可視化思維工具在“生物的進化”教學中的運用

唐曉春

(江蘇省南京師范大學附屬揚子中學 210048)

可視化思維是指一種通過可以覺察的視覺方式，將思維進行外化呈現的過程。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形式，從而促進知識的獲取與創新[1]。“生物的進化”這一節的內容較抽象，存在許多思維障礙，可借助可視化思維工具將學生的思維外顯，突破知識重難點，促進學生的思維認知。

1 用時間軸呈現進化理論發展的科學史

借助時間軸可視化思維工具，讓學生了解生物進化理論發展的科學史，對進化理論發展有一個全新的認識。

例如，在教學過程中，利用時間軸(圖1)，再由學生進行角色扮演，分別講解不同時期各學說的主要內容，促進學生對生物進化科學史的認識與理解。

圖1 進化理論發展科學史的時間軸

2 用流程圖呈現達爾文“自然選擇學說”

借助流程圖可視化思維工具，讓學生理解“自然選擇學說”的內在邏輯關系，對“自然選擇學說”有一個明晰的認識。

圖2 “自然選擇學說”的流程圖

例如，在教學過程中，利用流程圖(圖2)，講清達爾文“自然選擇學說”的主要內容，促進學生對“自然選擇學說”的認識與理解。

3 用分析圖呈現生物進化理論的基本概念

借助分析圖可視化思維工具，讓學生理解現代生物進化理論中基本概念的內涵和外延，對現代生物進化理論有一個基礎的認識。

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，求出相應基因型頻率和基因頻率。

在教學過程中，利用分析圖(圖3)，分析現代生物進化理論中各個基本概念之間的聯系與轉換，促進學生對現代生物進化理論中基本概念的認識與理解。

圖3 現代生物進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，通過計算讓學生探究基因頻率的變化與進化的關系，理解現代生物進化理論中進化的實質，對現代生物進化理論有一個本質的認識。

例如，創設故事情境：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？將計算結果填入故事板(表1)。問題1：根據計算結果，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：你認為從19世紀到20世紀樺尺蠖進化了嗎？為什么？進化的本質是什么？

在教學過程中，利用故事情境形成的故事板，分析進化過程中基因頻率的變化規律，能促進學生深刻地理解進化的實質。

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化理論中物種的形成

借助魚骨圖可視化思維工具，讓學生理解新物種形成的條件，對現代生物進化理論中物種的形成有一個深刻的認識。

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

圖4 物種形成的魚骨圖

6 用維恩圖比較“自然選擇學說”與現代生物進化理論的異同

借助維恩圖可視化思維工具，讓學生通過比較“自然選擇學說”與現代生物進化理論的異同，可對現代生物進化理論的主要內容有一個深刻地認識。

例如，在教學過程中，利用維恩圖(圖5)比較分析“自然選擇學說”與現代生物進化理論的異同，促進學生理解現代生物進化的理論。

圖5 “自然選擇學說”與現代生物進化理論比較的維恩圖