圖示教學在高中生物學科中的實踐研究

王加華

摘 要： 生物學是一門具有豐富知識體系的基礎學科，其知識體系并不是將所包含的知識簡單堆疊在一起，而是具有內在邏輯關系。要把握生物學科知識的內在邏輯關系，厘清知識脈絡、建構知識體系，圖示就顯得尤為重要，它可以幫助學生理解并掌握生物學概念，促進學生構建完整、系統的知識體系。文章從圖示理論知識概況展開分析，詳細探究了圖示教學意義，總結出圖示教學在高中生物學科中的作用。

關鍵詞： 圖示教學;高中生物;實踐研究

中圖分類號： G633.91??? 文獻標識碼： A??? 文章編號： 1673-8918（2022）08-0139-04

一、 引言

圖示指圍繞一個主題將所有知識進行組織整合存儲。高中生物學科知識點大多來自對自然界的觀察實驗，是典型的實驗學科。將觀察實驗結果用圖表、坐標、流程圖等直觀方式記錄在案，表示生物的發展形態、繁衍遺傳、進化變異等的方式稱為圖示教學法。圖示教學在高中生物教學上應用廣泛，教師利用圖示教學法的規律編排教學設計，引導學生將所學知識點集中串聯，構建出一套完整的知識體系框架。引導學生理解生物圖示的本質及含義，提煉出相關信息，解決生物學實際問題。

二、 圖示理論知識概況

（一）高中生物學科圖示類型

圖示類型以理論知識為依據可分為陳述性知識圖示、程序性圖示、策略性圖示。其中，陳述性知識圖示是在腦海中所殘留的知識印象，是通過學習的最基礎和關鍵的內容反映了事物的基本概念和基本原理，是其他類型圖示分類的前提。以真核細胞所組成的結構圖示為例，細胞分為細胞膜、細胞質、細胞核三部分。

程序性圖示是對所處理的生物學問題的基本程序操作之前的知識準備。包括選擇何種編程方法，恰當操作方式和行為的規則。如基因工程操作過程圖示，包含目的基因組的獲得，基因表達載體的建立目的，從基因組導入受體細胞目的基因組的檢測與表達等四個過程。

策略性圖示是對解決問題的策略方法的識別，是對選擇用何種策略方法解決問題的合理選擇，與學生現有的認知背景、經歷有關。選擇良好的對策圖，可以將陳述性圖示和程序性圖示結合起來參考選擇使用。例如對遺傳病發病率的計算，有的學生會利用配子法計算后代發病率，有的學生會利用分支法計算后代發病率。

（二）高中生物學科圖示特點

1. 知識性

生物圖示是生物知識在人類大腦中的反應，所表達的東西可以是概念，也可以是原理描述。例如一般結構細菌的種類，細菌的新陳代謝以及細菌的生長、分化、衰老等一系列過程。由此可見圖示的知識性能促進學生對知識的掌握和了解。

2. 抽象性

生物圖示是對生物認識的抽象化反應，是事物的具體形式在人類大腦中的理解與反應。它以具體的歷史事件為基準，但拋開具體事件，更側重于事物的本質特征。如氨基酸圖示，就是以各種組成天然蛋白質的氨基酸為基礎，從氨基酸結構上抽象出來的同時，抽象的圖示在遇到具體情況時可以方便地進行具體化。

3. 結構性

生物圖示的結構性是由對生物認識的結構性關系決定的，各個生物之間按照特定的聯系可以構成一個立體獨立的空間，但空間內的事物彼此間有著密切的聯系。同時，各種不同圖示間也存在著包含關系。

4. 發展性

生物學圖示的發展性源于生物新發現和學習的進一步深入，隨著人們對世界認識的加深，生物學知識逐漸積累和更新，生物學圖示也在不斷發展。如酶圖示中，最初對其本質定義為蛋白質，隨著核酶的發現才擴展為有機物。隨著認知的不斷加深，圖示也會不斷發展。以光合作用為例，最初的圖示只包含簡單的概念，教學不斷進行，光反應和暗反應也被吸收進已有圖示。

（三）高中生物學科圖示功能

生物學圖示具備了篩選和加工信號的功能。大腦會主動地對輸入信號做出篩選，濾器從無關刺激中吸納有關信號，并對這些信息進行整理組織和構建。對同樣的一種知識，不同的人，由于認知圖示的不同，可能會進行不同的篩選和過濾，結果產生不同的理解知識。是否被認知圖示選擇，還取決于這部分知識是否與認知圖示的某一變量一致，如果輸入的知識與原有圖示中的變量一致，這些知識就會填充到原有圖示中，否則原有圖示就予以排斥，而且支持與變量之間的連接越強，認知圖示就越能給予更多的注意，進而有效地把知識吸收進來。因此，教師在教學初期要及時提醒學生需要解決的問題，以便于對學生選擇何種圖示提供方向。

其次，圖示還有預測和推理的功能。圖示如果被激活，就必須對當前的知識狀況做出說明，必然包括了預測和推論。系統學習賦值的過程就是利用圖示進行預測和推理的過程，可見預測和推理是在圖示被激活之后，具體化過程實現的。當學生處于某種與生物學相關的情境時，生物學圖示能夠幫助他們解釋相關情況并做出恰當的反應。如某人腰椎部因受外傷造成右側下肢運動障礙但仍有感覺存在，對這一現象的理解過程，首先輸入的信息包括腰椎下肢運動感覺等信息，而這些信息激活了腰椎對應于大腦皮層以下低級中樞這一變量，下肢運動對效應器的規律性應答變量，感覺對大腦皮層高級中樞變量實現了由下而上的加工，進而通過反射圖示補充了上述例子中未出現的其余變量，形成具體的圖示。

三、 圖示教學意義概述

（一）巧用圖示引導課前預習

有效地做課前準備，能夠為學生透徹了解、熟練掌握學習知識點提供有力保障。因此，老師也可以在做課前的準備環節中來指導學生進行圖示建設，先使學生對其形成初步了解，為以后的自主建構思維提供良好基礎。在圖示建設過程中，老師可以給出適當的留白，或者只是先把基本框架列了出來，然后再讓學生去完成剩下的細節，這樣讓其逐漸能夠利用主動預習方式來完成圖示的建構。例如，根據細胞中的糖和空白脂質體預習導圖的建構，老師就能夠提供具體框架，包括細胞中糖類和空白脂質體的實際功能和類型。然后，再讓學生把分支細節內容全部填出來，這樣既能夠完成預習目的，又可以為后面的教學講解工作奠定良好基礎，從而達到良好的教育效果。

（二）完善體系拓展生物思維

高中生物復習一般都要經過一個循序漸進的過程，因此學生在掌握了解有關知識點之時，也離不開章節復習的有力支撐。學生對零散知識點掌握后，老師也要指導學生使之形成全新的知識點系統。在此過程中引入圖示，有助于學生完善認知框架的科學建構，對其生物思維的全面激發和深入延伸產生正面影響。在教學開始以前，老師便可利用對圖示的恰當引用率先串起相應知識點。這既能夠幫助學習者迅速地掌握課程目標，又可以使其從各個視角來認識、掌握學習知識點，對整個學習探究的過程中形成深刻記憶。又或者是在課程復習完成以后，可以通過對圖示的適當引用，來總結整本書的知識點，從而更進一步地實現查漏補缺，這既能夠有助于學習者進一步豐富已有知識系統，又可以為以后的復習鞏固提供支撐，從而帶動了其課程學習效果的進一步提高。某老師在圍繞“細胞增殖、分化、衰老和凋亡”設計課堂教學時，因為各個章節都要求學生掌握并了解不同的知識點內容，于是，當完成對這一章節知識點的基本掌握以后，老師便指導學生通過圖示來完成認識系統結構。這樣既能夠給學生更充分的思考、探索時間，又可以為其核心素質的全面發展提供良好條件。所以，如果希望得到更理想的教育培養結果，教師們應加強對圖示的應用研究。

（三）增強學生學習興趣與能力

在以往的生物課堂教學上，大部分老師所采取的都是灌輸式教學模式，教學方式相對單調，既不利于學生學習興趣的引發和保持，也無法順利貫徹各階段教學培養目標。而通過圖示形態的合理引入，既能夠豐富生物課堂形式，又可以從各個視角來激發學生的生物思維，提升其綜合學習能力。因此，在生物課堂教學上，老師們可以首先通過多媒體教學設備來給學生呈現一種圖示形態，使學生可以逐步達到對各種圖示形態的廣泛認識，之后再根據學生自身具體掌握狀況來予以合理引入。或者是引導學生通過合作練習的形式來完成圖示，或者引導學生以小組形態來圍繞某一知識點展開思考發散，把學生自己所思考、認識到的知識點完整表達。這樣既可以優化傳統教學環節，又可以全面提升學生的學習熱情。

老師在進行有關“環境對生物學非常重要”的教學時，就在開始講解之前，先給每個學生觀看了部分照片，使每個學生對環境對生物學研究的重要性有了更直觀的認識。然后又在此基礎上，通過指導學生聯系已有的知識經驗，來完成圖示建構。如此在迅速集中學生上課注意力的基礎上，就能夠帶動學生課堂教學質量和效果的提升。也因此，老師在介紹生態系統與生物細胞知識內涵時，就必須先明確要點，根據生命系統的結構層次，正確運用圖示就能夠促進每個學生對知識點的正確理解與深度掌握。首先，就應該結合教材內涵整體展開，使每個學生了解到生活是離不開細菌的;然后，老師示范圖示，讓學習者分辨非細胞生物、多細胞生物和單細胞生物，這樣一來就能夠確定生物學與細菌之間的關聯。同時，老師對細節知識點，指導學生進行嘗試，通過模仿圖示來形成細節知識點內涵，從而建立知識點系統。

（四）優化生物實驗教學

高中生物課程中老師除了基礎知識的介紹，還指導學生了解具體的實踐方式和技能。在生物實踐教學中，老師可以指導學生圍繞不同的演示、研究實踐的某個切入點來完成圖示構建。例如，實驗器材革新、實驗流程的更加完備等。這也能夠幫助他們對全部實驗過程進行更加全方位的考察。此外，還能夠使學生在共同學習、借鑒中建立良好的協作精神和合作行為。

綜上所述，在高中生物教學中，對圖示的靈活運用，既有利于教學品質的提高，又可以對學生生物知識結構的科學形成和持續完善產生正面影響，從而有效調動學生的生物學習興趣，并充分激發高中生的主體能力。但為體現思想應用的科學、合理性，在具體教學中，教師應聯系教育實際內容和教學計劃來不斷地進行調整。

四、 圖示教學作用概述

（一）適宜時間出示圖示，提高學生歸納總結能力

1. 經過分類、概括、總結了解表格中的具體內容，表格要在講解前提供給學生，鍛煉學生分析問題和解決問題的綜合能力。在學生進行剖析、總結提問的基礎上，教師可以適當幫助學生，發揮以學生為主體、以教師為主導的協作功能。

2. 針對學生不易掌握的圖示，而這些圖示又是重要、難點教學內容，出示圖示應該貫穿于教學流程之中，這樣，才能有助于學生掌握圖示中的內涵。如在教學“基因的分離定律”這部分內容時，運用孟德爾的一對相對性狀遺傳結果（現象）—對分離現象的闡釋（假說）—對分離現象說明的測試（實驗驗證）—基因分離定律的實質意義（結果）—基因分離定律在教育實踐中的具體運用等。在每一個課程中均應穿插圖解，按科學探索的過程層層深入地引導學習者發掘、剖析、概括總結出人類遺傳的基本規律，并運用它去指導生產、生活等實踐。

3. 對必須進行概括、總結以后才生成表格的教學內容，通常在講解后提供表格，這有利于學習者進行對比，并對之前所教學的內容起到補充、解釋作用，使前后知識點彼此對應，提高學科內綜合的能力。例如“細胞有絲分裂和減數分裂的比較表”就需要在講解后介紹。

（二）適當方式出示圖示，提高學生理解分析能力

1. 對總體、局部關聯較緊密的內容，宜用懸掛或投射的方法表現。如此，可以集中全班學生的注意力，培養學習者對圖示的全面認知能力。例如通過對細胞有絲分裂過程的學習，就可以使他們首先從總體上認識細胞周期的概念，再進一步了解細胞不同時期的具體特征，最后可以了解到細胞的分裂是一種連續的過程，是把親代細胞的遺傳物質復制之后，再準確地平均分配到兩個子細胞中去。所以在生物的親代與子輩間都保留了遺傳性狀的穩定性，對生物的遺傳具有很大積極意義。

2. 對比較復雜、抽象的理論知識教學內容，教師可以利用現代的動漫信息技術，通過制作多媒體教學課件，將其直接、動態、逼真地再現在學生眼前，如此就可以在課堂教學中獲得滿意效果。

3. 至于不太復雜的動物形態結構圖和生物過程示意圖，應采取邊講邊畫黑板圖示的方法。如葉綠葉、線粒體等的構造示意圖。

（三）在圖示教學過程中，應教會學生用圖示學習知識

1. 訓練學生的識圖能力。生物學圖表經常以坐標曲線圖、數據列表圖和形狀結構圖等的形態存在，練習識圖時，要使學生熟悉生物圖表中各種構造的名稱，要了解構造和功能之間的關聯關系，能利用生物術語對圖表內容做出正確的說明。出現在試題中的生物圖表通常并非教材插圖的翻版，所以，在開展識圖練習時，要以建立認識網絡為主線，以創新思維能力訓練為目標，通過拓展插圖的認知容量，對教材插圖進行加工修改，以培養靈活有效利用教材知識分析方法解決實際問題的才能。

2. 教會學生創建、繪制圖示。對生理步驟煩瑣、很難經過實踐證明的圖示，要使學習者完全參與到圖的建立過程中。

五、 結語

綜上所述，圖示教學在高中生物學科中極其重要，能引導預習，完善體系拓展生物思維，增強學生學習興趣與能力，優化生物實驗教學等。但其存有一定的局限性，教師在應用時需要在適宜時間出示圖示，以適當方式出示圖示，教會學生用圖示理解掌握所學知識，從而發展培養學生的科技探索能力，幫助學生認識生物科學、科技與社會科學之間的相互關聯，增強對自然界與社會發展的責任心，促進其建立合理的世界觀與價值理念等，提高生物學綜合素質。

參考文獻：

[1]李雨.高中生物教學中應用概念圖教學策略的現狀及實踐研究——以貴陽市烏當中學為例[D].貴陽：貴州師范大學，2019.

[2]楊瑩學.生成性教學模式在高中生物學教學中的實踐研究——以“細胞膜——系統的邊界”為例[J].中學生物教學，2020（30）：27-28.

[3]陳俊磊，王重力，范麗仙，等.深度學習路線在高中生物教學中的實踐研究[J].科教導刊，2020（20）：156-158.

[4]傅方田，付孟杰.高中生物學探究式教學的實踐研究[J].中國校外教育，2020（19）：54，57.

[5]宋燕.高中生物學新授課教學中學科圖示的應用分析[D].信陽：信陽師范學院，2020.