思維可視化 建構(gòu)生物邏輯架構(gòu)

王小波

(江蘇省平潮高級(jí)中學(xué) 226361)

思維可視化，即將抽象的概念事物用圖片、圖表、邏輯圖等直觀形式展示出來(lái).可視化教學(xué)對(duì)教師提出了更高的教學(xué)要求，需要教師搜集素材將抽象的知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閳D表、導(dǎo)圖等形式.同時(shí)，運(yùn)用思維可視化教學(xué)手段，可以給學(xué)生帶來(lái)更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，幫助他們構(gòu)建生物學(xué)科的邏輯框架，加深對(duì)生物學(xué)概念定義的理解與記憶，從而提高課堂的學(xué)習(xí)效率.

一、呈現(xiàn)感性材料，多元發(fā)散

無(wú)論什么學(xué)科的學(xué)習(xí)，都是通過(guò)眼睛、耳朵等感官來(lái)接收信息，從而引起大腦的思考與記憶.由此可見(jiàn)，將抽象的生物概念知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)楦行圆牧?，更加易于被學(xué)生所接受，使教學(xué)中的難點(diǎn)、疑點(diǎn)變得更加可視化，在學(xué)生腦中形成多元發(fā)散，幫助記憶理解.

比如，在學(xué)習(xí)高中生物必修一“細(xì)胞結(jié)構(gòu)”的時(shí)候，便可以帶領(lǐng)學(xué)生動(dòng)手制作細(xì)胞組成的基本結(jié)構(gòu)的模型，在制造的過(guò)程中達(dá)到發(fā)散思維的目的.要制作一個(gè)植物細(xì)胞的模型，首先備好制作材料——各種顏色的橡皮泥.用灰色的橡皮泥做一個(gè)外殼，即細(xì)胞壁；接著是細(xì)胞膜，用白色的橡皮泥；最后是細(xì)胞核，可以仿照書(shū)上選擇黃色的制作.接下來(lái)就是細(xì)胞器的制作，各細(xì)胞器的形狀要力求仿真.線粒體的形狀為粒狀的，在制作的時(shí)候，還要注意將內(nèi)膜折疊形成嵴這一要素體現(xiàn)出來(lái).植物細(xì)胞中比較特別的細(xì)胞器葉綠體，其與線粒體形狀差不多，可以用綠色的橡皮泥區(qū)分，并突出其自身獨(dú)有的特點(diǎn).感性材料的運(yùn)用，是思維可視化的一種表現(xiàn)形式，在使用感性材料輔助教學(xué)的時(shí)候，學(xué)生的思維能夠得到多元化發(fā)散，使他們記憶知識(shí)理解更加透徹.

二、串聯(lián)主要信息，繪制導(dǎo)圖

一門(mén)學(xué)科中的知識(shí)內(nèi)容，必定是有關(guān)聯(lián)的.由事物之間的聯(lián)系性出發(fā)，教師引導(dǎo)學(xué)生繪制學(xué)科章節(jié)邏輯導(dǎo)圖，使學(xué)過(guò)的不同部分的內(nèi)容相互串聯(lián)起來(lái)，既可以做到知識(shí)的靈活運(yùn)用還能夠通過(guò)不同內(nèi)容之間的聯(lián)系加強(qiáng)自己的記憶，易于理解.

比如，在講解必修三的“神經(jīng)調(diào)節(jié)與體液調(diào)節(jié)的關(guān)系”部分的內(nèi)容時(shí)就可以通過(guò)思維導(dǎo)圖的方式幫助學(xué)生理解.首先在黑板上畫(huà)一個(gè)圓代表動(dòng)物體內(nèi)的生命調(diào)節(jié)活動(dòng)，然后問(wèn)學(xué)生是什么完成的這些活動(dòng)的調(diào)節(jié)？學(xué)生很快地就想到在這個(gè)圈上伸出來(lái)兩條樹(shù)枝，一只代表體液調(diào)節(jié)，另一個(gè)表示神經(jīng)調(diào)節(jié)，因?yàn)檫@兩個(gè)因素都調(diào)節(jié)著各種生命活動(dòng).但是不久學(xué)生又認(rèn)為這兩個(gè)樹(shù)枝要連在一起，因?yàn)樯窠?jīng)調(diào)節(jié)與體液調(diào)節(jié)相互結(jié)合互為補(bǔ)充的完成人體各種生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)，從而完成了知識(shí)的串聯(lián)，得出了思維導(dǎo)圖.

由此可見(jiàn)，正是因?yàn)橛辛丝梢暬乃季S導(dǎo)圖，這些零散的看似沒(méi)有什么關(guān)系的知識(shí)點(diǎn)被串聯(lián)在了一起，構(gòu)成了一張包含章節(jié)所有知識(shí)點(diǎn)的網(wǎng).如果知識(shí)學(xué)習(xí)零散的知識(shí)，不將章節(jié)內(nèi)或者章節(jié)間的知識(shí)進(jìn)行串聯(lián)，學(xué)生就不能夠形成清晰的邏輯思維，學(xué)習(xí)也不能達(dá)到出神入化的境界，不能透徹理解生物這門(mén)學(xué)科.

三、學(xué)會(huì)分類類比，深層遷移

針對(duì)生物學(xué)科中有很多相近的概念，教師需要教會(huì)學(xué)生類比的學(xué)習(xí)技巧.學(xué)會(huì)類比可以進(jìn)行知識(shí)的深層遷移，將自己的思維和知識(shí)面拓寬到更深更遠(yuǎn)的層次.通過(guò)這種分類的形式，將相近的易混淆的知識(shí)變得更加可視化，這整個(gè)過(guò)程中能夠很好地鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力，實(shí)現(xiàn)梳理腦海中繁雜知識(shí)的目的.

比如，在講授“神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)的關(guān)系”這一章節(jié)時(shí)就可以通過(guò)多元比較分析的方式，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)這兩種人體調(diào)節(jié)的異同之處.通過(guò)比較分析可以發(fā)現(xiàn)，在神經(jīng)調(diào)節(jié)中基本方式為反射，信號(hào)的傳播方式為電信號(hào)-化學(xué)信號(hào)-電信號(hào).而在體液調(diào)節(jié)中為反饋調(diào)節(jié)，由內(nèi)分泌器官分泌相應(yīng)的激素通過(guò)體液運(yùn)輸并作用于靶器官，完成調(diào)節(jié)活動(dòng).這兩種調(diào)節(jié)方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，神經(jīng)調(diào)節(jié)好在反應(yīng)快，缺點(diǎn)就是僅僅作用于某一固定細(xì)胞范圍小.而后者的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)范圍廣，缺點(diǎn)就是反應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng).因此，在人體的生命活動(dòng)調(diào)節(jié)中往往是兩種調(diào)節(jié)方式共同作用，保證生命活動(dòng)順利完成.

通過(guò)將知識(shí)進(jìn)行分類并且進(jìn)行類比的形式，才能將看似混亂沒(méi)有關(guān)聯(lián)的知識(shí)梳理出一條一條的主線，再進(jìn)行拓展延伸，達(dá)到更深層次的學(xué)習(xí).在類比相近內(nèi)容的時(shí)候，知識(shí)點(diǎn)被很好地進(jìn)行了可視化轉(zhuǎn)變，同時(shí)學(xué)生需要將兩者進(jìn)行對(duì)比，找出關(guān)聯(lián)與區(qū)別，這很好地鍛煉了他們的邏輯思維，鍛煉了他們的分類類比能力.

四、抓住本質(zhì)特征，建立模型

生物學(xué)科的教學(xué)需要從不同生物概念的本質(zhì)出發(fā)，構(gòu)建符合其本質(zhì)的模型，使生物概念、現(xiàn)象以及規(guī)律變成可視化的生物模型.通過(guò)構(gòu)建生物模型，將課本知識(shí)和動(dòng)手實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，他們的動(dòng)手能力、觀察能力以及思考能力都能得到很好的提升.

比如，在講解“種群的數(shù)量變化”這部分內(nèi)容時(shí)就需要引導(dǎo)學(xué)生抓住影響種群數(shù)量的本質(zhì)因素，建立起相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，明確給出條件后如何預(yù)測(cè)數(shù)量的變化.例如在理想條件下(即食物充足、沒(méi)有敵害)時(shí)種群的數(shù)量只和初代數(shù)量以及發(fā)展時(shí)間有關(guān)系，Nt=N0λt，其中N0代表初代種群數(shù)量，λ為增長(zhǎng)倍數(shù)，這一數(shù)學(xué)模型就是J型增長(zhǎng)模型，在這種情況下種群的最終數(shù)量是無(wú)限增長(zhǎng)的.而在實(shí)際條件下種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線為S型，最終數(shù)量受到自然條件和敵害的控制達(dá)到K值就保持相對(duì)穩(wěn)定.

在抓本質(zhì)、建模型的過(guò)程中，學(xué)生不但能夠深刻了解事物的本質(zhì)特征，還能鍛煉將理論轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)踐的動(dòng)手能力.若不了解事物的本質(zhì)，就無(wú)法用恰當(dāng)?shù)哪Ｐ腿フ故酒涮卣?，無(wú)法學(xué)習(xí)到事物的主要矛盾.

通過(guò)將抽象概念可視化轉(zhuǎn)變?yōu)楦行圆牧?，能夠啟發(fā)學(xué)生的多元思維；通過(guò)可視化的思維導(dǎo)圖，能幫助他們串聯(lián)主要信息，構(gòu)建邏輯框架；通過(guò)分類整理學(xué)過(guò)的相近知識(shí)，能達(dá)到類比并且深層遷移的目的；通過(guò)深刻認(rèn)識(shí)事物抓主要特征，并由此構(gòu)建生物模型，能使學(xué)生的邏輯動(dòng)手能力增強(qiáng).總之，在生物教學(xué)中引入思維可視化概念，能夠培養(yǎng)起學(xué)生的邏輯思維能力.