高中生物教科书插图的表征及特征分析

李洋 黄紫筠

摘要 分析了2019年版新教材中插图的表征方式及特征，对一线教育工作者明晰教材设计者的插图设计意图、重视插图的教育功能、选择适合的教学策略等有效指导生物教学具有一定的启示和参考意义。

关键词 插图 表征方式 表征水平 教科书

中图分类号 G633.91

文献标志码 B

文件编号：1003-7586（2020）08-0069-03

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称《课程标准》）实施建议中对我国生物高中生物教材的编写提出了若干建议，《课程标准》指出生物教材的编写应图文并茂，清晰美观，用多样化的方式设计符合高中学生心理认知发展水平的建构知识表征方式，以有效促进学生主动学习，利用高中生形象思维比较发达的优势，借助多样化表征方式促进学生辨证思维能力的发展。《课程标准》中对教材编写的指导建议体现了新课标提倡以人为本，培养具备适应未来社会发展和个人生活需要的未来公民的培养目标。

1引言

《课程标准》成功落地之后，高中新版教材也于2019年9月开始陆续在全国大部分地区启用。在众多版本的新教材中，人教版高中教材历来是各个地区和学校所选择的主要教材。生物学新教材的编写依托生物课程新大纲，以核心素养为核心，着力培养学生在生命观念、科学思维、科学探究和社会责任4个维度综合发展的能力，旨在培养具有适应未来社会发展能力的未来公民，是践行社会主义核心价值观、落实立德树人根本任务的重要载体。

现在的人们生活在21世纪信息时代的视觉文化中，图像发挥着越来越重要的作用，可以说“一图胜千言万语”。图像不仅普遍存在于媒体中，而且更具体地存在于科学文本和科学媒体的传播中。其中，图片资料即插图是组成教科书的重要组成部分之一，是联结教师的教与学生的学的纽带，对知识的传递起着重要的作用。研读新教材发现，与旧人教版教材相比，其中比较明显的一点是新教材对插图做了较大的修订。新教材插图设计精美、生动形象，符合中学生形象化思维和认知发展特点，教材中选取了大量基于实验室科研的一手图片，更能体现生物学科作为实验科学的特色。插图是教材中概念知识的一种形象化表征的重要方式，因此在高中人教版新教材实施之際，分析新教材中插图的表征和特点尤为重要。

2教材中的插图及分类

具体来说，教科书中的图片通常被称为插图，包括广泛的视觉表征方式。作为知识的外部形象化表征方式，插图可以出现在教科书的不同部分，因而具有不同的功能。有学者根据插图的表征方式将中学生物学教科书插图分为实物图、模式图、绘画图、示意图、表格图等。近年来，插图数量在教科书中的比例增加也从侧面反映了插图在教育教学中的重要地位被广泛承认，插图的教育意义和影响力越来越大。

处理图像需要一种特殊的文化素养，在它的各种意义上，有助于提高科学素养。它是关于各种视觉表现的个人知识，以及他们解释、有效使用甚至创建它们来交流信息的能力。因此，为了使学生获得这种能力，有效挖掘插图的教育潜能，选择合适的教学策略充分利用插图是生物学教师应该关注的。

3插图的表征

表征是外部事物在心理活动中的内部再现，它一方面反映客观事物，另一方面又是心理活动进一步加工的对象。针对同一个对象，存在不止一个表征方式。表征可以通过图片、模型等具象的方式呈现，也可以是以公式、符号、语言描述等相对抽象的方式来表达。双重编码理论认为，人类有独立的通道来处理视觉和语言表征，这也是使用语言和视觉表征来支持学习的重要理论基础。当信息以多种形式呈现时，学习者可以从具有多个外部表征的学习中获益，这是因为特定的信息可以用特定的表示形式最好地表达，在显示各种信息时，多种呈现形式会更有用。

Ainsworth在1999年针对多重表征（Multiple Rep-resentations，简称MRs）的教学功能，提出了一个统一的框架，该框架可以展示如何利用这些看似不相干的外部表征来改进更高阶的学习，如推理和解决问题，为多重表征的教学实践和发展奠定了理论基础。将MRs应用在科学教育中，特别是在生物学教学中，可以通过利用不同的外部表征来促进概念化学习。

4生物教科书插图的表征维度

生物学中多重表征（MRs）学习的看法涉及三个维度：表征方式、表征层次和生物学领域知识。多重表征模型的用意是作为一个理论框架进而来阐释和解释学习的过程。该框架是泛化的生物学表征模型，下面主要聚焦在对新教材《必修1·分子与细胞》一册书中的插图表征进行分析，因此借鉴该泛化的生物学多重表征模型的维度，主要从插图的表征方式和表征水平两个维度对高中生物人教版必修1新教材进行统计和分析。

4.1表征方式

不同的外在表现形式以不同的组合方式会呈现不同的表现形式。现实生活中的物体、动作（如手势）、照片、动画、自然图画、图表、图形、表格、方程式以及语言输入和输出，都被用来以其特有的方式表示生物学的思想、概念或现象。多重表征在抽象程度上是一个连续体，因此，可以将这些表示模式解释为一个不断增加的抽象连续体，其中人类语言被认为是最抽象的表征方式。借鉴了有关MRs中所描述的表征方式的类别，根据插图分类的标准进行了取舍和整合，因为在生物学新教材插图中并未出现语言输入和输出的方式，所以未将语言类的插图统计在内，将表征的方式和插图的类别进行整合后，最终统计的教材插图的类别分为人物图、实物图、模式图、示意图、绘制图和图表图6个类别，插图的分类、特点和示例见表1。

4.2表征水平

跨越符号、亚微观、微观和宏观层面的多层次表征一直是科学教育，尤其是生物学教育的主要解释框架。这些多层次的表征同样可以应用于理解生物学概念。生物学知识是多层级嵌套式的。也就是说，细胞嵌套在组织内，组织又嵌套在器官内，然后嵌套在下一个层次的系统中，生物体、种群、群落、生态系统中，一直到生物圈。

生物学的独特之处在于，要全面理解生物学现象，需要考虑四个层次的表征：①肉眼可见生物结构的宏观层次;②只有在光镜或电子显微镜下才能看到结构的细胞或亚细胞（显微镜）水平：③涉及DNA、蛋白质和各种生物化学物质的分子（亚微观）水平如，可以使用电泳、色谱、低温电子断层扫描技术等来鉴定的生物化学物质;④符号层次，提供符号、公式、化学方程式、代谢途径、数值计算、基因型、遗传模式、进化中的系统发生树等现象的解释机制。

5高中生物教科书中插图表征的统计分析

5.1统计方法

在对插图表征方式和水平制定了区分规则和标准。由2位研究者各自统计，并对两人的统计数据进行比对分析。两位统计者的一致性达到了96.73%，一致性较高;后经过两位统计者的协商和判定将不一致的插图又进行了归类，最终使得一致性达到100%。

5.2统计结果与分析

按照分析框架中教材的插图表征方式和表征水平从两个维度对2019年版人教版生物新教材必修1教科书中的插图进行了归类和统计。新教材中的内容中包含插图的部分一共分为7个栏目，包括：章首页、问题探讨（导入部分）、正文、思考·讨论、探究·实践、课后拓展资料、课后习题，本研究对必修一新教材的每个栏目的插图进行了详细的统计。

所有插图在表征方式维度共统计了189幅图，在插图表征水平维度共统计了183幅图，由于在统计过程中存在某些插图同时包含两个或多个图类别的情况，如一幅图中同时包含人物图和模式图，因此该图在统计时人物图和模式图各计一次;或者一幅插图同时包含宏观水平也包含微观水平，在统计时宏观与微观水平上各计一次。因此在统计的结果上看，两个水平的统计总数量并不完全一致，而且数量上要大于实际的图片数量。

5.2.1插图表征方式统计结果与分析

在插图的表征方式维度，新教材中所选择的实物图最多，有64幅;其次是模式图和示意图，分别为42幅和37幅;人物图和绘制图的数量较少，分别是9和14幅，图表图有23幅。从插图统计结果可以发现，新教材在插图的表征方式上主要是以实物图、模式图和示意图作为教材中的主要呈现方式，实物图的具象化特点能再现生活中的场景，突出了写实性，具有直观化的优点，传递给学生的是直白的信息。由于生物的概念、现象和原理不能仅凭借实物图的形式展示，一些微观的反应和机理需要借助模式图和示意图来表现。教材中的模式图目前一般选择动画模拟或电脑3D模拟图对生物微观的过程进行细节化的展示。例如，细胞膜的流动镶嵌模型、细胞器的微观结构、动植物有丝分裂的过程等，这些过程很难通实物图或绘制的方式来进行表征，用模式图和示意图可以去除繁复的冗余信息，凸显教学的核心内容，对加深学生理解核心概念、强化教学重点可以起到事半功倍的效果。图表图的选择也占有一定的比例，对大量数据和分类条目进行呈现时，以表格和图形（折线图、饼状图、柱形图等）来表征尤为适合，也有学者将这类图称为统计图。人物图在教材中的比例较少，一般出现在介绍科学家的科学事迹、科学史中的人物等部分。

5.2.2插图表征水平统计结果与分析

教材中插图的宏观水平和微观水平的插图数量最多，分别达到了59幅和66幅;其他水平和符号水平次之，分别是27幅和19幅;其中亚微观水平的插图最少，整本必修一教材中只有17幅。综合插图表征水平的统计结果可以发现宏观和微观是必修一新教材中的主要表征水平，宏观与微观是表现生物纷繁复杂世界的两个主要水平，教材中在这两个维度的插图数量上做了比较均衡的安排，宏观水平能够给学生直观、真实、生动之感，而微观水平的呈现方式从细节、抽象的层面让学生剥离其他干扰的信息，聚焦在生物的结构、原理与过程等核心知识，探寻生物的本质属性与特征，这一点是宏观水平的呈现方式无法达到的。亚微观水平在教材中出现的比例较少，分析原因，有可能是因为亚微观水平是指如DNA、蛋白质和其他生物物质的结构层次，一般要通过特殊的生化手段才能检测，高中教材中对亚微觀水平的插图安排不多。这是因为必修1主要将内容聚焦在由光学显微镜和电子显微镜下可以观察到的生物结构和形态。而亚显微结构的观察要借助如电泳、色谱、断层扫描等现代生物科技技术的内容更多地将在选择性必修模块3中出现。另外，在表征生物的结构层次时，有很多生物的物质、结构和原理无法用宏观、微观和亚微观的水平来传达，因此选择符号化水平呈现是一种很好的选择，如叶绿素的化学结构、光合作用的反应式、各种生化代谢途径。

6结语

依据多重表征分类理论框架，从插图的表征方式和表征水平两个维度对2019年版人教版高中生物教材必修1中的插图进行了统计和分析。统计结果显示人教版新教材在插图表征的方式和表征水平的覆盖度方面表现良好，分布平衡。教材中各个栏目的插图种类摒弃了单调化的样式局限。与旧版生物教材相比，新教材图文并茂，插图数量安排均衡、图片灵动优美，无论是从插图的设计还是图片的质量等方面都有了明显的进步和提升。用多样化的表征方式和表征水平目的是能够让生物知识实现呈现形式的生动化与表达方式的明晰化，从而符合青少年的心理认知发展水平，最终指向课堂中学生知识的收获与能力提升的双项螺旋式发展。在新教材启用实施之际，本研究对生物新版教材的插图的表征进行了分析，希望能为广大一线教育工作者熟悉教材插图的表征特点、采取有针对的教学策略、促进教学效果的有效提升提供一些参考和借鉴。