小学科学教材插图叙事的教学意蕴及其实现

靳盼盼　王强

摘 要 科学教材中的插图是对教材内容的视觉描述和写真，同时也作为传播媒介，在师生互动中建构起有关教学内容的叙事空间。教材插图叙事的基本维度包括认知维度和情感维度；教材插图叙事的形式包括描述性叙事和推断性叙事。教学过程中可以通过凝练插图描述的核心概念，开展概念统整的教学；依托插图烘托的叙事实景，设计真实情境导向的“问题链”；整合语图互文的叙事节奏，引导探究实践中的对话互动。

关  键  词 小学科学教材；插图叙事；认知维度；情感维度；描述性插图；推断性插图

《义务教育科学课程标准（2022年版）》 强调：“教材内容的呈现方式要符合学生特点，力求图文并茂，精选生动反映自然现象和准确反映科学原理的图片，提升学生的学习兴趣。”[1]与此同时也有学者指出，科学教学可以依托教材的插图叙事过程进行。学生可以利用插图中图像符号的叙事性，并发挥想象，建立科学概念之间的关联，与此同时，发展想象力、创造性思维和分析性思维能力[2]。科学教材插图叙事对学生科学学习的重要性是不言而喻的。然而，当前已有研究鲜有对科学教材中插图叙事的分析。为此，本文结合小学阶段的儿童特征，探讨了小学科学教材中插图叙事的应然逻辑，以期为教材插图绘制、科学教学以及学生发展提供理论指导。

一、逻辑依据：科学教育关涉图像叙事的话语表达

科学教育教学与科学传播密切相关，科学传播离不开插图叙事的话语表达。首先，科学教育具有传播属性。“科学教育本身就是一种对受教育者（主要指青少年）进行规范的、系统的科学知识传播和科学技能培训，在传播科学知识的同时培养学生的科学质疑精神、论证精神和创新精神。”[3]其次，科学传播需要纳入一定的传播媒介，并依托教学场域中的师生互动过程[4]。教材插图是增进双方主体对科学问题解释和理解的重要传播媒介[5]。插图作为对客观对象的解释、描述或写真，在传播场域中承担着传情达意的叙事功能[6]。科学教材中的插图在科学教学的传播过程中建构起叙事空间，形成对科学教育话语的叙事和阐释。教材插图在叙事过程中，既传递科学事实、现象、规律与原理等，同时作为叙事主体的角色形态，亦成为诠释并传达科学教育价值观念的重要手段。

二、内涵诠释：小学科学教材插图叙事及其基本维度

科学教材编绘过程中，插图绘者通过对科学教材文本的解读，分解文本内容，结合视觉传达设计原理，以不同图像要素、图像序列和表现手法，构成教材内容的叙事场景（或是故事情境，或是实物场景），进而传达给学习者。有研究表明，叙事作为图像的固有结构，影响个体在学习信息获取中认知维度和情感维度的意义表达[7]。依此，本文从认知维度和情感维度解析小学科学教材中插图叙事的基本维度。

1.基于认知维度的插图叙事

基于认知维度的插图叙事是指科学教材插图的叙事结构对促进学生科学认知方面具有重要作用。科学教材插图的叙事设计通过两个角度体现科学认知活动的差异性和不同科学认知内容的层阶性。

一是通过不同类型的插图，体现不同类型的科学认知活动。例如，实验流程图、示意图、图表等可以激发学生认知活动中的推理过程。这类插图具有一定的连续性和连贯性，会促进对科学知识的概念化，进而影响学生对概念的总结概括和保持迁移，以及在不同概念之间建立联结等高级策略活动。

二是教材插图叙事以小学科学课程的基本结构为依据，表达科学认知内容的层阶性。科学课程内容体现了学科核心概念的内容进阶，教材插图编绘是按年级段以不同的叙事手法，表达学生核心概念认知、能力水平要求随年级段的升高而有所差异。比如，就“物质结构与性质”内容而言，低年级段（1～2年级）仅需通过了解、观察、举例等方面认识物质的功能，简单描述物质的特性；中年级段（3～4年级）则要求在此基础上，通过观察测量，记录物质特性，描述概括其用途；而高年级段（5～6年级）则需要通过观察乃至实验等方法解释、说明、论证物质的性质和用途，开始关注模型的构建，以生活实例强调科学在生活中的应用及其价值[8]。

2.基于情感维度的插图叙事

基于情感维度的插图叙事是指科学教材通过插图的叙事性，构建学习中的意象世界，激发学习者的创造力，并通过科学语境和情感营造，塑造受众对科学图像的情感认同，唤起科学学习情感共鸣[9]。对于小学生而言，科学学习情感涵概学习价值观、学习动机、自我信念、学习兴趣、学习态度以及学习情绪等内容[10]。

一方面，科学教材插图叙事设计以视觉表征的审美特质，根据不同学段的学业质量要求及不同主题的科学课程内容，表达课程传递的情感需求。以发展科学学习情感中的学习兴趣为例，學习兴趣具有不同层次，随年级升高，其在学业表现中的水平要求也逐级递增。因此，插图作为教材传播的媒介，需要通过不同色彩、风格、绘画技巧呈现科学概念、实验现象的内在规律、过程，以吸引学生的学习注意，提升学习兴趣，激发科学学习情感，同时促使其发挥主观能动性，形成对科学解释、科学论证与推理方面的潜力，帮助学习者在正式学习之前预先建立教与学的先验知识[11]。

另一方面，以儿童图像心理学理论为依据，紧密结合儿童视知觉发展的不同阶段进行插图叙事设计，以满足不同年龄阶段儿童的情感发展要求。研究表明，儿童视知觉发展分为：涂鸦阶段（2-4岁）、样式化前阶段（4-7岁）、样式化阶段（7-9岁）、写实描绘初现阶段（9-11岁）、推理的类似写实阶段（11-13岁）。小学阶段的儿童视觉发展主要处于后面三个阶段。从样式化阶段开始，儿童逐渐对色彩比较敏感，并习惯通过简单的几何线条描绘不规则的物质样式。在写实描绘初现阶段，逐渐形成对二维平面的认识，具备一定的色彩观念，会将特定色彩与自身情感和经验相关联，并且已经意识到“写实”性对人物图画中重点内容的强调。推理阶段的儿童，逐步建立起对三维空间的感知。为此，对于插图绘者来讲，要关注教科书插图绘制在人物、色彩、线条、时空和光线等方面的差异，以此表达不同年龄儿童在认知中的情感需求和审美体验。

三、呈现样态：小学科学教材插图叙事的表达形式

有学者基于视觉叙事的语法模型、动态知识结构和符号学的视角，提出适用于科学教材插图叙事的两种基本模式：描述性插图叙事和推断性插图叙事[12]。这两种叙事模式为分析小学科学教材中的插图叙事形式提供了理性视角。

1.描述性插图叙事

描述性插图叙事对事件内容的表达直接体现在图像序列结构中。在科学教材中，一些科学规律、原理、定义可以直接通过描述性叙事形式呈现。另外，描述性插图可以体现为对某一操作流程的叙述分析。其中，图表、流程图等插图因其叙事性、时间性可以展示和描述叙事过程中的动态行为和时序。描述性插图叙事的手法表现为：单幅图描述顷刻或区分层次；多幅图连景排列描述节奏。

单幅图描述顷刻（瞬間），即“通过某个单一场景表现某一情境中的瞬间画面，以暗示出事件的前因后果，从而让观者在想象中完成一个叙事过程”[13]。在二维静态的科学教材平面中，这一叙事设计，重点在于通过画面张力的表现，调动观者（即学习者）在以想象力参与科学观察、科学实验、科学测量等瞬间过程的视觉描述中，理解科学概念，掌握基本的科学方法，感知科学探究。结合科学学科的特点，在科学教材插图中，用单幅图描述顷刻（瞬间）的呈现方式主要有两种：一是用实物图、彩绘图等解释物质的变化与性质、物质的运动、能量转化节点、生物体进化或发展的转折点等；二是描绘科学家的形象、科学史料记载。

单幅图还可通过不同情节画面的拼接体现插图叙事的空间结构，区分科学图像承载的文本内容的层次性。这种叙事技巧在于应用视点和视觉轴线引导空间轨迹[14]。科学教材插图中，可以利用这一手法表现不同物质的结构、生命系统的构成与层次、地球系统的构成、人类活动与环境的不同状态等内容，通过具有静态属性、空间层次感的视觉图形呈现。例如，苏教版《科学》五年级上册第三单元“地球的表面和内部”，通过单幅手绘图表现地球表面的构成，高原、平地、山地、丘陵、盆地等不同结构则用不同颜色加以区分。

多幅图连景排列可以描述叙事节奏，其中箭头起到了承前启后的作用，表达实验操作的整体流程或者物质变化的连续过程等。例如，粤科版教材《科学》六年级上册第一单元第五模块“光的颜色”，通过三幅不同场景中的光照图，呈现不同时间段光的颜色特点。在色彩设计上，一是用色调营造时间变化线，强调早、中、晚阳光颜色的不同；二是以色彩表达空间，强调光照折射和反射的物理现象及过程。

2.推断性插图叙事

推断性插图叙事不依赖于特定的叙事序列，对叙事内容的理解依赖于插图观者内在的推理机制。科学教材插图需要以推断性插图叙事的手法，引起学生的科学学习认知，激发其在插图浏览中对科学内容进行识别、组织和整合的思维活动，进一步形成科学情感和认同。

推断性插图叙事的构图方式也是通过插图之间的并置组合实现的，但图与图之间不一定体现严密的时间次序，而是体现相互之间的逻辑关联，即均是“由统一的主题维系各图的相互关系”[15]。在科学教材中具体表现为，教材某一栏目或探究活动主题下所附的整幅插图是由多个单一图片并置结合而成，各个图片中分别呈现不同的情境，虽然没有明显的连接箭头，但各个单一图片都在围绕同一个科学概念进行视觉叙事。或是表达物质的变化与化学反应，或是表达生命系统的构成层次，抑或表达人类活动与环境有关内容等，从而通过图像之间的这种关联性引导学习者在观赏插图中主动推理，建立图片意义的联结。

学习者理解推断性插图的叙事逻辑，主要以两类推理活动为主：一是以问题解决图式为主导的科学推理，二是以建立新旧知识联结为主的推理活动[16]。这些推理活动都离不开两类科学方法：类比关联和分析综合。①类比关联。“图像在传递科学概念和自然现象过程中本身就具有类比的意义[17]”。如苏教版《科学》四年级上册第一单元“动物大家族”。这部分内容要求学生根据一定的标准给动物分类，认识动物的多样性、观察动物的特征，掌握分类、比较的基本方法。教材中给出了多种动物的组合排列图，没有明显的时序特征。但这几幅图存在内在关联，即都代表了特定类别的动物特征。因此，在图片阅读中，学生需要运用联想、类比补足各图之间的逻辑关系，根据图片信息，经过观察、比较、分类等方法确定分类标准。②分析综合。根据多媒体学习的认知理论，视觉图像和信息建立联系的过程需要学生通过分析综合，建立二者的心理模型，进而形成概念理解[18]。教科版《科学》六年级下册“物质的变化”单元中的插图即是用四幅不同场景的插图组合成学习材料，但其存在的内在逻辑关联体现了物质变化的特征。学习者并不是直接通过插图内容习得物理变化和化学变化的特点，而需要经过分析类属对插图进行概括总结。首先，分析各图示所示物质的变化特征，对四幅图示进行归类；其次，在分类比较基础上，概括总结物理变化和化学变化的相同点和不同点。

四、实现理路：小学科学教材插图叙事的教学之思

理解教材中的插图叙事逻辑，是教师解读儿童学习过程、个体经验和思维发展程度的关键，同时也是素养导向下实现学科育人体系的理想教材与学生学习教材相互转化的本质诉求[19]。通过将教材插图叙事逻辑转化为教师教学的实践方向（如图1），对教师拓展教学思维，提升插图教学应用能力尤为必要。

1.凝练插图描述的核心概念，开展概念统整的教学

从插图在科学文本中的分布及功能来看，插图的叙事功能主要用于阐述科学概念、前沿科学信息，解释科学实验，提供科学论证的相关论据等[20]。而《义务教育科学课程标准（2022年版）》也明确强调，要在科学课程教学中促进学生科学观念的形成。科学观念是学生“在理解科学概念、规律、原理的基础上形成的对客观事物的总体认识”[21]。显然，以插图描述的科学核心概念为教学脉络实施概念统整式教学，与新课标视域下所强调的发展学生科学观念的内涵是一致的。因此，在教学中教师要将图像符号转化为教学中的适切表达方式，将教材插图叙事逻辑转化为语言阐释，帮助学生建构对物质、能量、结构、功能、变化等的认识，通过科学概念理解形成对科学本质以及对人与自然、科学、技术、社会、环境等方面关系的基本认识。

利用插图，围绕核心概念组织教学，教师首先要理解插图叙事思维与学生思维的关联。教学中，不管是利用教材的直观图示进行演示教学，还是指导学生进行插图阅读自学，都需要教师自觉引导学生认识插图中的科学方法，如实验活动中的观察法、探究法等，并通过科学方法的训练，推动其模型建构、推理论证等科学思维的发展[22]。其次要提炼学科大概念，建构知识结构。教师在应用教材插图组织教学时，可以对表示同一跨学科概念的插图进行归类，以这一类插图引导学生建立知识结构。例如，以“物质和能量”为主题，对各个单元的教材插图进行类属划分，实质是促使学生理解每一主题内容下各幅插图之间的内在关联，理解各个知识点之间的关系。

2.依托插图烘托的叙事实景，设计真实情境导向的“问题链”

小學科学教材插图中的写实性照片占据了相当比例，其或是描摹现实社会、自然情景的真实照片，或是与真实文化背景相关联的卡通图景。教材每一单元的每一小节都围绕固定主题和核心概念组织插图的编排，体现插图的符号隐喻性，即代表了在特定社会情境下的文化象征意义。从课程标准所提出的教学现实需求来看，设计真实情境教学下的观察、实验、调查、制作等活动是促使学生实现迁移与应用，知识和方法融会贯通的重要方式[23]。基于此，教师可以设计与教材插图相关的真实教学情境，通过问题创设学生个体与社会情境、教学生活相联结的时空场域，引发认知冲突，激发探究动机。

利用教材插图情境开展问题导向的真实情境教学，重点要掌握问题设计、实施和评价与插图内容的一致性。在教学设计过程中，教师往往很难挖掘具有真实情境要素的教学素材，而教材插图提供了参考方向，教材插图是教师设计教学活动中真实情境问题的借鉴起点。教师可以用与插图情境相类似的情境作为辅助的教学素材，引出关联问题，也可以设计与插图情境不同类别但又相关的情境，挖掘可以与核心概念作对比的问题；在教学实施过程中，要通过“问题链”的形式驱动教学开展，“问题链”是对插图内容的分解；针对问题任务的即时评价，教师的反馈要关注学生回答与插图内容的相关性，即学生对问题的认识和回答中是否体现问题所含核心概念的本质。

3.整合语图互文的叙事节奏，引导探究实践中的对话互动

科学教材中插图并不是孤立存在，往往是作为文本内容的视觉辅助。特别是诸如科学制作方法图、实验操作流程图、示意图等通常既以文本呈现活动的操作流程，又以实景图片展示模拟实验情境下的步骤；而模式图、数据图表等通常在图像中有文字的细注。也就是说，教材插图的叙事情境与文本内容相辅相成，是由一致的教学主题所统摄下的二者之间的融会贯通。教师的教材理解，既需要理解插图叙事的内涵，更需要关注文本信息内容。故在此强调科学教材插图叙事的重要性，并不意味着忽略教材文本叙事的详实细节。相反，教师要在理解文本内容的基础上，把握语图互文叙事节奏的适切度，才能引导教学活动循序渐进地开展。

教材插图中叙事情境的创设可以为儿童模拟出探究思考的环境。教师应关注由教材插图和文本共创的探究空间，以“引导性讨论”，建立探究过程的对话空间，引导学生参与到科学探究中来[24]。如人教版《科学》六年级上册第一单元“物质的变化”用四幅插图的连续排列（一种描述性叙事手法），表现紫甘蓝切碎、加热、浸泡、过滤等操作流程中的颜色变化过程，是一种物理变化（认知维度）。该图中的文字信息一方面作为问题素材，引出探究主题——紫甘蓝颜色的变化，以小组为单位进行实验，观察整个操作过程的现象，并相互交流；另一方面作为提示素材，即将实际操作过程的整体思路呈示给小组，师生之间可以通过讨论确定操作细节。从图片本身来讲，每幅图都是实验流程的分解，通过实物演示明确操作的具体规范。整体来看，该插图通过“主题引入—思路提示—视觉喻示”表达插图的叙事意蕴，以引起学生对紫甘蓝变化过程及现象的好奇心和兴趣（情感维度）。总之，在探究实践中应用插图进行教学，需要合理安排语图互文的叙事节奏，在插图的模拟空间中塑造良好的课堂教学生态。

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