基于思維可視化的初中生物教學(xué)策略

林芳

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，信息技術(shù)在教育領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用，為思維可視化教學(xué)提供了資源和設(shè)備上的支持。在這一背景下，“可視化”成為當(dāng)前初中生物教學(xué)改革的一個重要趨勢。初中生物課程包含許多抽象、微觀的知識概念，如細菌、病毒、基因等，包括一些生物實驗的反應(yīng)過程，學(xué)生很難用肉眼觀察，導(dǎo)致許多學(xué)生認為初中生物知識枯燥、難懂，學(xué)習(xí)起來比較吃力。思維可視化是一個系統(tǒng)性的概念，包含許多信息技術(shù)與工具，如思維導(dǎo)圖、流程圖以及視頻材料、模擬實驗等，教師可以將這些圖示技術(shù)融入課堂教學(xué)，將生物知識以直觀形象的方式呈現(xiàn)出來，將圖像、形狀、線條、文字等元素整合起來，幫助學(xué)生更好地理解生物概念，構(gòu)建系統(tǒng)化的生物知識框架。

一、思維可視化教育理念簡析

“可視化”指的是把難以直接領(lǐng)會的抽象概念或復(fù)雜事物轉(zhuǎn)化成清晰直觀的圖形、圖像或其他視覺模型的方式。思維可視化指的是運用圖示工具和方法，將思維過程、思維結(jié)構(gòu)、邏輯聯(lián)系等表達出來的過程。國外學(xué)者MartinJ.Eppler提出，思維可視化作為一種圖示手段，具有建構(gòu)和傳遞復(fù)雜知識或概念的功能。Dansereau認為，可視化是通過自由畫圖展現(xiàn)思維過程的方式。我國關(guān)于“可視化”的研究最早由北京師范大學(xué)趙國慶博士于2005年開展，他認為可視化的本質(zhì)是將知識或思維轉(zhuǎn)化成顯性的、能夠作用于人的感官的知識制品。

自新課程標準推行以來，思維可視化在教育領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注，指的不僅是相關(guān)技術(shù)與工具，也是一種教育理念。在傳統(tǒng)的初中生物教學(xué)中，知識探究與解決問題的思維過程是不可見的，教師和學(xué)生都比較關(guān)注最終的正確答案，對答案生成的思維過程重視度不高。在這種模式下，學(xué)生的思維難以獲得有效發(fā)展，掌握的是相對固化的感性經(jīng)驗，一旦題目發(fā)生改變，便難以運用過去的學(xué)習(xí)經(jīng)驗來解答。新課標不僅強調(diào)生物學(xué)科知識的傳授，更關(guān)注學(xué)生思維品質(zhì)的提升。因此，初中生物教師要設(shè)法提高課堂教學(xué)效能，將課堂焦點從最終答案轉(zhuǎn)向思維過程，運用一定的技術(shù)和工具，將思維過程直觀清晰地呈現(xiàn)出來，便于學(xué)生理解、吸收和運用。

二、初中生物思維可視化教學(xué)原則

（一）展示與引導(dǎo)結(jié)合原則

基于思維可視化的初中生物教學(xué)內(nèi)容豐富、課堂活動多樣，為生物課堂注入了新的活力，但是也對學(xué)生的認知思維水平提出了較高的要求。思維可視化工具能夠?qū)⑸镏R的原理、實驗過程、問題解決思路等以直觀的方式呈現(xiàn)出來，相較于口頭講解的方式，學(xué)生更容易觀察和理解。但是在這一過程中，教師要充分發(fā)揮自身的引導(dǎo)作用，提高對課堂的調(diào)控能力，通過合理有序的提問、組織、討論等，幫助學(xué)生更好地理解課程內(nèi)容。如果教師只注重展示，而沒有做好引導(dǎo)，學(xué)生在課堂上就如同走馬觀花，難以對圖示模型中的生物知識形成深刻的記憶。因此，教師不僅要適時展示圖示模型，還要引導(dǎo)學(xué)生積極投入學(xué)習(xí)活動，通過觀察、思考、分析、表達等多樣化的學(xué)習(xí)活動將圖示模型中的思維知識與思想方法內(nèi)化于心。

（二）以學(xué)生為中心原則

在新課程標準改革的要求下，學(xué)生成為課堂的中心，教師要改變過去以自身講授為主的教學(xué)模式，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)與成長，將學(xué)生的發(fā)展作為課堂活動設(shè)計的導(dǎo)向標。在思維可視化教學(xué)過程中，有的教師從自身角度出發(fā)來設(shè)計思維導(dǎo)圖或樹狀圖，然后在課堂上呈現(xiàn)出來，要求學(xué)生記憶或照著畫下來，學(xué)生仍然處于被動接受信息的狀態(tài)，他們的個體思維沒有得到充分激發(fā)。因此，初中生物教師要始終將學(xué)生放在教學(xué)的中心位置，在備課、授課的時候都要考慮學(xué)生當(dāng)前的知識基礎(chǔ)和思維水平，確保思維可視化教學(xué)活動形式和資源符合學(xué)生的認知。同時，教師要為學(xué)生提供自主參與空間，例如，在教學(xué)《細胞的結(jié)構(gòu)》時，教師可以先讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)本課內(nèi)容，梳理其中的知識點，以“細胞的結(jié)構(gòu)”為主題畫出相應(yīng)的思維導(dǎo)圖，然后與同學(xué)交換查看，相互學(xué)習(xí)，并根據(jù)同學(xué)的建議進一步優(yōu)化思維導(dǎo)圖。在這一活動中，學(xué)生不僅熟悉了細胞的知識，而且提升了自主學(xué)習(xí)能力，掌握了思維可視化學(xué)習(xí)方法和技巧。

（三）應(yīng)用適度性原則

在初中生物課堂中，思維可視化工具的應(yīng)用要遵循適度性原則，教師可以根據(jù)課本知識合理選擇可視化的教學(xué)工具。但并非所有的生物課程內(nèi)容都適合使用思維可視化教學(xué)模式，比如一些簡單的知識，教師通過口頭講解就能達成理想的效果，使用思維可視化工具反而會花費較多時間，造成教學(xué)資源浪費。同時，一堂課上的思維可視化資源不宜過多，適當(dāng)運用一些思維導(dǎo)圖或樹狀圖，可以幫助學(xué)生更好地理解生物知識，但是如果課堂上圖示內(nèi)容過多，反而會增加學(xué)生的記憶負擔(dān)，對課堂教學(xué)效果產(chǎn)生負面影響。此外，教師要注重課堂的互動性，包括師生互動、學(xué)生間的互動、學(xué)生與可視化資源的互動等，協(xié)調(diào)各種教學(xué)要素的關(guān)系，將思維可視化工具看作一種輔助性的教學(xué)資源。

三、初中生物思維可視化教學(xué)策略

（一）運用可視化工具，精心備課

備課是教學(xué)活動的第一環(huán)節(jié)，教師要認真做好備課工作，深入研讀新課程標準的相關(guān)要求，分析課本內(nèi)容，確定學(xué)生在本課應(yīng)當(dāng)達成的目標。在初中生物教學(xué)中運用可視化工具有助于提升備課效率和質(zhì)量，教師可以借助思維可視化工具，重新組織與表達課程標準與生物課本中的內(nèi)容，形成新的知識框架，明確課堂教學(xué)流程。在可視化工具的選擇上，教師要綜合考慮教學(xué)內(nèi)容、目標以及學(xué)生的認知特點，立足于現(xiàn)有的教學(xué)材料和軟硬件資源，分析本課教學(xué)的重難點。同時，教師可以利用可視化工具指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生課前預(yù)習(xí)效率，讓他們對將要學(xué)習(xí)的知識形成初步認識，為課堂學(xué)習(xí)做好準備。

例如，在教學(xué)《細胞各部分的功能》一課時，教師可以運用思維導(dǎo)圖備課，以本課題目“細胞各部分的功能”為中心詞，以“葉綠體、線粒體、細胞質(zhì)、細胞核、細胞壁”作為一級分支，并在二級分支中填寫細胞各個部分的具體功能，如在“葉綠體”下的分支寫上“光合作用”，在“細胞質(zhì)”下的分支寫上“物質(zhì)交換”“物質(zhì)轉(zhuǎn)運”等，將這些重要的知識點從繁雜的文字中提煉出來，匯總到思維導(dǎo)圖中。相較于文字羅列的形式，這種可視化的教學(xué)資源具有更強的直觀性，能夠讓學(xué)生快速了解細胞中每個部分的功能與作用，理解本課知識點之間的并列關(guān)系和層級關(guān)系，制作起來也比較節(jié)省時間，有助于提升教師備課質(zhì)量和效率。

（二）運用可視化資源，高效教學(xué)

優(yōu)質(zhì)、豐富的資源是打造高效課堂的重要基礎(chǔ)。近年來，思維可視化教育理念被眾多教育者接受，學(xué)?；蚪逃块T并未配備這方面的教育資源，而是提供相關(guān)的工具和設(shè)備，所以思維可視化教學(xué)資源在很大程度上有賴于教師的自主開發(fā)。初中生物教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與目標搜集相關(guān)的教學(xué)資源。隨著我國教育事業(yè)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)上積累了一些關(guān)于初中生物課程的可視化教學(xué)資源，但是由于各地各校的教學(xué)情況不同，這些資源可能無法充分滿足師生的需求，教師要對這些資源進行篩選和加工，必要時也可以自己制作。在思維可視化教學(xué)過程中，資源發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，教師要提前準備相關(guān)的教學(xué)資源，并合理有序地運用到課堂教學(xué)中，才能最大限度地發(fā)揮可視化教學(xué)的優(yōu)勢。

例如，在教學(xué)《種子萌發(fā)的過程》一課時，首先，教師可以在導(dǎo)入階段播放網(wǎng)絡(luò)視頻《一顆菜豆種子成長的全過程！》，讓學(xué)生快速了解菜豆種子從發(fā)芽到成長的過程，并提出問題：“植物從種子到幼苗的過程叫作什么？為什么一顆小小的種子能夠萌發(fā)、生長并開花結(jié)果？這個過程與什么要素有關(guān)？”直觀、動態(tài)的視頻素材能夠在短時間內(nèi)傳達豐富的信息，有助于引發(fā)學(xué)生的感性認識。其次，教師可以利用投影儀展示菜豆種子的3D模型，并運用旋轉(zhuǎn)、放大等功能讓學(xué)生從不同的角度觀察，引導(dǎo)他們說出種子各部分的名稱，并結(jié)合課本內(nèi)容總結(jié)菜豆種子萌發(fā)的過程，即吸收水分—轉(zhuǎn)運營養(yǎng)物質(zhì)—胚根發(fā)育成根—胚軸伸長—胚芽發(fā)育成莖和葉。最后，教師將種子萌發(fā)過程以時間軸圖的形式整理出來，如圖1所示，供學(xué)生參考。可視化資源既能夠?qū)⑹挛锓糯?，也可以在短時間內(nèi)展示生物長期的動態(tài)變化過程，教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選擇恰當(dāng)?shù)目梢暬Y源，從而豐富學(xué)生的認知體驗，打造精彩的生物課堂。

（三）運用流程圖，梳理實驗過程

實驗是生物學(xué)的重要基礎(chǔ)，在初中生物課程中占據(jù)著重要位置。但是對于許多教師和學(xué)生來說，實驗是生物教學(xué)中的一個難點。初中生物實驗類型多種多樣，有調(diào)查實驗、操作實驗、探究實驗等，不同實驗內(nèi)容、步驟和方法也存在差異。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師大多會采用講解和板書的教學(xué)方式梳理生物實驗過程，并說明其中的知識點和注意事項，學(xué)生對生物實驗的了解不夠全面，難以將課本上的理論知識與復(fù)雜的實驗操作過程結(jié)合起來。另外，在生物實驗活動中，學(xué)生往往對實踐操作比較感興趣，實驗結(jié)束后未及時整理相關(guān)的生物知識，導(dǎo)致生物實驗教學(xué)沒有得到理想的效果。對此，教師可以將流程圖融入生物實驗教學(xué)過程，用圖文結(jié)合的方式引導(dǎo)學(xué)生探究生物實驗操作過程，并分析各個環(huán)節(jié)中包含的知識點，讓學(xué)生在實踐操作的過程中牢固地掌握相關(guān)生物知識。

例如，在教學(xué)《走進生物實驗室》一課的時候，顯微鏡的使用是重點內(nèi)容之一，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生走進實驗室，首先，出示相關(guān)流程圖，讓學(xué)生了解使用顯微鏡的基本步驟：取鏡與安放—對光—調(diào)焦與觀察—收鏡與整理，并演示顯微鏡的使用方法，然后讓學(xué)生以小組為單位進行操作，在手、腦、眼并用的過程中，掌握顯微鏡的操作方法。其次，實驗活動結(jié)束后，教師可以讓學(xué)生結(jié)合課本內(nèi)容和自己的體驗對流程圖進行補充，比如“取鏡”環(huán)節(jié)包含“托、握、偏左”等操作要點，“對光”環(huán)節(jié)包括“遮光器、轉(zhuǎn)換器、反光器”等部件的使用方法和功能。利用流程圖講解顯微鏡的使用步驟，可以直觀有序地呈現(xiàn)實驗活動的整體框架，突出操作要點，學(xué)生能夠輕松地理解相關(guān)知識，對實驗操作的全過程形成整體認知。

又如，在“探究螞蟻食性”實驗中，教師可以梳理出探究實驗的基本步驟：確定研究的問題—作出假設(shè)—制定并實施方案—觀察現(xiàn)象—得出結(jié)論，并以流程圖的形式呈現(xiàn)出來，然后圍繞“螞蟻食性”探究主題，與學(xué)生共同討論做實驗的方法，詳細規(guī)劃每個環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)。教師運用流程圖梳理生物實驗過程既能夠深化學(xué)生對實驗方法和實驗步驟的認識，也能增強實驗活動的嚴密性，確保生物實驗科學(xué)有序地開展，提升生物實驗教學(xué)效率。

（四）運用圖示支架，整合總結(jié)知識

初中生物課程的知識點十分豐富，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易出現(xiàn)記混、記錯、遺漏等情況。許多教師會將每個單元的知識點一個一個地羅列出來，并讓學(xué)生整理成筆記，但面對密密麻麻的文字，學(xué)生記憶起來比較費力，同時，這種筆記難以體現(xiàn)生物知識之間的聯(lián)系。對此，教師可以運用圖示支架，引導(dǎo)學(xué)生及時整合每個單元的知識點，繪制相應(yīng)的思維導(dǎo)圖，將單元中的知識凝縮到一張圖中，不僅簡潔明了、直觀清晰，而且能夠體現(xiàn)生物知識之間的邏輯關(guān)系，讓學(xué)生明白每部分知識與單元主題之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，學(xué)會綜合運用所學(xué)的生物知識來分析現(xiàn)象、解決問題，借助圖示支架構(gòu)建完善的單元知識體系。此外，學(xué)生可以根據(jù)自己的個性喜好自由選擇思維導(dǎo)圖的色彩、形狀、線條等，繪制符合自己審美觀的單元知識思維導(dǎo)圖。

四、結(jié)語

綜上所述，基于思維可視化的初中生物教學(xué)具有形象、直觀、生動的特點，能夠幫助學(xué)生更輕松地掌握課本知識，引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考、提煉、總結(jié)，將零散的知識點串聯(lián)起來，形成鏈條狀或網(wǎng)狀的知識結(jié)構(gòu)，從而形成更深刻的記憶。生物教師可以圍繞思維可視化的基本理念，積極開發(fā)相關(guān)的教學(xué)資源，探索更科學(xué)的教學(xué)方式，將可視化工具應(yīng)用到備課、授課、復(fù)習(xí)等環(huán)節(jié)中，將生物知識以形象直觀的方式呈現(xiàn)出來，激發(fā)學(xué)生對生物學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣。同時，初中生物教師可以引導(dǎo)學(xué)生借助可視化工具來探究生物知識，開展實驗活動，總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，不斷提升學(xué)生的生物素養(yǎng)。