思維可視化 建構生物邏輯架構

王小波

(江蘇省平潮高級中學 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.可視化教學對教師提出了更高的教學要求，需要教師搜集素材將抽象的知識點轉變為圖表、導圖等形式.同時，運用思維可視化教學手段，可以給學生帶來更好的學習體驗，幫助他們構建生物學科的邏輯框架，加深對生物學概念定義的理解與記憶，從而提高課堂的學習效率.

一、呈現感性材料，多元發散

無論什么學科的學習，都是通過眼睛、耳朵等感官來接收信息，從而引起大腦的思考與記憶.由此可見，將抽象的生物概念知識轉變為感性材料，更加易于被學生所接受，使教學中的難點、疑點變得更加可視化，在學生腦中形成多元發散，幫助記憶理解.

比如，在學習高中生物必修一“細胞結構”的時候，便可以帶領學生動手制作細胞組成的基本結構的模型，在制造的過程中達到發散思維的目的.要制作一個植物細胞的模型，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外殼，即細胞壁；接著是細胞膜，用白色的橡皮泥；最后是細胞核，可以仿照書上選擇黃色的制作.接下來就是細胞器的制作，各細胞器的形狀要力求仿真.線粒體的形狀為粒狀的，在制作的時候，還要注意將內膜折疊形成嵴這一要素體現出來.植物細胞中比較特別的細胞器葉綠體，其與線粒體形狀差不多，可以用綠色的橡皮泥區分，并突出其自身獨有的特點.感性材料的運用，是思維可視化的一種表現形式，在使用感性材料輔助教學的時候，學生的思維能夠得到多元化發散，使他們記憶知識理解更加透徹.

二、串聯主要信息，繪制導圖

一門學科中的知識內容，必定是有關聯的.由事物之間的聯系性出發，教師引導學生繪制學科章節邏輯導圖，使學過的不同部分的內容相互串聯起來，既可以做到知識的靈活運用還能夠通過不同內容之間的聯系加強自己的記憶，易于理解.

比如，在講解必修三的“神經調節與體液調節的關系”部分的內容時就可以通過思維導圖的方式幫助學生理解.首先在黑板上畫一個圓代表動物體內的生命調節活動，然后問學生是什么完成的這些活動的調節？學生很快地就想到在這個圈上伸出來兩條樹枝，一只代表體液調節，另一個表示神經調節，因為這兩個因素都調節著各種生命活動.但是不久學生又認為這兩個樹枝要連在一起，因為神經調節與體液調節相互結合互為補充的完成人體各種生命活動的調節，從而完成了知識的串聯，得出了思維導圖.

由此可見，正是因為有了可視化的思維導圖，這些零散的看似沒有什么關系的知識點被串聯在了一起，構成了一張包含章節所有知識點的網.如果知識學習零散的知識，不將章節內或者章節間的知識進行串聯，學生就不能夠形成清晰的邏輯思維，學習也不能達到出神入化的境界，不能透徹理解生物這門學科.

三、學會分類類比，深層遷移

針對生物學科中有很多相近的概念，教師需要教會學生類比的學習技巧.學會類比可以進行知識的深層遷移，將自己的思維和知識面拓寬到更深更遠的層次.通過這種分類的形式，將相近的易混淆的知識變得更加可視化，這整個過程中能夠很好地鍛煉學生的邏輯思維能力，實現梳理腦海中繁雜知識的目的.

比如，在講授“神經調節和體液調節的關系”這一章節時就可以通過多元比較分析的方式，幫助學生認識這兩種人體調節的異同之處.通過比較分析可以發現，在神經調節中基本方式為反射，信號的傳播方式為電信號-化學信號-電信號.而在體液調節中為反饋調節，由內分泌器官分泌相應的激素通過體液運輸并作用于靶器官，完成調節活動.這兩種調節方式各有優缺點，神經調節好在反應快，缺點就是僅僅作用于某一固定細胞范圍小.而后者的優點是調節范圍廣，缺點就是反應時間太長.因此，在人體的生命活動調節中往往是兩種調節方式共同作用，保證生命活動順利完成.

通過將知識進行分類并且進行類比的形式，才能將看似混亂沒有關聯的知識梳理出一條一條的主線，再進行拓展延伸，達到更深層次的學習.在類比相近內容的時候，知識點被很好地進行了可視化轉變，同時學生需要將兩者進行對比，找出關聯與區別，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、抓住本質特征，建立模型

生物學科的教學需要從不同生物概念的本質出發，構建符合其本質的模型，使生物概念、現象以及規律變成可視化的生物模型.通過構建生物模型，將課本知識和動手實踐結合起來，他們的動手能力、觀察能力以及思考能力都能得到很好的提升.

比如，在講解“種群的數量變化”這部分內容時就需要引導學生抓住影響種群數量的本質因素，建立起相應的數學模型，明確給出條件后如何預測數量的變化.例如在理想條件下(即食物充足、沒有敵害)時種群的數量只和初代數量以及發展時間有關系，Nt=N0λt，其中N0代表初代種群數量，λ為增長倍數，這一數學模型就是J型增長模型，在這種情況下種群的最終數量是無限增長的.而在實際條件下種群數量增長曲線為S型，最終數量受到自然條件和敵害的控制達到K值就保持相對穩定.

在抓本質、建模型的過程中，學生不但能夠深刻了解事物的本質特征，還能鍛煉將理論轉變為實踐的動手能力.若不了解事物的本質，就無法用恰當的模型去展示其特征，無法學習到事物的主要矛盾.

通過將抽象概念可視化轉變為感性材料，能夠啟發學生的多元思維；通過可視化的思維導圖，能幫助他們串聯主要信息，構建邏輯框架；通過分類整理學過的相近知識，能達到類比并且深層遷移的目的；通過深刻認識事物抓主要特征，并由此構建生物模型，能使學生的邏輯動手能力增強.總之，在生物教學中引入思維可視化概念，能夠培養起學生的邏輯思維能力.