可視化思維下的高中生物教學(xué)探究

龍華

摘 要：可視化思維是一種通過(guò)圖像、圖形和表格等形式來(lái)呈現(xiàn)思維過(guò)程的一種方法，這一概念的提出對(duì)于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)探究思維的培養(yǎng)具有積極作用。文章基于可視化思維概念，從構(gòu)建可視化課堂、設(shè)計(jì)可視化實(shí)驗(yàn)、培養(yǎng)可視化習(xí)慣、強(qiáng)化可視化交流、利用可視化手段模擬教學(xué)情境五個(gè)方面著手探究了高中生物教學(xué)中應(yīng)用可視化思維的有效途徑，并分析了可視化思維在高中生物教學(xué)中應(yīng)用的重要性，旨在為高中生物教學(xué)提供一些可供參考的教學(xué)建議。

關(guān)鍵詞：可視化思維；高中生物；教育教學(xué)

隨著教育改革的深入，教學(xué)方法得到了不斷的豐富和發(fā)展，尤其是在高中階段，可視化思維在高中生物教學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用空間。它可以幫助學(xué)生更好地理解高中生物學(xué)知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率。因此，本文從以下幾個(gè)方面論述了可視化思維下的高中生物教學(xué)：一是樹(shù)立可視化思維理念；二是尋找合適的可視化思維方式；三是確立可視化思維在高中生物教學(xué)中應(yīng)用的必要性；四是運(yùn)用可視化思維方法促進(jìn)學(xué)生綜合能力的提高；五是采用多樣的教學(xué)評(píng)價(jià)方式[1]。希望通過(guò)本文的分析，可以為可視化思維在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

一、樹(shù)立可視化思維理念

所謂可視化思維理念，是指利用視覺(jué)思維方式進(jìn)行知識(shí)理解的教學(xué)思想和教學(xué)觀念。可視化思維理念的產(chǎn)生主要有兩個(gè)方面的原因：一是由于科技發(fā)展，多媒體技術(shù)在教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用；二是由于新課程改革不斷深入，學(xué)生對(duì)于課堂教學(xué)有著更高的要求。在高中生物教學(xué)中，可視化思維可以用來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)探究精神和創(chuàng)新精神。因此，教師在進(jìn)行生物教學(xué)時(shí)，要積極運(yùn)用多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息資源，有效進(jìn)行生物學(xué)知識(shí)的理解和傳授。教師要引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立可視化思維理念，利用視覺(jué)思維方式將抽象的生物學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w生動(dòng)、形象直觀的知識(shí)?？梢暬季S理念要求教師不僅要注重學(xué)生的生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，還要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生在思維能力、表達(dá)能力和應(yīng)用能力等方面的培養(yǎng)。

例如：在學(xué)習(xí)“生物的遺傳變異”時(shí)，可以利用可視化的方式將生物課本上復(fù)雜、抽象的生物學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)換成生動(dòng)直觀的圖片，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索精神。運(yùn)用可視化思維還可以培養(yǎng)學(xué)生良好的觀察習(xí)慣，在觀察事物時(shí)，利用可視化思維對(duì)事物進(jìn)行抽象和概括，從而能夠準(zhǔn)確地判斷事物發(fā)展趨勢(shì)。此外，運(yùn)用可視化思維還可以提高學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)、解決問(wèn)題的能力。

二、尋找合適的可視化思維方式

高中生物學(xué)課程是一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，也是學(xué)生學(xué)習(xí)生物知識(shí)的途徑，這就要求教師在教學(xué)過(guò)程中，能夠準(zhǔn)確把握住教學(xué)方向，選擇合適的可視化思維方式進(jìn)行教學(xué)。根據(jù)高中生的學(xué)習(xí)情況來(lái)看，他們大都是學(xué)習(xí)能力比較強(qiáng)的學(xué)生，也是較早接觸到信息技術(shù)的群體，因此教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生熟練使用信息技術(shù)來(lái)學(xué)習(xí)生物知識(shí)[2]。由于高中生能夠熟練運(yùn)用信息技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和思考，他們能夠接受更多的新事物并以此為基礎(chǔ)建立起自己對(duì)生物知識(shí)的認(rèn)知體系，這就要求教師在教學(xué)過(guò)程中，要善于挖掘新知識(shí)與舊知識(shí)之間的聯(lián)系，為學(xué)生提供學(xué)習(xí)的平臺(tái)。同時(shí)教師也應(yīng)該發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，結(jié)合可視化思維方式開(kāi)發(fā)新教材和新資源。例如，生物教材中有許多與生活相關(guān)的圖片和故事情節(jié)，教師可以利用這些圖片和故事情節(jié)來(lái)豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生提供更多接觸新知識(shí)的機(jī)會(huì)，我們可從以下幾個(gè)方面入手。

（一）構(gòu)建可視化課堂

在高中生物教學(xué)過(guò)程中，教師可借助可視化思維引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用概念圖、流程圖等形式來(lái)進(jìn)行思考，從而構(gòu)建可視化課堂。

例如：在學(xué)習(xí)“細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用”這一內(nèi)容時(shí)，教師可借助流程圖、示意圖等形式來(lái)呈現(xiàn)能量流動(dòng)的過(guò)程。在這一教學(xué)活動(dòng)中，教師引導(dǎo)學(xué)生充分利用思維導(dǎo)圖，圍繞“細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用”這一核心概念展開(kāi)思考，進(jìn)而建立起細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用的概念圖。在這一過(guò)程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生將細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用過(guò)程中能量流動(dòng)的特點(diǎn)進(jìn)行提煉和總結(jié)。教師在對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)時(shí)，可借助流程圖、示意圖等形式來(lái)呈現(xiàn)出整個(gè)知識(shí)脈絡(luò)。在對(duì)概念圖進(jìn)行講解時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用可視化思維來(lái)對(duì)概念進(jìn)行理解。通過(guò)概念圖以及流程圖的構(gòu)建，學(xué)生能夠及時(shí)地掌握本節(jié)課程中所涉及的重點(diǎn)和難點(diǎn)，提高課堂學(xué)習(xí)效率。

（二）設(shè)計(jì)可視化實(shí)驗(yàn)

高中生物教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容，如何使學(xué)生能夠清晰地認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所要解決的問(wèn)題以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果之間的關(guān)系，是進(jìn)行可視化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需要關(guān)注的問(wèn)題?？梢暬瘜?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并不是簡(jiǎn)單地對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行圖文轉(zhuǎn)換，而是對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行可視化處理，這種處理過(guò)程是學(xué)生積極參與，并運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的重要體現(xiàn)。

例如：在《探究植物細(xì)胞的吸水和失水》一節(jié)教學(xué)中，教師可以通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)兩種方式對(duì)植物細(xì)胞吸水和失水這一過(guò)程進(jìn)行可視化處理。學(xué)生在觀察植物細(xì)胞吸水和失水現(xiàn)象時(shí)，要充分運(yùn)用可視化思維對(duì)其進(jìn)行觀察、分析，從而加深對(duì)這一過(guò)程的理解。教師可以將植物細(xì)胞吸水和失水過(guò)程中的圖片、動(dòng)圖在課堂上展示給學(xué)生看，讓學(xué)生清晰直觀地看到現(xiàn)象與結(jié)果之間的聯(lián)系。以《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》這一課為例，在開(kāi)始時(shí)教師可以向?qū)W生提出這樣幾個(gè)問(wèn)題：我們所學(xué)到或了解到的遺傳物質(zhì)都有哪些？它們都是如何分布的？并要求學(xué)生根據(jù)這些問(wèn)題進(jìn)行作答以及構(gòu)建思維導(dǎo)圖。學(xué)生可以根據(jù)自己所掌握的知識(shí)和自己的探索得出問(wèn)題的答案，之后，教師通過(guò)可視化實(shí)驗(yàn)向?qū)W生展示出來(lái)，通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的展示不僅能夠吸引學(xué)生的注意力，使學(xué)生將更多的注意力集中在對(duì)實(shí)驗(yàn)的分析及實(shí)驗(yàn)方案的擬寫(xiě)上，而且可視化技術(shù)的應(yīng)用能使學(xué)生清楚地看到實(shí)驗(yàn)探究的主體與方向，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的難度[3]。通過(guò)教師的引導(dǎo)和鼓勵(lì)，學(xué)生也能夠更加主動(dòng)地參與到可視化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中來(lái)，并從實(shí)驗(yàn)中獲取信息，將其進(jìn)行自我轉(zhuǎn)化，這樣一來(lái)對(duì)于知識(shí)的掌握會(huì)更加深入。

（三）培養(yǎng)可視化習(xí)慣

高中生物教師要不斷培養(yǎng)學(xué)生可視化習(xí)慣，使學(xué)生掌握運(yùn)用可視化思維進(jìn)行生物學(xué)習(xí)的方法。具體而言，教師可以通過(guò)以下途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)：首先，將生物實(shí)驗(yàn)課和學(xué)科教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合起來(lái)，在教學(xué)活動(dòng)中把可視化知識(shí)融入學(xué)生的日常生活中，讓學(xué)生在生活實(shí)踐中運(yùn)用可視化思維思考問(wèn)題。其次，教師可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)資源來(lái)擴(kuò)展學(xué)生的可視化思維空間。教師要及時(shí)獲取國(guó)內(nèi)外最新的生物學(xué)研究成果，及時(shí)更新自己的可視化知識(shí)庫(kù)。此外，教師可以把可視化思維融入日常教學(xué)工作中，如：培養(yǎng)學(xué)生將課本中獲得的知識(shí)進(jìn)行整理、歸納、總結(jié)等，然后通過(guò)思維導(dǎo)圖的方式把知識(shí)體系呈現(xiàn)出來(lái)，這樣就可以更加直觀清晰地把握重點(diǎn)內(nèi)容以及難點(diǎn)內(nèi)容。最后，養(yǎng)成良好的閱讀習(xí)慣。要多讀多積累，并學(xué)會(huì)舉一反三。在課堂教學(xué)中設(shè)計(jì)可視化問(wèn)題、提出可視化思考方向、創(chuàng)建可視化課堂氛圍等，使學(xué)生在潛移默化中形成運(yùn)用可視化思維思考問(wèn)題的良好習(xí)慣。

（四）強(qiáng)化可視化交流

在高中生物教學(xué)中應(yīng)用可視化思維，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)知識(shí)的有效傳輸與交流。知識(shí)的可視化，是教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，將學(xué)生理解掌握的知識(shí)進(jìn)行分類(lèi)、整理、整合，以圖文、圖表等形式呈現(xiàn)給學(xué)生。而知識(shí)的可視化交流是指學(xué)生之間或?qū)W生與教師之間的相互交流，而這種交流一方面可以將學(xué)生掌握不牢的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)化學(xué)習(xí)；另一方面，還能將新舊知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行有效構(gòu)建。例如：教師在對(duì)新授知識(shí)進(jìn)行講解時(shí)，如果只講述其中一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生只能進(jìn)行機(jī)械記憶。若在教學(xué)中引入可視化思維方法，就可以通過(guò)圖形、表格等形式將新舊知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，使其形成完整知識(shí)體系。因此，教師在日常教學(xué)中要不斷強(qiáng)化可視化思維意識(shí)。例如：可利用電子白板、多媒體設(shè)備等創(chuàng)設(shè)可視化教學(xué)情境；利用多媒體技術(shù)展示實(shí)驗(yàn)操作步驟，讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)探究；進(jìn)行組織討論等方法，這些都可以激發(fā)出學(xué)生的興趣和積極性，積極提高課堂的效率。在展示教材中的重要概念、規(guī)律以及重要原理結(jié)論等知識(shí)內(nèi)容，可以通過(guò)運(yùn)用圖片或者短視頻的方式進(jìn)行展示，比如“基因工程”“細(xì)胞凋亡”“細(xì)胞的增殖”等一些比較抽象的難以理解的知識(shí)點(diǎn)便可以借助圖片等方式進(jìn)行講解說(shuō)明，更能促進(jìn)學(xué)生理解和掌握相關(guān)概念，還可以增強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識(shí)，以便更好地促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的有效理解和掌握。

（五）利用可視化手段模擬教學(xué)情境

利用可視化思維模擬教學(xué)情境，可以幫助學(xué)生理解并掌握知識(shí)。在教學(xué)過(guò)程中，教師可以利用可視化手段對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模擬，通過(guò)圖像和動(dòng)畫(huà)的方式直觀展示內(nèi)容。比如：在學(xué)習(xí)細(xì)胞增殖這部分內(nèi)容時(shí)，可以利用動(dòng)畫(huà)和視頻等手段模擬細(xì)胞分裂的過(guò)程。再如：在學(xué)習(xí)DNA分子這部分內(nèi)容時(shí)，可以利用動(dòng)態(tài)變化的圖片來(lái)展示DNA分子的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過(guò)程。這樣不僅可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，還可以有效提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶效果。

另外，在高中生物教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用可視化思維可以有效提高學(xué)生的綜合能力。例如：在學(xué)習(xí)“生物技術(shù)與實(shí)踐”這一內(nèi)容時(shí)，可以利用可視化思維把該章節(jié)相關(guān)內(nèi)容和生活實(shí)際相結(jié)合。這樣不僅能讓學(xué)生更好地掌握相關(guān)知識(shí)和技能，還能讓學(xué)生意識(shí)到學(xué)習(xí)生物技術(shù)的重要性。總之，可視化思維在高中生物教學(xué)中有著很大的應(yīng)用空間，對(duì)提高學(xué)生的綜合能力有著重要作用。

三、確立可視化思維在高中生物教學(xué)中應(yīng)用的必要性

高中生物學(xué)科作為一門(mén)相對(duì)抽象的學(xué)科，其知識(shí)體系較復(fù)雜，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中難免會(huì)遇到困難。教師在課堂教學(xué)過(guò)程中要不斷強(qiáng)化學(xué)生的思維能力，可通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用可視化思維方式來(lái)解決這一難題。此外，從教學(xué)實(shí)踐來(lái)看，目前我國(guó)高中生物課程內(nèi)容較為抽象，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)生物知識(shí)的理解和掌握不夠深入，難以真正掌握相關(guān)生物知識(shí)。在高中生物課堂教學(xué)中應(yīng)用可視化思維，可以幫助學(xué)生在頭腦中構(gòu)建生物學(xué)知識(shí)框架，為其后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。除此之外，將可視化思維應(yīng)用于高中生物教學(xué)過(guò)程中還能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，在教師的引導(dǎo)下深入理解和掌握知識(shí)內(nèi)容。因此，在高中生物教學(xué)中應(yīng)用可視化思維是有其必要性的。

四、運(yùn)用可視化思維方法促進(jìn)學(xué)生綜合能力的提高

在高中階段，學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)和提高，不僅是當(dāng)前教育的目標(biāo)，也是學(xué)生未來(lái)發(fā)展的前提。可視化思維在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用，不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，還可以幫助學(xué)生更好地掌握知識(shí)。此外，還可以提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力、分析能力和綜合運(yùn)用能力。因此，在高中生物教學(xué)中合理應(yīng)用可視化思維，不僅可以提高高中生物課堂教學(xué)效率和質(zhì)量，還可以促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提升[4]。教師應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況將可視化思維應(yīng)用到高中生物教學(xué)中，這樣不僅有助于提高課堂教學(xué)效率和質(zhì)量，而且有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。此外，教師應(yīng)合理利用可視化思維來(lái)引導(dǎo)學(xué)生形成科學(xué)思維習(xí)慣。只有這樣，才能培養(yǎng)出更多優(yōu)秀、全面、綜合的人才。教師可以嘗試將視頻、動(dòng)畫(huà)、圖片等素材進(jìn)行組合應(yīng)用。通過(guò)制作微課和微視頻來(lái)模擬課堂情境，讓學(xué)生在觀看過(guò)程中產(chǎn)生一種身臨其境的感受，從而更好地去理解知識(shí)點(diǎn)。例如：“細(xì)胞呼吸作用與光合作用的區(qū)別”“植物生長(zhǎng)激素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程”等知識(shí)點(diǎn)的講解時(shí)便可采用“視頻+動(dòng)畫(huà)”的形式進(jìn)行講解，采用新穎技術(shù)展示不僅激發(fā)學(xué)生的興趣，還可以讓他們更直觀地了解到知識(shí)的內(nèi)涵和意義。

五、采用多樣的教學(xué)評(píng)價(jià)方式

評(píng)價(jià)的方式、方法影響著學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，以及教師教學(xué)的效率。可視化思維可以采用多樣化的評(píng)價(jià)方式，激發(fā)學(xué)生對(duì)生物知識(shí)的興趣，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中保持積極的情緒。比如：可以采用課堂展示、操作展示等形式來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，讓學(xué)生在展示中提升綜合能力；也可以采用知識(shí)測(cè)試的方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，讓學(xué)生通過(guò)測(cè)試更好地理解知識(shí)。比如在課堂上當(dāng)學(xué)生在討論時(shí)候，如果提出來(lái)的問(wèn)題有難度或者沒(méi)有答案時(shí)，教師要耐心地給予引導(dǎo)；當(dāng)在小組內(nèi)進(jìn)行合作學(xué)習(xí)時(shí)遇到了困難，教師應(yīng)及時(shí)給予鼓勵(lì)幫助等?？傊?，教師要不斷提高可視化思維在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用效果，要在教學(xué)實(shí)踐中不斷地探索和發(fā)現(xiàn)合適的可視化思維方式，還要結(jié)合高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)要求，讓學(xué)生在實(shí)踐中形成科學(xué)合理的可視化思維方

式[5]。此外，教師還要關(guān)注教學(xué)評(píng)價(jià)方式的多樣化，要多元化、多角度、全方位進(jìn)行評(píng)價(jià)。隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，教師要不斷完善可視化思維方式在生物教學(xué)中的應(yīng)用效果。只有這樣，才能幫助學(xué)生形成良好的思維模式。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在高中生物教學(xué)中應(yīng)用可視化思維，其目的不僅在于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，更是為了讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中自主思考、主動(dòng)探究，從而提升學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。因此，教師在教學(xué)中要堅(jiān)持以生為本的原則，利用多樣化的教學(xué)手段來(lái)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)探究。教師要通過(guò)構(gòu)建可視化課堂、設(shè)計(jì)可視化實(shí)驗(yàn)、培養(yǎng)可視化習(xí)慣和強(qiáng)化可視化交流等方式來(lái)強(qiáng)化高中生物教學(xué)中可視化思維的應(yīng)用，以使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中能夠更加注重理解和探索生命現(xiàn)象背后的規(guī)律，進(jìn)而提升生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]張海軍.高中生物實(shí)驗(yàn)思維可視化的研究[J].成才之路，2018（30）：24.

[2]康虹麗.概念圖和思維導(dǎo)圖在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用前景[J].內(nèi)蒙古教育，2015（5）：48-49.

[3]孫茂雪.基于思維的可視化提升學(xué)生的學(xué)習(xí)力[J].中學(xué)生物學(xué)，2016，32（11）：5-7.

[4]劉裕彬.應(yīng)用思維可視化技術(shù)提高生物教學(xué)有效性[J].名師在線(xiàn)，2018（18）：36-37.

[5]黎小娟.思維導(dǎo)圖在高中生物教學(xué)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的探討[J].課程教育研究，2012（12）：88-89.