多元聯(lián)系表征視角下的高中生物可視化教學(xué)研究

摘 要：可視化意為把原本抽象化的事物、過(guò)程等，演變?yōu)槟軌虮磺逦^察與分析的內(nèi)容，依靠可視化教學(xué)途徑，能夠?qū)⒃敬嬖诘囊鈺?huì)和言傳之間的障礙有效破除掉?？墒谴藭r(shí)應(yīng)當(dāng)注意到的問(wèn)題在于：?jiǎn)我槐碚鳠o(wú)法將生物學(xué)科的本質(zhì)完整呈現(xiàn)出來(lái)，因此有必要從多元聯(lián)系表征的視域?qū)梢暬虒W(xué)進(jìn)行補(bǔ)充，從而幫助學(xué)生更好地實(shí)現(xiàn)學(xué)道系統(tǒng)之間的有機(jī)聯(lián)系與轉(zhuǎn)換，具體可供選擇的方法包括情境引導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、規(guī)律總結(jié)等。

關(guān)鍵詞：多元聯(lián)系表征;高中生物;可視化教學(xué)

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代背景之下，信息技術(shù)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，正給各學(xué)科教育造成極為深遠(yuǎn)的影響，高中生物學(xué)科自然也不例外。我們關(guān)注信息技術(shù)同生物課程教學(xué)的深度融合，使學(xué)生基于深入理解及核心技術(shù)掌握的前提，有效利用技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題加以處理，這對(duì)于促進(jìn)學(xué)生對(duì)生物學(xué)科本質(zhì)的認(rèn)知以及生物綜合素養(yǎng)的形成，將有巨大幫助作用。為此，教師應(yīng)當(dāng)針對(duì)生物學(xué)科的自身特點(diǎn)，包括形象性、科學(xué)性、實(shí)驗(yàn)性等，充分發(fā)揮出信息技術(shù)教育功能，構(gòu)建形成以多元聯(lián)系表征為基礎(chǔ)的良好學(xué)習(xí)環(huán)境，以達(dá)到優(yōu)化課堂教學(xué)的理想效果。

一、高中生物可視化教學(xué)優(yōu)勢(shì)

高中生物之所以存在眾多難點(diǎn)，主要原因在于其本身的高度概括性、理論與實(shí)踐糅合性特征，往往不容易被學(xué)習(xí)者所直接感知，后續(xù)的理解與內(nèi)化也存在相當(dāng)大的困難，學(xué)生通常不知道如何去意會(huì)本學(xué)科中的具體知識(shí)內(nèi)容，對(duì)于教師來(lái)講，如何將各章節(jié)的知識(shí)內(nèi)容傳達(dá)出去也成為一個(gè)難題。若想讓學(xué)生意會(huì)同教師言傳之間的障礙及時(shí)化解掉，可視化很顯然是一條捷徑。我們這里所說(shuō)的可視化，意為把原本抽象化的事物、過(guò)程等，演變?yōu)槟軌虮磺逦^察與分析的內(nèi)容，是一種清晰呈現(xiàn)抽象內(nèi)容的教學(xué)方法，它往往需要借助生物學(xué)科對(duì)象的外部表征形式，如生物圖形、生物特征相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)實(shí)情境等，展現(xiàn)出學(xué)科對(duì)象所具有的本質(zhì)屬性以及特征，并注意到不同內(nèi)容之間的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，以滿足信息在學(xué)生思維與外部世界之間自由溝通的要求，讓教學(xué)過(guò)程中所遇到的抽象及不易理解的知識(shí)內(nèi)容，以更為形象化的方式表述出來(lái)，以此幫助學(xué)生更順暢地理解生物、發(fā)現(xiàn)生物、構(gòu)建生物。換言之，俗語(yǔ)說(shuō)一圖可以勝千言，可視化教學(xué)因其借助圖形、圖象以及動(dòng)畫等方面的視覺(jué)表征形式，還有與之相關(guān)的視覺(jué)認(rèn)知輔助手段，使學(xué)生在遇到新的知識(shí)內(nèi)容時(shí)，可以迅速使之與既有網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建關(guān)聯(lián)，這樣可以確保學(xué)生認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)的完善化，使教學(xué)活動(dòng)直接指向于學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

二、高中生物多元聯(lián)系表征下可視化教學(xué)必要性

當(dāng)然，在此過(guò)程中，我們需要注意到：可視化僅僅是一種特殊的表征手段，但因?yàn)樯飳W(xué)科學(xué)習(xí)在內(nèi)容方面表現(xiàn)出了較強(qiáng)的復(fù)雜性，只是借助單一表征通常不能夠?qū)⑸锏谋举|(zhì)充分表現(xiàn)出來(lái)，而高中生學(xué)習(xí)生物知識(shí)出現(xiàn)困難的一個(gè)重要原因在于無(wú)法針對(duì)問(wèn)題做出適當(dāng)?shù)谋碚鞣治?，且無(wú)法在多種表征間達(dá)到自由轉(zhuǎn)換。舉例來(lái)說(shuō)，在生物學(xué)習(xí)時(shí)，與多元表征應(yīng)用關(guān)系最密切的當(dāng)屬生物實(shí)驗(yàn)過(guò)程的觀察分析，對(duì)于某一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，需要綜合應(yīng)用多種感官進(jìn)行了解，并要在此之后將了解到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象同理論內(nèi)容相結(jié)合，以達(dá)到生物中視覺(jué)化表征的有效應(yīng)用。從這個(gè)意義上講，在多元聯(lián)系表征視域之下可視化教學(xué)將具有更加突出的現(xiàn)實(shí)意義，主要在于其能夠?qū)⒖梢暬碚鞯膬?yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，使學(xué)生的思維境界得到拓展，更加真切地理解生物;與此同時(shí)，這樣的做法還可以彌補(bǔ)可視化表征的不足，利用多種表征形式進(jìn)行整合的做法，帶動(dòng)學(xué)生進(jìn)入到多種不同表征形式自由轉(zhuǎn)換的境界，或者自由選擇可供利用的表征系統(tǒng)等。

三、高中生物多元聯(lián)系表征下可視化教學(xué)實(shí)現(xiàn)途徑

俗語(yǔ)說(shuō)“工欲善其事，必先利其器”，若想使生物學(xué)科的關(guān)聯(lián)性變得更加清晰，且具有更強(qiáng)的操作性，勢(shì)必需要生物可視化技術(shù)與課堂充分結(jié)合，比如利用CASIOCP400等的應(yīng)用特點(diǎn)，將理論與實(shí)驗(yàn)、文字與圖像融為一體，可以構(gòu)建形成滿足多元聯(lián)系表征的良好學(xué)習(xí)情境，使符號(hào)、圖像、表格等在課堂上發(fā)揮出應(yīng)有的作用，為學(xué)生與知識(shí)的連通奠定基礎(chǔ)、提供便利。

（一）以情境促進(jìn)直觀理解

教學(xué)實(shí)踐顯示，如果表達(dá)太過(guò)形式化，那么反而無(wú)法起到了解生物知識(shí)本來(lái)面目的效果，學(xué)生對(duì)于本學(xué)科之中相對(duì)抽象的知識(shí)，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到其內(nèi)部表征的豐富性和獨(dú)特性。這就像美國(guó)教育家斯蒂恩所講：若是一個(gè)特定的問(wèn)題能夠被轉(zhuǎn)變成圖形，則思維便會(huì)更加客觀，從而創(chuàng)造性地進(jìn)入到問(wèn)題思索狀態(tài)。所以在可視化教學(xué)環(huán)境中，我們要借助圖形表征生物對(duì)象，把原本抽象化的問(wèn)題變得具象化，使學(xué)生有更多機(jī)會(huì)在形象與直觀中體會(huì)到多元聯(lián)系表征視角下的內(nèi)容。

比如在接觸到細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)有關(guān)知識(shí)時(shí)，學(xué)生會(huì)遇到細(xì)胞之中不同結(jié)構(gòu)的成分、特點(diǎn)還有功能等項(xiàng)內(nèi)容，大致了解細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)。在此前提下，出于更進(jìn)一步帶動(dòng)學(xué)生構(gòu)建細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)知識(shí)體系的考慮，教師則可以用思維導(dǎo)圖引入的做法，使之充分融入于可視化教學(xué)技術(shù)之中，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入到多元聯(lián)系表征視角，全面回顧以前學(xué)過(guò)的知識(shí)內(nèi)容，將這些內(nèi)容統(tǒng)一在思維可視化導(dǎo)圖之內(nèi)，達(dá)到理想的對(duì)比理解以及記憶效果。第一，可以把細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)當(dāng)作可視化導(dǎo)圖核心環(huán)節(jié)，從這個(gè)核心環(huán)節(jié)延伸出去，向?qū)W生展示細(xì)胞核、細(xì)胞膜、細(xì)胞器等部分的特定成分以及相應(yīng)功能，用以滿足學(xué)生的直觀可視化要求，并且將各項(xiàng)功能進(jìn)行直接對(duì)比，帶動(dòng)學(xué)生的全面深入了解。我們認(rèn)為，當(dāng)進(jìn)行高中生物教學(xué)時(shí)，以情境促進(jìn)直觀理解，特別是可視化的情境，更能夠有效引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入到系統(tǒng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)之中，全面回顧課堂之中的各項(xiàng)知識(shí)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)條理清晰的分類歸納與總結(jié)要求，亦即從多元聯(lián)系表征視角深化有關(guān)概念的記憶與理解，以便讓生物課堂教學(xué)的效率變得更高。

（二）以實(shí)驗(yàn)促進(jìn)知識(shí)內(nèi)化

生物知識(shí)學(xué)習(xí)的過(guò)程，與各項(xiàng)活動(dòng)有著密不可分的關(guān)系，若是不關(guān)注學(xué)生的切身體驗(yàn)，而僅僅采取形式化的做法去操作課堂，那么只會(huì)人為制造教學(xué)難點(diǎn)，甚至使學(xué)生形成生物依靠背誦的錯(cuò)誤觀念。而完善體驗(yàn)的重要途徑在于使學(xué)生感受到可視化操作實(shí)驗(yàn)的價(jià)值，在實(shí)驗(yàn)中對(duì)生物現(xiàn)象進(jìn)行細(xì)致入微的描繪，幫助學(xué)生從現(xiàn)象中觀察本質(zhì)，并在此期間意識(shí)到多元聯(lián)系表征的應(yīng)用可能性。

舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)接觸到影響酶活性條件這一探究活動(dòng)時(shí)，教師即可以首先要求學(xué)生自主選擇溫度給酶活性造成的影響以及PH給酶活性造成的影響兩項(xiàng)內(nèi)容中的一個(gè)，使之成為自主可視化探究的主題，比如有些學(xué)生選擇前者作為探究主題。當(dāng)主題確認(rèn)下來(lái)之后，教師為學(xué)生設(shè)置本探究實(shí)驗(yàn)的基本流程，也就是多元聯(lián)系表征的著眼點(diǎn)：溶液確認(rèn)、溫度控制、現(xiàn)象記錄、結(jié)果收集、結(jié)論形成等。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程，教師則隨時(shí)關(guān)注可視化的落實(shí)效果以及學(xué)生對(duì)各部分的關(guān)聯(lián)認(rèn)知效果等。

（三）規(guī)律總結(jié)角度的可視化教學(xué)

在進(jìn)行高中生物教學(xué)時(shí)，教師需要意識(shí)到很多知識(shí)的取得都是一個(gè)逐步演變的過(guò)程，將知識(shí)的演變過(guò)程用可視化的形式展現(xiàn)在學(xué)生面前，并使學(xué)生從多元聯(lián)系表征視角下進(jìn)行記憶或分析，將有利于學(xué)生從動(dòng)態(tài)的角度探尋生物學(xué)科的變化規(guī)律。

比如在接觸到能量之源——光與光合作用有關(guān)內(nèi)容時(shí)，因?yàn)檫@部分教學(xué)內(nèi)容牽連到相當(dāng)多的科學(xué)研究，同時(shí)這些研究間還有明顯的遞進(jìn)關(guān)系，所以教師便可以采取思維可視化技術(shù)，向?qū)W生出示光合作用發(fā)現(xiàn)和研究過(guò)程，按照年代的先后順序，利用可視化技術(shù)生動(dòng)地列出：從18世紀(jì)早期英國(guó)的普利斯特利，到1779年荷蘭的英格豪斯，直至1939年美國(guó)的魯賓與卡門，這些時(shí)間節(jié)點(diǎn)與關(guān)鍵人物被列出來(lái)以后，要求學(xué)生按照時(shí)間順序，對(duì)這些科學(xué)家對(duì)于光合作用的探索過(guò)程及主要成就進(jìn)行理解。當(dāng)學(xué)生完成這樣的任務(wù)之后，不但能夠感受到每一個(gè)生物知識(shí)的內(nèi)涵，而且對(duì)其探究和形成過(guò)程也了然于心，從而更清晰地感受探究思路，達(dá)到生物學(xué)科知識(shí)規(guī)律的總結(jié)效果。

總結(jié)：多元聯(lián)系表征視域下的高中生物可視化教學(xué)具有比較突出的優(yōu)勢(shì)，最為關(guān)鍵的一點(diǎn)在于它可以使學(xué)生更快進(jìn)入到學(xué)習(xí)的狀態(tài)，發(fā)揮自身學(xué)習(xí)的潛能，為了達(dá)到這樣的效果，高中生物教師在認(rèn)識(shí)到多元聯(lián)系表征與高中生物可視化教學(xué)關(guān)聯(lián)的前提下，可行情境引導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、規(guī)律總結(jié)等方面給學(xué)生以啟示，讓課堂變得更有學(xué)科特色。

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作者簡(jiǎn)介：吳錦鋒（1981.11-）男，漢族，籍貫：福建壽寧學(xué)歷：大學(xué)本科;單位職務(wù)：福建省柘榮縣第一中學(xué)高中中學(xué)一級(jí)生物教師;研究方向：高中生物教學(xué)與研究