多元聯系表征視角下的高中生物可視化教學研究

摘 要：可視化意為把原本抽象化的事物、過程等，演變為能夠被清晰觀察與分析的內容，依靠可視化教學途徑，能夠將原本存在的意會和言傳之間的障礙有效破除掉。可是此時應當注意到的問題在于：單一表征無法將生物學科的本質完整呈現出來，因此有必要從多元聯系表征的視域對可視化教學進行補充，從而幫助學生更好地實現學道系統之間的有機聯系與轉換，具體可供選擇的方法包括情境引導、實驗教學、規律總結等。

關鍵詞：多元聯系表征;高中生物;可視化教學

在“互聯網+”的時代背景之下，信息技術得到了越來越廣泛的應用，正給各學科教育造成極為深遠的影響，高中生物學科自然也不例外。我們關注信息技術同生物課程教學的深度融合，使學生基于深入理解及核心技術掌握的前提，有效利用技術對現實問題加以處理，這對于促進學生對生物學科本質的認知以及生物綜合素養的形成，將有巨大幫助作用。為此，教師應當針對生物學科的自身特點，包括形象性、科學性、實驗性等，充分發揮出信息技術教育功能，構建形成以多元聯系表征為基礎的良好學習環境，以達到優化課堂教學的理想效果。

一、高中生物可視化教學優勢

高中生物之所以存在眾多難點，主要原因在于其本身的高度概括性、理論與實踐糅合性特征，往往不容易被學習者所直接感知，后續的理解與內化也存在相當大的困難，學生通常不知道如何去意會本學科中的具體知識內容，對于教師來講，如何將各章節的知識內容傳達出去也成為一個難題。若想讓學生意會同教師言傳之間的障礙及時化解掉，可視化很顯然是一條捷徑。我們這里所說的可視化，意為把原本抽象化的事物、過程等，演變為能夠被清晰觀察與分析的內容，是一種清晰呈現抽象內容的教學方法，它往往需要借助生物學科對象的外部表征形式，如生物圖形、生物特征相關聯的現實情境等，展現出學科對象所具有的本質屬性以及特征，并注意到不同內容之間的關系網絡，以滿足信息在學生思維與外部世界之間自由溝通的要求，讓教學過程中所遇到的抽象及不易理解的知識內容，以更為形象化的方式表述出來，以此幫助學生更順暢地理解生物、發現生物、構建生物。換言之，俗語說一圖可以勝千言，可視化教學因其借助圖形、圖象以及動畫等方面的視覺表征形式，還有與之相關的視覺認知輔助手段，使學生在遇到新的知識內容時，可以迅速使之與既有網絡構建關聯，這樣可以確保學生認知經驗的完善化，使教學活動直接指向于學生認知結構特點。

二、高中生物多元聯系表征下可視化教學必要性

當然，在此過程中，我們需要注意到：可視化僅僅是一種特殊的表征手段，但因為生物學科學習在內容方面表現出了較強的復雜性，只是借助單一表征通常不能夠將生物的本質充分表現出來，而高中生學習生物知識出現困難的一個重要原因在于無法針對問題做出適當的表征分析，且無法在多種表征間達到自由轉換。舉例來說，在生物學習時，與多元表征應用關系最密切的當屬生物實驗過程的觀察分析，對于某一實驗現象，需要綜合應用多種感官進行了解，并要在此之后將了解到的實驗現象同理論內容相結合，以達到生物中視覺化表征的有效應用。從這個意義上講，在多元聯系表征視域之下可視化教學將具有更加突出的現實意義，主要在于其能夠將可視化表征的優勢充分發揮出來，使學生的思維境界得到拓展，更加真切地理解生物;與此同時，這樣的做法還可以彌補可視化表征的不足，利用多種表征形式進行整合的做法，帶動學生進入到多種不同表征形式自由轉換的境界，或者自由選擇可供利用的表征系統等。

三、高中生物多元聯系表征下可視化教學實現途徑

俗語說“工欲善其事，必先利其器”，若想使生物學科的關聯性變得更加清晰，且具有更強的操作性，勢必需要生物可視化技術與課堂充分結合，比如利用CASIOCP400等的應用特點，將理論與實驗、文字與圖像融為一體，可以構建形成滿足多元聯系表征的良好學習情境，使符號、圖像、表格等在課堂上發揮出應有的作用，為學生與知識的連通奠定基礎、提供便利。

（一）以情境促進直觀理解

教學實踐顯示，如果表達太過形式化，那么反而無法起到了解生物知識本來面目的效果，學生對于本學科之中相對抽象的知識，應當認識到其內部表征的豐富性和獨特性。這就像美國教育家斯蒂恩所講：若是一個特定的問題能夠被轉變成圖形，則思維便會更加客觀，從而創造性地進入到問題思索狀態。所以在可視化教學環境中，我們要借助圖形表征生物對象，把原本抽象化的問題變得具象化，使學生有更多機會在形象與直觀中體會到多元聯系表征視角下的內容。

比如在接觸到細胞的基本結構有關知識時，學生會遇到細胞之中不同結構的成分、特點還有功能等項內容，大致了解細胞基本結構。在此前提下，出于更進一步帶動學生構建細胞基本結構知識體系的考慮，教師則可以用思維導圖引入的做法，使之充分融入于可視化教學技術之中，引導學生進入到多元聯系表征視角，全面回顧以前學過的知識內容，將這些內容統一在思維可視化導圖之內，達到理想的對比理解以及記憶效果。第一，可以把細胞基本結構當作可視化導圖核心環節，從這個核心環節延伸出去，向學生展示細胞核、細胞膜、細胞器等部分的特定成分以及相應功能，用以滿足學生的直觀可視化要求，并且將各項功能進行直接對比，帶動學生的全面深入了解。我們認為，當進行高中生物教學時，以情境促進直觀理解，特別是可視化的情境，更能夠有效引導學生進入到系統學習的狀態之中，全面回顧課堂之中的各項知識內容，實現條理清晰的分類歸納與總結要求，亦即從多元聯系表征視角深化有關概念的記憶與理解，以便讓生物課堂教學的效率變得更高。

（二）以實驗促進知識內化

生物知識學習的過程，與各項活動有著密不可分的關系，若是不關注學生的切身體驗，而僅僅采取形式化的做法去操作課堂，那么只會人為制造教學難點，甚至使學生形成生物依靠背誦的錯誤觀念。而完善體驗的重要途徑在于使學生感受到可視化操作實驗的價值，在實驗中對生物現象進行細致入微的描繪，幫助學生從現象中觀察本質，并在此期間意識到多元聯系表征的應用可能性。

舉例來說，當接觸到影響酶活性條件這一探究活動時，教師即可以首先要求學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內容中的一個，使之成為自主可視化探究的主題，比如有些學生選擇前者作為探究主題。當主題確認下來之后，教師為學生設置本探究實驗的基本流程，也就是多元聯系表征的著眼點：溶液確認、溫度控制、現象記錄、結果收集、結論形成等。學生在教師的引導下完成實驗過程，教師則隨時關注可視化的落實效果以及學生對各部分的關聯認知效果等。

（三）規律總結角度的可視化教學

在進行高中生物教學時，教師需要意識到很多知識的取得都是一個逐步演變的過程，將知識的演變過程用可視化的形式展現在學生面前，并使學生從多元聯系表征視角下進行記憶或分析，將有利于學生從動態的角度探尋生物學科的變化規律。

比如在接觸到能量之源——光與光合作用有關內容時，因為這部分教學內容牽連到相當多的科學研究，同時這些研究間還有明顯的遞進關系，所以教師便可以采取思維可視化技術，向學生出示光合作用發現和研究過程，按照年代的先后順序，利用可視化技術生動地列出：從18世紀早期英國的普利斯特利，到1779年荷蘭的英格豪斯，直至1939年美國的魯賓與卡門，這些時間節點與關鍵人物被列出來以后，要求學生按照時間順序，對這些科學家對于光合作用的探索過程及主要成就進行理解。當學生完成這樣的任務之后，不但能夠感受到每一個生物知識的內涵，而且對其探究和形成過程也了然于心，從而更清晰地感受探究思路，達到生物學科知識規律的總結效果。

總結：多元聯系表征視域下的高中生物可視化教學具有比較突出的優勢，最為關鍵的一點在于它可以使學生更快進入到學習的狀態，發揮自身學習的潛能，為了達到這樣的效果，高中生物教師在認識到多元聯系表征與高中生物可視化教學關聯的前提下，可行情境引導、實驗教學、規律總結等方面給學生以啟示，讓課堂變得更有學科特色。

參考文獻

[1]萬蕓.思維導圖在高中生物教學中的應用探研[J].成才之路，2018，11.

[2]于佳萍.解釋結構模型（ISM法）在高中生物單元教材分析中的應用——以“遺傳信息的傳遞和表達”為例[J].中學生物學，2018（10）：11-12.

[3]雒曉艷.現代教育技術與高中生物教學深度融合的實踐與研究[J].學周刊，2019，1：32-33.

[4]李沁澤.排除法在高中生物學習中的實踐應用[J].學周刊，2018，12.

[5]潘保翠.多元聯系，讓練習課教學也精彩[J].中學生物學，2016（8）：16-17.

作者簡介：吳錦鋒（1981.11-）男，漢族，籍貫：福建壽寧學歷：大學本科;單位職務：福建省柘榮縣第一中學高中中學一級生物教師;研究方向：高中生物教學與研究