屏東教大科學教育 2007 ，25，56-65 56支持科學教育的視覺圖像文本設計支持科學教育的視覺圖像文本設計 助教授 陳嘉皇 崑山科技大學 教學發展中心 壹、前言 1960 代的科學教育改革，強調的是動手做科學的觀點，這對學生學習科學概，提供嶄新的目標與方向。此改革持續迄今，對科學教育的發展影響甚重，但演變的過程卻產生與其精神相悖的效果，即做科學的步驟與源自一些步驟所衍生的概之間有分別，文本的呈現與科學本質之間似乎產生差(Fensham, 1992)。師常認為探究的科學活動，只要經由動手做，就能達成學習科學的要求，甚至，認為孩童從教師設計的問題或抽的情境，就可探而獨自發現科學的原與法則。這些原或法則很多是教師透過其經驗 ，或是一定的步驟而可獲得證驗的材，但畢竟只是複製史上科學家研究的第二手資結果而已。Magnusson 和 Palincsar 認為，教導科學應該當成是支持學生多元素養能之科學探究的引導，這種教學，假設學習科學是由第一手和第二手資交互作用進的探究(Magnusson & Palincsar, 2006)。第一手的研究，指的是對物世界直接的探，第二手的研究，則運用一些人採用第一手研究的方式，對物世界已經處或學過的方式的探。第二手的研究是以學校採用教授的教科書文本做為基礎，在此研究與發展上，已被認為與教導科學當成是支持培育學生多元素養能的探究取向發生關，並集中在一種新奇與創新的描述形式之運用。 近，課程發展的趨勢，在於透過自然現象的觀察和探究，以及日常生活的導引，強調儘早可能介紹孩童科學的學習。課程組織的法則可藉由對學習者特質、其先備知、興趣和需求、有關教師的科學概和科學教學等研究而產生，管如何，目的仍在於培養學童具備充分的科學素養，以對所欲探究的科學文本進解。圖像(images)是種空間事物具體表徵的關係，對於文本的解而言，支持科學教育的視覺圖像文本設計 57已經變得越越普遍，從許多觀點看，它是科學學習的基礎。圖像對科學概而言，僅是重要的，而且還被認為對於協助將專家知傳遞給學童而言，是有的。透過科學文本明確之文法組織特質、術語(jargon)，形成情境界線的專門用語，以及透過屬於科學語言特徵的詞彙，而獲得的同的隱含意義，都可以用解釋學童為何會覺知與科學之間產生斷或孤。我們常假設，視覺較語言可以傳遞多的媒介，圖像可被用貫穿科學溝通時一些語文模式所帶的阻隔。此觀認為，在傳遞觀上圖像較語言容，因此在科學教育間普及化，對孩童概的解，使用孩童的繪畫以及繪畫的文本當成資加以處(Driver, Aquires, Rushworth, & Wood-Robinson, 1994)。因此，圖像在兒童閱的科學文本是可欠缺的物件，它具有非常重要的功能。茲此，本文擬透過空間圖像功能的介紹，配合圖像結構之明，導引圖像協助學童文本解的目的，讓教師在科學教學的現場，掌握科學本質與科學教育的目的，培養學童加堅實的科學素養能。 貳、圖像的功能 現今學校科學的教科書、作業，顯示越越常使用圖像和圖表作為資源，像傳統的文本一樣只被語言主宰。在傳統的文本，主要的訊息通常都採用文字寫作的方式表達，圖像只提供描述的功能。時至今日，情況已有改變，在科學文本，寫作和圖像之間關係越越複雜，彼此可以提供互補、比較、對照、詳述或是思考的功能。文本和圖像之間新的關係自此產生後，對圖像而言，傳統上只作為提供明，和用使文本加活潑，現在則變成文本之核心。圖像具有非常多的功能，Martins(2002)認為可以包括： 1.導引(orientation)的功能，亦即指示能被呈現的內容。 2.動機(motivation)的功能，或是抓取者的注意、興趣或是好奇心。 3.顯示事物如何處。 4.明某一觀或證。 5.透過已經組織好的個案之展現而顯示樣式。支持科學教育的視覺圖像文本設計 586.將一般知與特殊的證相關。 7.將宏觀的描述轉移至微觀的描述。 8.建真實世界與抽象的科學之間的關係。 這些功能和j物件它們之間變化的關係(如圖1所示） ，伴隨課程組織的法則，可以幫助明呈現在當今教科書廣泛同的圖像型。圖像所具備的一些功能可以實踐教學的目標，一些則與科學知本身有特殊的關係。有許多的功能可以用視覺化加以解，這些可能性包括：定義、證、樣式或符號，即科學的文化傾向喜好將知的表達透過語言介紹一些概，視覺化對於解還是很重要的。另一個層面則包含圖像的修辭運用，圖像可以視為是修辭的結構，亦即當成是可辨的文本特徵，可與文本組織產生較大的樣式關，形成科學文本的一些功能，這些功能包括：傳遞科學本質和科學活動的圖像，建構科學知和述的權威性，協助建構和改變主體性。最特別的是，將圖像所帶的潛視為是學習的輔助，已經透過廣泛的研究建和組合起。舉，從認知科學域研究的結果顯示，圖像較其相對的語文具有可記憶性(Mayer, 2002, 2004)，另一項重要的發現顯示，從文本附加的圖像明可以提升學習。教育的研究者也提供圖像在學校科學文本的分析，透過對一些教科書和教室實務的分析，討圖像在科學教導與學習上所扮演的角色(Filippatou & Pumfrey, 1996)。 Kress和van Leeuwen（1996）主張視覺溝通，似於人其它溝通的系統，而要反映意義如何產生，需有三個基本的要求：即觀構成(ideational)、人際關係(interpersonal)和文本的後設功能(textual metafunctions)，這些抽象的功能需有表徵性的系統（如圖2所示）才能展現。 1.圖像能夠呈現所經驗之世界的現象和程，以致於能夠建表徵系統和真實世界觀點之間的象徵性關係（藉由其特殊的複雜符號加以定義） 。 2.圖像能夠安排主體在同的社會交互作用結構，並能明與者在溝通動之間的社會的關係。 3.圖像能促進文本要素之間、以及文本和情境之間統整的關係(Halliday, 1985)。 支持科學教育的視覺圖像文本設計 59圖1 圖像具有許多功能，可以導引、激 學童對物現象的觀察、歸納，建現象 之間的關係。 圖2 風的由可藉由箭頭、顏色及情境之交 互作用，統整圖像中相關要素，而明白之間 關係。 引自大地地雜誌 （1995，2：33） 科學文本中的圖像會影響學童閱的重點及方向，是提供解與明的線，所以每位學童都應懂得閱圖像，解其中所隱藏的意涵與關係，並能加以歸納探討其中的結構意義，配合文字產出有意義之解釋明，而建構出科學的和規則。圖像是學習的輔助，與文本附加的明配合可以提升學習，所以此科學素養對科學概的探究而言，扮演重要的角色。 、圖像的結構 Kress和van Leeuwen認同強調以圖像頭的結構組織，去描述在某一圖像，同結構要素如何組合成為有意義之整體的描述(Kress & van Leeuwen, 1996)。他們將表徵的結構加以分為敘事或概種： 支持科學教育的視覺圖像文本設計 60一.敘述性的結構 敘事性結構的表徵似於轉化的關係，敘述性的圖像告訴我們故事伴隨時間所發生的程和動，像是冰塊融化或是物體相對運動等。敘述性的程可以透過圖畫的顯示或是藉由箭號的圖塊結，或是帶有暗示的順序特徵的形式而被解（如圖2所示） 。 二.概性的結構 概性結構的表徵描述與者之間的關係，它的結構包含三：即別 的 (classificatory)結 構 、 分 析 的 (analytical)結 構 、 以 及 象 徵 的 (symbolic)結 構(Martins, 2002)（如圖1所示） 。 1. 別的結構：擁有相同屬性的屬組織會採取一種相同大小或型的對稱性之圖像排，這種結構可以允許我們對相同屬之間的同做比較和對照，別也能做為解與者之間階層的關係，分學即是一種分程的展現。當要做為一種上層的項目 ，分即可公開(overt)，也就是較一般性的概，彼此之間被視為具有關，那麼就可加以呈現；但是它們也可以隱密的(covert)，當每一個集合的成員各自擁有相同的地位時，以及上層的項目僅能藉由觀察者對集合中的每一個成員所知覺的相似性和差性進推時。別的結構通常採取靜態的序呈現與者有關其關係的態或排序。程圖(flow charts)和網絡圖形也是一種別的結構，但是它們具有彈性和動態性。對科學而言，別是非常重要的，尤其是近有關課程計畫的活動，像是觀察、記資、分排序、發現樣式等，皆會透過這種方式以明逐漸增加的重要屬性。分圖像在科學中的證包括消費生產的柱圖、演化樹、以及分享共同特徵的材集合。 2. 分析的結構與與者透過部分整體關係的表達有關，分析的結構包含種的與者：傳送者(carrier)，屬於整體的部分，以及其他的屬性擁有者(possessive attributes)，屬於部分的部分。 部分可以在圖像空間的內、外清楚的加以辨認和描述，自然的表徵，像圖片從分析的目的而言，使用陰影或灰色的陰影只是用幫助辨認部分 ，所有的這些要求一種客觀的(impersonal)、受影響的檢驗(detached-scrutiny)，分析的圖像是種支持科學教育的視覺圖像文本設計 61典型的科學文本，可以將物世界的事物，透過廣泛的使用一種抽象的、想的、表徵的模型圖，加以描述其間部分與整體的關係及其發展的脈絡。科學文本最常看到的證就是地圖、生物組織的掛圖等等。 3. 象徵的程所關心的是與者是麼？或代表麼？象徵的過程通常包含一個傳送者，代表者是從關係中、象徵的屬性和呈現此意義本身的與者所建的，舉，透過燈光和顏色的運用，可以指出或使它們的大小被誇大。 這些分析的別允許我們去表現、討以及製造圖像中與者之間明確的關係。因此，透過檢驗表徵的結構，它們可以幫助我們瞭解表徵之間的前景關係，和與之相關的概域。在分析的結構，所謂的部分元素所獲得的意義關係到其在整體中的功能和關係，敘述提供分析程的機會，這對學童建構科學實體意義，製造一項非常重要的工具，對科學教師而言，它也提供談學生經由所製造的圖像所需的資源。這些基本的別也可以組合產生複雜、聰明的結構，如食物鏈，箭頭顯示能和事物在整個鎖中的程，在垂直軸上組織何者是消費者？何者是生產者？這些圖像可被視為是敘述文內的別，似於實體所包含的為樣式，並允許此為採用同的別組織它們的關係。 另外，也可以將象徵與分析的分結構加以組合，允許我們透過對另一型細胞的比較，而對某一細胞型內的同功能結構加以辨認，如可將動、植物的細胞放在一起加以辨認、比較，此即變成分析的圖像，此種文本可直接指出何者相似，何者具有完全同的圖像。此種比較透過在同一頁中的語言和圖像之交互作用可以顯得有效果。 圖像結構的分析可以幫助吾人解圖像所代表與呈現的意義，亦可幫助我們解如何透過它引導學童科學素養的培養，透過這種結構的分析，亦可讓我們瞭解教科書中的科學文本，如何與教室中師生所擁有的科學概進交互作用，而呈現其對科學本質解的況。 支持科學教育的視覺圖像文本設計 62肆、圖像如何協助文本的解 根據Kress、 Ogborn、 Martins等人（1998）的研究發現，學生對於與的活動會顯示出同的層次，從訪談的學生中發現一共同的閱樣式，稱做受約束的瀏覽(uncommitted browsing)，學生最初的評，以及他們所看到的內容，大多是對圖像推其有多美，和是否有看到這些圖像。從這些基本的反應加以判斷，學生與這些材的第一個形式，是透過一種感情的管道而發生，它們談視覺成分是以看的順眼和有吸引為主。顏色的運用、同視覺資