新旧人教版与粤教版高中物理教材插图的纵向与横向比较
李秋烨 周少娜
摘? ?要：插图是教材传递知识信息的重要组成部分。文章以“圆周运动”为例，对新旧人教版和粤教版高中物理教材的插图设置进行纵向与横向比较分析，从插图的数量、内容以及呈现形式三个维度分析四版教材的共性和差异，突出新版教材插图的设计特点和教育意义，以期为高中物理教材的使用提供有价值的参考。
关键词：高中物理教材;插图;人教版;粤教版;比较分析
中图分类号：G633.7 文献标识码：A ? ? 文章编号：1003-6148（2020）9-0019-5
教材是教学过程中承载信息的重要媒介，其结构的编排和知识的表现形式等是新课程改革中的重要环节。物理教材中通常使用文字、插图、物理学科中的数学语言来表现教学内容。插图作为教材内容的重要组成部分，其功能和作用不可忽视。研究者认为，插图具有激发情感、培养兴趣、设置疑问、启发思维以及培育品德等功能[1]。20世纪70年代，国外已经开展有关教材插图功能和效应的研究。Duchastel和Waller等人认为，教材插图具有吸引学生注意力的功能、解释文字材料的功能以及影响学生情感态度的功能[2]。但不恰当的插图不仅不能发挥积极的作用，而且会对学生造成干扰[3]。物理教材中的插图可以将文字内容化繁为简，能展示实物拓宽学生视野，能直观地呈现物理量之间的关系，并具有培养兴趣和审美的作用[4]。《普通高中物理课程标准（2017年版）》中提到“教材要恰当处理版面和内容的关系，力求全书图文均衡、相得益彰”[5]。本文选取四个不同版本的高中物理教材，对其插图进行定量统计和比较分析，以期为物理教师使用教材提供参考。
1? ? 研究对象
本文选取人民教育出版社2019年和2004年出版的普通高中《物理》必修二以及广东教育出版社2019年和2004年出版的普通高中《物理》必修二（下文分别简称为“新人教版教材”“旧人教版教材”“新粤教版教材”“旧粤教版教材”）四个版本的教材，对“圆周运动”内容的插图进行对比分析。需要说明的是，旧人教版教材中“圆周运动”与“曲线运动”同属于第五章，因此只选取旧人教版教材中与“圆周运动”相关的内容进行分析。
2? ? 研究框架
本文从插图的数量、内容、形式三个方面对不同版本的教材进行比较，研究设计框架如图1所示。
首先，对插图进行定量分析。统计四版教材在“圆周运动”中所含插图的数量，计算平均每页使用插图的数量。
其次，将插图内容分为生产生活类、科学技术类、史料类、实验探究类及原理模拟类五个类别，计算其数量和比例。
再次，根据插图形式将文中插图分为实物照片、简笔漫画、示意图三个类别。
最后，通过纵向与横向的比较分析，找到四版教材的特点。
3? ? 对比和分析
3.1? ? 插图数量和密度
分别对四版高中物理教材“圆周运动”中插图素材的使用进行定量统计，统计结果绘制成表格，具体内容见表1。
从表1可以得知，四版教材的插图引用量有差异。旧人教版教材有35幅，新人教版教材有51幅，旧粤教版教材有39幅，新粤教版教材有61幅。
从纵向时间迁移上来看，两个新版教材相比于两个旧版教材章节篇幅更大，插图引用数量也更多、更加密集。插图及其所具有的生动形象的特点在一定程度上有利于学生理解知识，新版教材的编写更加关注插图的重要性。
从横向不同版本来看，新粤教版教材和新人教版教材的章节篇幅较为接近，但新粤教版教材的插图数量多于新人教版教材，平均每页的插图数量也多于新人教版教材。
3.2? ? 插图的内容
教材中每一幅插图所要传递的信息是不同的，所涉及的领域也是不同的。根据插图所涵盖内容的不同，笔者将插图分为以下五类，对插图进行分类统计和占比计算，见表2。
从纵向时间迁移上来看，新人教版和旧人教版教材中插图的内容总体结构相似，大多数插图都属于原理模拟类。但各个领域插图的比重有所变化，新人教版教材中各类插图的数量差异没有旧人教版教材突出，二者相比之下新版教材所涉及的原理模拟类插图数量减少，生产生活类、科学技术类以及实验探究类插图的比重有所增加。
图2是新人教版中新增的部分插图，其中图2（a）和图2（b）是“圆周运动”新增的与实际生活相关的插图，旋转木马和自行车的链条都是学生在生活中能看到的實物，教材利用插图将物理与生活联系起来，能加深学生对知识的理解和感悟，也能帮助学生将知识应用于生活中;图2（c）为向心力演示器，是《向心力》一节“实验”栏目中所配的插图。旧人教版教材在该栏目中选用的是一幅原理模拟类插图，新人教版教材则增加了实验仪器类插图。图2（d）是本章习题中所使用的科学家设想的环形空间站图片，插图内容涉及航空航天的科学技术，有助于促使学生了解物理前沿和科技发展，拓宽学生的视野。
新粤教版教材和旧粤教版教材相比，新版教材插图的内容更加丰富。例如，在实验领域中，新粤教版教材在编写中设置更多与实验探究、实验仪器有关的插图。在“探究向心力大小的影响因素”实验中设置实验示意图引导学生利用空心笔杆和轻小物体等生活中的物品设计实验进行探究，如图3（a）所示。在完成“离心现象及其应用”的学习之后，要求学生课后通过网络的帮助自制小型甩干机，如图3（b）所示。实验是物理学的基础，培养学生的科学探究能力是物理核心素养的重要组成部分，在教材中使用与实验有关的插图并渗透科学探究的思想，培养学生能观察现象、设计实验、实际操作等科学探究必备的素质。
从粤教版教材和人教版教材的横向比较来看，粤教版教材选用更多的生产生活类插图，而人教版教材更多地选用原理模拟类插图;同时，新旧粤教版教材在《匀速圆周运动》一节均选用了史料类插图，而新旧人教版教材在本章中均未使用史料类插图。图4是旧粤教版教材“资料活页”栏目中的插图，两幅插图向学生呈现了明代的牛力齿轮翻车和汉代的纺车，插图中古老的齿轮传动和皮带传动，既与所学知识相联系，又体现出古时人们能在实践中发挥自己的聪明才智。
综上所述，两个新版教材的插图内容所分布的领域比旧版教材稍显均衡。随着时间的迁移，教材的编写逐渐重视丰富插图的内容，增加各类领域插图的设置。人教版教材和粤教版教材相比也各有特点，人教版教材在本章中大量使用原理模型图、模拟示意图，这类插图能增强学生对较难的物理概念或原理的理解与掌握[6]。粤教版教材则更加重视对生产生活类插图的使用，注重教材联系生产生活，更能体现时代特征。
3.3? ? 插图的形式
随着社会的不断发展，可以发现教材中插图的呈现方式丰富多样。不同类型的插图可以带给学生不同的视觉效果和情感体验，有助于拉近学生和教材之间的距离，从而维持其身心愉悦的学习状态，也相应地会影响教学的效果[7]。本文将插图粗略地分为三类：实物照片、示意图、简笔漫画。统计四版教材使用不同类型插图的数量见表3。
从表3可以看到，四个版本教材在插图的表现形式上都涵盖了上述三种类型，但不同类型的插图在数量分布上有所不同。例如，旧人教版教材在本章节15页的篇幅中仅使用了1幅实物照片，简笔漫画的使用比例达65.7%。横向上， 新版教材中无论是人教版还是粤教版都增加了实物照片的比重，减少了简笔漫画的数量。在《向心加速度》一节关于天体运动受力情况的栏目中，相比旧人教版教材中地球围绕太阳运动的简笔漫画[如图5（a）所示]，新人教版教材则使用天宫二号围绕地球运行的实物照片[如图5（b）所示]。图5（c）和图5（d）分别为旧人教版教材和新人教版教材在《生活中的圆周运动》一节的“离心运动”知识点中所使用的插图。旧人教版教材使用漫画的形式呈现洗衣机的脱水桶，而新人教版教材则将此图替换成实物照片，插图内容为医务人员用于分离血液的离心机。新粤教版教材也作出类似的调整，例如，在《生活中的圆周运动》一节的“资料活页”栏目中，旧版教材的弯道跑步漫画图替换为新版教材的真人照片。
通过对比分析，教材中的插图逐渐偏向于采用实物照片的形式来呈现。真实的实物照片色彩丰富、生动形象，更符合学生真实生活的感受，进而能为学生构建一个贴近生活的物理情境，帮助学生更好地理解教学中的知识点，营造良好的学习氛围，激发学生自主学习的兴趣。
4? ? 教材的特点及教学启示
通过对四版教材插图的比较分析，从中挖掘彼此的共性和差异，对四版高中物理教材插图的特点进行归纳，总结目前教材中引用插图的特点以及教学的启示。
4.1? ? 丰富插图种类，合理利用插图
教材插图具有许多潜在功能，合理增加教材插图的数量，有利于学生理解物理概念、构建物理思维、解决实际问题[8]。从旧版教材到新版教材，插图素材的数量不断增多，插图内容不断丰富。作为物理教材内容的组成部分，插图的功能不可小觑，一些想要表达的内容用文字难以描述，但也许用一幅有趣的插图就能让学生获得更加深刻的理解。心理学家Paivio的双重编码理论提出，人的大脑中有两个独立却又联系的认知加工系统，一个以语言为基础的加工系统用于对语言的处理，一个以非语言为基础的加工系统则用于对非语词事物、事件映象的表征与处理。人的视觉表象比较发达，他们可以由有关刺激而激活。一些离散的材料由于有了意义上的联系而被组织起来，使记忆变得相对容易[9]。Paivio的实验也表明人们对非语言代码的记忆比语言代码更有效[10]。因此，教师在课堂中应当结合与所学知识相关的插图进行教学，挖掘插图的教育功能，丰富教学过程，提高学生的学习效率。
4.2? ? 结合日常实际，注重生产生活
从上文讨论中可知，教材插图的呈现方式逐渐倾向于选择实物照片，两个新版教材中实物照片插图的比重明显增加。可见，教材的编写更加注重日常实际，有助于丰富学生的感性认识，开阔学生的眼界。另外，教材越来越重视知识与生活的联系。插图内容上，从旧人教版教材的6幅生活类插图到新粤教版教材的28幅生活类插图，可以看到无论是课题的引入、实例的举证，还是知识的应用都会使用与生活息息相关的插图。新版教材的变化也为教师的教学指明方向，需要教师立足于基础，密切联系生活实际和社会热点来设计教学，以此将学生已有的生活经历与课堂学习相结合，唤起学生的认同感，激发学生的学习兴趣，帮助学生从物理的视角去了解与科学技术和社会生活方面有关的问题，逐渐学会利用知识解决问题，充分体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。
4.3? ? 构建物理模型，减少认知负荷
分析物理情境的示意图和揭示物理规律的原理图都能有助于学生更好地理解知识内容，分析物理问题。两本人教版教材在编制中引用大量的原理模型图，粤教版教材中模拟示意图的数量比重仅次于生活类插图。这一类插图能增强学生对较难的物理概念和原理的掌握，物理模型的建构能帮助学生有效地学习物理规律和物理公式。建构物理模型是物理学科核心素养中科学思维的关键要素之一，在讲解较为复杂的知识的过程中可以适当地利用原理模拟图和示意图辅助教学，渗透物理模型建构的思想，对培养学生科学思维也具有重要的作用。
参考文献：
[1]刘业伟. 浅谈新教材中插图的功能[J]. 物理教师， 1996，17（2）：45.
[2]Duchastel P， Waller R. Pictorial Illustration in Instructional Texts. [J]. Educational Technology， 1979， 19（11）：20-25.
[3]Samuels S J. Attentional processes in reading——the effect of pictures on the acquisition of reading responses. [J]. J Educ Psychol，1967，58（6）：337-342.
[4]董友軍， 袁光秀. 分析教材插图， 培养核心素养——以人教版高中物理必修一的教材插图为例[J].物理教学探讨， 2018， 36（9）：21-25.
[5]中华人民共和国教育部. 普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.
[6]杜爱慧. 物理教材插图的分类与运用策略[J].教学与管理， 2010（4）：73-75.
[7]汪欣.美国高中物理教材插图的比较与分析——以“动量”内容为例[J].物理教学探讨，2018，36（10）：25-28.
[8]王正标. 高中物理教科书插图的潜在功能[J]. 教学与管理， 2010（5）：72-73.
[9]叶奕乾. 普通心理学[M].上海：华东师范大学出版社，2016：126-129.
[10]Paivio A. Coding Distinctions and Repetition Effects in Memory[J].Psychology of Learning and Motivation，1975（9）：179-214.
（栏目编辑? ? 刘? ?荣）
