省各地市学业考试科学试卷，平均每份试卷插图量达26.6幅，大量试题信息综合体现在插图中。分析2016、2017年义乌市学业考试试题得分情况，发现有插图试题的总得分率低于当年试卷平均得分率，尤其是图像说理题得分率明显偏低，反映出学生通过读图获取信息的能力弱于从文字中提取信息的能力。从中可见部分教师在教学过程中偏重知识的传授，轻视读图方法和能力的培养。

科学课程标准提出，要通过科学教学，“发展收集信息和处理信息的能力；发展表达和交流的能力。”[1]11具体内容目标中有10个条目与培养学生的读图能力有关。中国学生发展核心素养指出，要培养学生学会学习核心素养，发展信息意识。

有鉴于此，本文拟从利用图文表征转换的训练，通过读图、制图两个环节的部分案例分析，概括归纳如何提高学生观察、信息提取、分析比较、空间想象、模型建构等学科能力，以达到提高学生用图解决生活实际问题，主动适应“互联网+”、“图文时代”等社会信息化发展趋势的目的[2]。

二、相关概念及内涵

图形是表达、概括、拓展、深化科学知识的重要形式，具有文字所不具备的形象、直观、内涵丰富等特点。科学教材中的插图根据其呈现内容的不同可分为：结构示意图、地图、实验装置图、实验过程图、操作流程图、数据信息图、实物照片等。根据数据呈现方式不同又可分为直角坐标图、柱状图、圆饼图等。

图文表征转换就是指将传递信息的方式以图片表征转换为文字表征、表格表征，或者是将文字表征转换为图片表征[3]。开展图文表征的转换训练，主要是为了发展学生收集信息和处理信息的能力，促使学生学会用文字、图表和科学语言表述有关的信息，初步学习运用比较、分类、归纳和概括等方法对获取的信息进行加工[1]15，提高学生表达和交流的能力，进而促进学生应用所掌握的识图能力服务生活，解决实际问题。

三、图文转换活动中初中生科学学科能力的培养策略

针对图片开展的教学主要涉及读图、制图和用图三个层面，可以一个简要的模式图来表示如何在读图、制图环节运用图文表征转换来提高学生的信息获取、信息处理、分析比较、抽象概括、模型建构能力，让学生从学会看图，到学会画图，再到学会用图来解决生活中的实际问题，提高社会适应能力。

（一）图文转换在读图教学中的培养策略

读图教学中的图文转换途径主要有三条，将图片表征转换为文字表征或表格表征，以及转化为另一种形式的图片表征。如折线图与柱状图的相互转化；将坐标轴中的各点坐标转化为表格表征；将平面图转化为立体图；将静态图转化为动图等。在图文转换过程中要注意以下几点。

1.關注图文转换过程中的读图技巧教学

教材中的结构图、流程图大多没有大量的文字注解，为避免学生在读图过程中被无关因素吸引而遗漏重要信息，要加强读图技巧教学，指导学生有序读图。具体方法有：

①先整体感知后局部分析。如图2研究电磁感应现象的两幅图存在高相似度，既描述实验过程，又表达实验结果。在读图过程要指导学生先整体浏览，后按一定的顺序如从左到右、从上到下进行局部分区细读，通过横向对比、发掘差异、逐个突破的方式来提取信息。

②按图索骥，逐一读取。在读图时可根据粗细不一的箭头、分隔符、图注解等常见的阅读指引标记，分解读图任务，分步阅读，提取信息。如降水的形成图，耳的结构图中有分隔符，可进行分区读图和信息提取；人的消化系统图中有三个箭头分别引导从整体到局部，从宏观到微观的方式来观察小肠的位置、小肠内表面的结构及小肠绒毛的结构。

③强调不同类型图片的读图技巧，学会根据不同的任务，选择合适的图文转化顺序，进行信息的筛选和分析处理。如过程图要强调按箭头读图；装置图、结构图要按照固定顺序读图；读坐标类图片要先看懂横纵坐标含义，再找特殊点如起点、拐点、终点、顶点和交叉点，然后采用控制变量法和分段分析法，对比分析拐点前后的图线变化趋势，从而了解事物的变化特征。

2.关注图文转换过程中图片的形式

图片的形式多种多样，根据颜色可分为黑白图和彩色图；根据表述方式可以分为平面图和立体图；静态图和动图（如视频、动画等）。在图文教学中，教师要精选图片，关注图片的科学性和清晰度，尽可能使用教材上的原图，引导学生关注教材，回归课本；要注意变换读图形式，化解读图难点，提高图文转换效率。

如“营养物质的消化与吸收”是一张过程性图片，图中信息包含消化腺的大小、开口部位、营养物质的消化过程和吸收场所、参与消化的消化液等内容。可按如下环节开展教学。环节一：组织学生看食物的人体之旅视频，记录食物通过的消化道和参与消化的消化腺及消化液。环节二：读图寻找消化腺的开口部位，确认各消化腺分泌的消化液，对消化腺进行分类。环节三：读图寻找在胃和小肠部位能进行消化的营养物质，以及参与消化的消化液；寻找各食物的最终消化场所及消化产物，并在学案上进行整理记录。环节四：观看营养素消化的动画，巩固食物的消化过程。环节五：利用上教版教材中食物消化的漫画进行巩固性读图训练。

这一教学设计充分运用了多种形式的图图转换、图文转换方式来帮助提取复杂图片中的信息。通过分解读图任务，降低读图难度，引导学生根据箭头指向按图索骥、逐步深入地进行信息的提取和转化，通过在学案上绘制出自己的知识框架图，提高读图效度。

3.关注图文转换过程中的变式教学

变式教学、专题训练可以强化学生对图像的信息提取和分析能力，加深对概念的理解。如在匀速直线运动的速度概念教学中，可以通过对图3路程和时间、速度和时间以及速度和路程关系图的读图分析，深化学生对匀速直线运动概念的理解，培养信息提取和分析能力。

4.关注图文转换过程中的时效性

图片教学需要在比较阴暗的环境中进行，长期高频使用图片，不利于科学用眼、保护视力。同时过多的图片阅读也会对基于纯文本的阅读造成不利影响。因此教学中要注意图片使用的适时适度性，不过度使用图片的同时，多关注读图时长和读图效度，给学生充足的读图时间，以对获取的信息进行比较和综合分析，养成细读的习惯，发展概括归纳的能力。

（二）图文转换在制图教学中的培养策略

制图的过程就是将具体事物进行抽象概括，建立模型的过程。在制图建模的过程中学生势必要去考虑如何才能正确地表达相关信息。只有将已学知识通过分析比较、概括归纳、内化后才能正确提取有效信息，将其转化成模型，并在不断地修正模型过程中提高识图能力。制图教学过程中最易开展文转图和图转图两种图文转换方式，在教学中要注意以下几点。

1.重视图文转换过程中的制图习惯养成

习惯决定命运，在培养学生制图能力时要强调习惯的养成。①养成规范作图习惯。教师要对学生开展刻意训练，通过示范、模仿、纠错、强化四个环节进行规范作图习惯的养成训练。如光的反射作图中，教师要规范使用三角板绘制平面镜、镜后阴影，先通过入射点画出法线，标出入射角，再根据反射角等于入射角，绘出反射光线，标明反射角；强调作图要用铅笔以利于修改图像；然后将题目变式为根据反射光线画入射光线，请学生模仿训练，教师有意识地收集展示学生的典型错误，通过纠错强化正确作图的要领；接着继续开展变式训练，强化规范作图。②养成用图来协助解题的习惯。如在解化学的推断鉴别类试题，可以将文字表达转化为流程图，以方框加箭头，箭头上加操作的流程表现形式，化繁为简，有效提取信息；在光学和电学的计算题中，要先根据题意绘制出光路图或等效电路图，注明已知条件，再用数理结合的方式去解题。

2.重视图文转换过程中的重难点突破

教师要充分了解学生制图过程中可能遇到的困难，组织学生小组合作，分析讨论重难点突破的方法，正确演示作图过程，分解作图步骤，落实作图注意点，提高作图的准确度。

如平面镜的对称成像作图，学生最容易找不到像的位置，很容易只注意两点到平面镜的距离相等，而忽视物像连线与镜面垂直这一特征。有的即使知道平面镜是对称成像的，也无法正确使用刻度尺来作对称图。教学中教师要引导学生讨论如何利用刻度尺或三角板来确定像点位置，并请学生到黑板上演示和分析作图过程，正确示范如何使用刻度尺来规范作图。

3.重视图文转换过程中的错例分析

建模过程是学生提取文字或表格信息将其转化为图片信息的过程，需要熟练掌握绘图技巧，熟悉各科学量之间的关系。如果不清楚相关科学量之间的关系，非常容易出现建模错误。如在相同质量的铁和锌与足量的稀盐酸反应过程中，建立所产生的氢气量与时间的关系图时，学生可能会出现图4中的五种错误，教师要充分利用错例，开展读图教学，引导学生分析图（a）到（e）的错因，从而明确产生气体的量取决于相对原子质量，产生氢气的时间取决于金属活泼性大小，有效查漏补缺。

4.重视概念图的建构强化学生的图文转化能力

建构概念图，有助于知识的内化和系统化，有助于学生空间布局的规划和发散性思维的培养。在教学中教师要精心设计板书内容，示范如何建构概念图，并定期要求学生整理知识，制作概念图。通过概念图的一次建构，二次完善，三次展示的方式，以及合作小组、佳作示范等评价途径，促使学生学会建构概念图，完善自己的知识体系，发展空间想象能力，概括归纳能力和创新思维。

图文转换训练能有效提高初中生的信息提取、筛选、转化、分析、比较和抽象概括能力，提高空间布局和想象能力。图文转换训练最终达成的目的是促使学生学会用图来帮助自己进行更好地生活和学习，以适应瞬息万变的“互联网+”时代和“图文时代”。但识图能力的培养不是一朝一夕就能完成的事，还需要教师在学科教学过程中不断加以渗透，开展图文转换專题训练，为学生的终身学习奠定基础参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.初中科学课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]核心素养研究课题组.中国学生发展核心素养[J].中国教育学刊，2016（10）：2.

[3]宋振韶.教科书插图的认知心理学研 究[J].北京师范大学学报，2005（6）：22.