可視化思維工具在“生物的進(jìn)化”教學(xué)中的運用

唐曉春

(江蘇省南京師范大學(xué)附屬揚子中學(xué) 210048)

可視化思維是指一種通過可以覺察的視覺方式，將思維進(jìn)行外化呈現(xiàn)的過程。通過可視化思維將抽象事物變成圖形圖像，形成能夠直接作用于人感官的知識表現(xiàn)形式，從而促進(jìn)知識的獲取與創(chuàng)新[1]?！吧锏倪M(jìn)化”這一節(jié)的內(nèi)容較抽象，存在許多思維障礙，可借助可視化思維工具將學(xué)生的思維外顯，突破知識重難點，促進(jìn)學(xué)生的思維認(rèn)知。

1 用時間軸呈現(xiàn)進(jìn)化理論發(fā)展的科學(xué)史

借助時間軸可視化思維工具，讓學(xué)生了解生物進(jìn)化理論發(fā)展的科學(xué)史，對進(jìn)化理論發(fā)展有一個全新的認(rèn)識。

例如，在教學(xué)過程中，利用時間軸(圖1)，再由學(xué)生進(jìn)行角色扮演，分別講解不同時期各學(xué)說的主要內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生對生物進(jìn)化科學(xué)史的認(rèn)識與理解。

圖1 進(jìn)化理論發(fā)展科學(xué)史的時間軸

2 用流程圖呈現(xiàn)達(dá)爾文“自然選擇學(xué)說”

借助流程圖可視化思維工具，讓學(xué)生理解“自然選擇學(xué)說”的內(nèi)在邏輯關(guān)系，對“自然選擇學(xué)說”有一個明晰的認(rèn)識。

圖2 “自然選擇學(xué)說”的流程圖

例如，在教學(xué)過程中，利用流程圖(圖2)，講清達(dá)爾文“自然選擇學(xué)說”的主要內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生對“自然選擇學(xué)說”的認(rèn)識與理解。

3 用分析圖呈現(xiàn)生物進(jìn)化理論的基本概念

借助分析圖可視化思維工具，讓學(xué)生理解現(xiàn)代生物進(jìn)化理論中基本概念的內(nèi)涵和外延，對現(xiàn)代生物進(jìn)化理論有一個基礎(chǔ)的認(rèn)識。

例如，案例分析：某昆蟲種群100個體，其中翅色為綠色的AA 30個，Aa 60個，褐色的aa 10個，求出相應(yīng)基因型頻率和基因頻率。

在教學(xué)過程中，利用分析圖(圖3)，分析現(xiàn)代生物進(jìn)化理論中各個基本概念之間的聯(lián)系與轉(zhuǎn)換，促進(jìn)學(xué)生對現(xiàn)代生物進(jìn)化理論中基本概念的認(rèn)識與理解。

圖3 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論基本概念的分析圖

4 用故事板分析樺尺蠖基因頻率的變化

借助故事板可視化思維工具，通過計算讓學(xué)生探究基因頻率的變化與進(jìn)化的關(guān)系，理解現(xiàn)代生物進(jìn)化理論中進(jìn)化的實質(zhì)，對現(xiàn)代生物進(jìn)化理論有一個本質(zhì)的認(rèn)識。

例如，創(chuàng)設(shè)故事情境：1870年，樺尺蠖種群的基因型頻率如下：SS是10 %，Ss是20 %，ss是70%。在樹干變黑這一環(huán)境條件下，使得種群中淺色個體每年減少10 %，黑色個體增加10%。在第2～10年間，該種群每年的基因型頻率是多少？每年的基因頻率是多少？將計算結(jié)果填入故事板(表1)。問題1：根據(jù)計算結(jié)果，樺尺蠖種群中s基因(決定淺色性狀)的頻率為什么越來越低？問題2：你認(rèn)為從19世紀(jì)到20世紀(jì)樺尺蠖進(jìn)化了嗎？為什么？進(jìn)化的本質(zhì)是什么？

在教學(xué)過程中，利用故事情境形成的故事板，分析進(jìn)化過程中基因頻率的變化規(guī)律，能促進(jìn)學(xué)生深刻地理解進(jìn)化的實質(zhì)。

表1 樺尺蠖基因頻率變化的故事板

5 用魚骨圖分析生物進(jìn)化理論中物種的形成

借助魚骨圖可視化思維工具，讓學(xué)生理解新物種形成的條件，對現(xiàn)代生物進(jìn)化理論中物種的形成有一個深刻的認(rèn)識。

例如，在教學(xué)過程中，利用魚骨圖(圖4)，分析進(jìn)化過程中物種的形成方式，可促進(jìn)學(xué)生理解物種的概念。

圖4 物種形成的魚骨圖

6 用維恩圖比較“自然選擇學(xué)說”與現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的異同

借助維恩圖可視化思維工具，讓學(xué)生通過比較“自然選擇學(xué)說”與現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的異同，可對現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容有一個深刻地認(rèn)識。

例如，在教學(xué)過程中，利用維恩圖(圖5)比較分析“自然選擇學(xué)說”與現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的異同，促進(jìn)學(xué)生理解現(xiàn)代生物進(jìn)化的理論。

圖5 “自然選擇學(xué)說”與現(xiàn)代生物進(jìn)化理論比較的維恩圖