基于发展学生思维品质的教材插图评析策略*

□陈 懋 管建林

（海宁市斜桥中学，浙江海宁 314406；嘉兴教育学院，浙江嘉兴 314051）

思维品质是智力活动中特别是思维活动中智力与能力在个体身上的表现,其实质是人的思维的个性特征,它包括思维敏捷性、灵活性、深刻性、批判性和创造性五个方面。林崇德教授认为,培养学生思维品质是发展其智力和能力的突破口。心理学研究也表明,思维品质是可以通过训练而得到培养和发展的。[1]插图作为教材的有机组成部分，是教材的第二语言，是教材文字系统的有效补充，具有直观、鲜明、形象的特点，能让学生更好地理解和掌握知识。初中科学教材中的插图，按其内容大致可分成真实照片、模型、实验和知识网络四大类型，共1400多幅插图。在插图评析过程中，既促进学生理解和掌握知识，又发展学生观察能力、形象思维能力和分析表达能力，发展学生的思维品质，真正走向深度学习。如何基于发展学生思维品质开展插图评析？笔者围绕教学实践谈谈自己对初中科学教材插图评析策略的几点思考。

一、于商榷类插图的质疑重构 发展思维的批判性

思维的批判性，是学生在思维活动中善于反思、善于质疑、善于评价，能够从常人认为没有问题中发现问题，从常人看不出破绽中发现破绽。[2]教材作为知识的标杆，其严谨性、科学性、权威性不言而喻。科学教材已历经多个版本和多次修订，教材插图得到了优化，但仍有一些插图值得商榷，主要表现在插图的科学性、客观性、统一性等方面。在教学中，教师在认真选择适合学生质疑的插图基础上，引导学生用辩证的观点，一分为二地评析插图，并提出重构的建议，发展学生思维的批判性。例如，图1所示的三张先后出现在教材中的插图。

图1

图1（a）是八年级上册电池短路的插图。在初步学习电路时，教材利用插图指明，电路不经过用电器，而直接用导线连接电源两极，叫电源短路。电源短路时，由于电路中的电流过大，会损坏电源，严重时会引发火灾，因此，必须慎防电源短路。

图1（b）是八年级下册通电螺线管的插图。在学习《电生磁》时，笔者让学生按教材方案操作，然后设问：就图1（b）而言，它存在哪些不足呢？如何改进？有的学生说，电池有点烫，其他学生纷纷点头；有的学生指出，教材在涉及通电螺线管实验时，导线绕成通电螺线管通电，在没有用电器的情况下，电池会短路，教材知识及插图前后矛盾显而易见。改进建议：添加滑动变阻器。

图1（c）是八年级下册磁场对通电导体的作用的插图。在学习《电动机》时，笔者让学生按教材方案操作，然后设问：就图1（c）而言，它存在哪些不足呢？如何改进？学生很快回答，在没有用电器的情况下，电源会短路，教材知识及插图前后矛盾显而易见。改进建议：添加滑动变阻器。

教材中类似商榷类插图还有很多。教师经常引导学生用质疑、批判的眼光分析和发现插图中存在的问题，挑战权威，鼓励学生积极提出自己的观点和解决问题的方案，可有效发展学生思维的批判性。

二、于模型类插图的多向重设 发展思维的灵活性

思维的灵活性，是指学生能用多种方法来解决问题，善于从不同角度、不同方面思考问题，能较全面地分析、思考和解决问题，反映了智力的“迁移”，如“举一反三”“运用自如”等。模型类插图能帮助学生理解科学概念和原理，纠正错误观念，但教材中大多数的模型类插图是静态的，不能将概念或原理更直接、形象地呈现给学生。在教学中，教师引导学生将此类插图从不同角度和侧面进行多向设问，促使学生遇到障碍时能灵活改变思路，进而发展学生思维的灵活性。

图2

例如，图2是一种断路器的工作原理图，学生因思维紊乱而难以清晰表达。笔者引导学生从点到面，先认识插图中每个器械的名称：双层金属片、簧锁装置、弹簧；结合实物，比较正常情况和电路过载时，双层金属片的变化；然后正向设问：当电流正常通过，双金属片是怎样的？电路接触点怎样？当电流过大时，双金属片会怎样变化？触点如何变化？最后，逆向画出断路器工作原理分析过程图，如图3。

图3

根据过程图组织语言文字表达。断路器工作原理：当电路中电流过大时，双金属片受热后因不均匀膨胀而发生弯曲，推动簧锁装置，使触点断开，切断电路。正常时双金属片回复原状，断路器手动复位。教师从正向角度设问，然后学生逆向画出过程图，叙述工作原理，正向和逆向结合，该图迎刃而解。

针对学生的认知逻辑，引导学生多向、正向与逆向思考教材中静态的插图，既有助于培养学生思维的变通性、多样性，启发学生全方位、多角度解图，也有利于发展学生思维的灵活性。

三、于知识网络类插图的稚化还原 发展思维的深刻性

思维的深刻性是指思维活动的抽象程度和逻辑水平，涉及思维活动的广度、深度和难度。在感性材料的基础上，去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里，进而抓住事物的本质与内在联系，认识事物的规律性。自然的规律是简单的，规律的形式是美的。在教材中知识网络类插图往往是简洁的。在教学中，教师将此类插图中浓缩的思维历程充分还原，让学生沿着科学家思维活动的足迹去重演知识的产生与发展过程，在发现、体验和掌握科学知识的同时，发展学生思维的深刻性。

例如，在学习物体的浮沉条件时，教材给出图4。笔者稚化思维、重新还原，设计如下。

图4

环节1：你能用鸡蛋、水、盐、烧杯来实现鸡蛋的漂浮、沉底和悬浮吗？动手实验。

学生实验：将一只鸡蛋放在盛有清水的烧杯里，观察鸡蛋的状态，鸡蛋沉底，如图5（a）；逐渐将食盐溶解在水中后，观察鸡蛋的浮沉状况，鸡蛋将会悬浮在盐水中，如图5（b）；继续加入食盐，观察鸡蛋的浮沉状况，最终鸡蛋上浮到液面，这种状态称为“漂浮”，如图5（c）所示。

图5

环节2：根据二力平衡知识，根据力和运动的关系，对鸡蛋进行受力分析，浸没在液体中的鸡蛋，受到重力和浮力。当浮力小于重力时，物体下沉；当浮力大于重力时，物体上浮；当浮力等于重力时，物体悬浮在液体中。上浮的物体露出液面后，排开液体的体积减小，浮力会减小，而重力不变。当浮力等于重力时，物体就漂浮在液面上。

环节3：重新对照插图4，你认为物体的浮沉条件是什么？物体的浮沉条件是：物体的浮沉取决于物体的浮力和受到的重力大小。此时教师要强调物体上浮、下沉是运动过程，物体受非平衡力作用。下沉的结果是沉到液体底部，上浮的结果是浮出液面，最后漂浮在液面。

关于“物体浮沉的条件”，学生在日常生活中可能存在一些错误的经验或思维定势，如认为“重的物体下沉，轻的物体上浮”。在科学学习过程中，许多学生经常表现为不求甚解。教师对教材模型类插图稚化还原，不仅加深学生对知识的理解，纠正学生错误的前概念，还有助于发展学生思维的深刻性。

四、于真实照片类插图的限时抢答 发展思维的敏捷性

思维的敏捷性是指思维活动的速度，它反映了智力的敏锐程度。思维敏捷的学生，在处理和解决问题过程中，能够适应变化的情况积极思维，周密考虑，正确判断和迅速作出结论。教材中有着大量的真实照片类插图，体现科学源于生活。在教学中，教师将此类插图让学生限时抢答，满足学生好胜、好强的心理，引导学生运用科学知识解决实际问题，学以致用，发展学生思维的敏捷性。

例如，在学习《物质的比热》时，教材中通过三幅水的比热应用的插图，说明水是一种比热较大的物质。水在吸收或放出较多的热量后温度不会发生太大的变化，水的这种特性使它在生活和生产中有着十分广泛的应用。你能否用比热知识说明水的一些重要应用的原理？

学生限时抢答，挑选自己能解释的现象，在其他学生的质疑补充中完善答案：水的比热大，相等质量的水升高相同的温度，吸收的热量多；水的比热大，相等质量的水降低相同的温度，放出的热量多；水的比热大，水在吸收或放出较多的热量后温度不会发生太大的变化。

这样的插图教材中很多。思维敏捷的学生，面对问题解决的紧张情形，通过积极的思维、周密的考虑，迅速透过表象溯本求源。经常这样训练，让学生体验科学就在身边，进而提高思维的敏捷性。

五、于实验类插图的探究重拓 发展思维的创造性

创造性思维是在新异情况下或困难面前采取对策，是在独特新颖解决问题过程中表现出来的智力品质。培养学生创造性思维的关键在于创设开放性的有效问题情境，促使学生处于“愤悱”的思维冲突状态。教材增加了许多关于演示实验和学生实验的装置图、现象图等。实验类插图的一个重要原则是把图中的实验再现出来。但是，不能仅仅是做一个实验，在实验前后还需铺垫和拓展。在教学中，教师可要求学生针对教材的方案用简易器材进行创新，或者对不足实验方案进行改进，也可针对自己的前概念自行设计实验方案进一步探究，最后画图表达。例如，在学习测盐水密度时，教材的方案如图6所示。

图6

笔者让学生思考：这样测量盐水的密度，是否存在误差？产生误差的原因是什么？学生一时不知道从哪里着手。笔者让学生观察量筒，量筒内的盐水是否全部倒入烧杯中？学生发现量筒中有部分盐水残留，说明盐水的体积测量是正确的，但盐水的质量偏少，所以此方案测量盐水的密度是偏小的。那么，我们如何设计新方案测量盐水的密度呢？学生分小组讨论，学生得出两种方案。

方案1：等体积法。用两个等容积烧杯，先称量空烧杯质量m，然后分别在两个烧杯中灌满盐水和水，再分别测量它们的烧杯和水总质量m1、盐水和烧杯总质量m2，最后盐水体积与水等体积，求出盐水密度。

方案2：差量法。先测量烧杯和盐水的质量，然后把部分盐水倒入量筒，读出量筒内盐水体积，称出剩余盐水和烧杯的质量，如表1。

表1

心理学家认为，创造活动的本质特征是提供创造性产物。在实验教学中，利用教材插图探究重拓，积极开展研究性实践活动，挖掘探究性思维素材，激励学生敢于标新立异、设计新颖独特的实验方案，挖掘其中的创造性元素，潜移默化地影响学生，促进学生创造性思维品质的发展。

六、结语

当然，以上思维品质的五个特点并不是孤立存在的，而是互相融通连接的，一幅插图也不仅仅发展其中的一个思维品质，而是对思维品质的多方协同发展。教材插图是非常便利的教学资源，在科学教学中活化处理教材插图，有效依托好教材插图，借此培养学生的识图、析图、用图能力，使学生养成读图、思图的习惯，培养绘图、用图的能力，使思维品质的发展伴随插图评析的始终。

［1］沈伟云.基于发展学生思维品质的中考科学试题评析策略［J］.中学物理教学参考，2017（4）：49-52.

［2］郑青岳.郑青岳科学教育讲演录［M］.杭州：浙江教育出版社，2015:32.