基于思维可视化的高中生物教学探究

摘   要：高中生物学科引入思维可视化教学手段，能够对学生多种感官造成一定冲击，教师要精选可视化展示形式，引导学生在可视化学习中顺利进入任务执行环节，在创造性学习中提升学科综合能力。实验数据采集与呈现、思维导图设计与整理、媒体工具选择与使用、图形视频制作与观摩等方式，都能够创造更多思维可视化学习情境，教师合理设计可视化展示手段，助学效果显著。

关键词：高中生物；可视化；学习任务；设计策略

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1009-010X（2023）20/23-0122-03

思维可视化技术在高中生物学教学中应用广泛，特别是在学习任务设计时，教师可借助实验数据采集、思维导图整理、媒体工具使用、图形视频制作等手段为学生执行任务提供更多辅助，以调动学生学科思维，促使学生在创造性学习探索中形成学科认知。教师合理设计学习任务，利用任务进行教学组织，可使学生明确思维方向，自觉进入探索学习环节，梳理学科知识，理清学习脉络，进而培养学科核心素养。思维可视化属于教学辅助设计手段，教师应注意整合可视化教学技术，针对学习任务的实际情况进行处理，以调动学生的学习主动性，深度发掘学生的学习潜力。

一、采集实验数据，实时呈现过程现象

在生物学实验教学时，教师可引导学生进行实验观察与研究，对实验数据进行有效采集和分析，以为学习任务的执行提供更多支持和佐证。学生在进入学习任务执行环节时，需要理论与数据材料的支持，教师可组织学生在实验中展开数据采集活动。为提高数据的应用率，教师要与学生进行多重对话和交流，结合实验操作过程展开数据搜集和整理，如在模拟实验的执行和研究时，教师要做出具体地引导和组织，以确保实验数据的顺利采集。

如教授人教版高中必修一“细胞的多样性和统一性”一节时，教师可设计实验学习任务，要求学生借助实验采集数据，集体展示实验过程，解读实验原理，以形成实验认知。学生根据教师指导进行实验操作，利用显微镜观察细胞，并对这些细胞进行分类判断，归结出细胞的多样性和统一性特点。在学生利用高倍显微镜观察几种细胞时，教师可利用媒体展示学习目标、材料用具、方法步骤等内容，并要求学生正确使用显微镜展开观察操作，对观察到的信息进行直观呈现，以调动学生实验思维。学生根据教师的指导自行选择临时装片，调整显微镜，以绘图形式绘制细胞图案，直观呈现观察结果并进行实验解读，教师提出一些评价标准，并针对性地评价学生学习表现，学生主动积极进行回馈。

教师现场指导学生展开显微镜观察实验，指导学生组装临时装片，调整显微镜焦距，并要求学生利用图示方法展现观察结果，这都属于可视化教学范畴。学生积极参与学习行动，在直观学习体验中形成学科认知。特别是在实验数据的采集时，学生通过绘图展示和解读环节，在实验操作和结论归结中完成认知内化目标，形成学科思维。

二、整理思维导图，梳理知识结构

生物学科知识的梳理和归结，对学生执行学习任务有重要作用。教师需深度研究教学内容，借助可视化手段展示学科知识信息，推出多种形式的思维导图信息，将学习任务与思维导图融合到一起，为学生提供学习启示，让其在创造性探索学习中建立学科认知，发展学科思维。学科知识丰富多元，学生易混淆很多不同的知识。知识思维导图能够为学生提供辨析学习的机会，促进其学习任务的完成。

教师在设计学习任务时，可引导学生制作思维导图，或者利用思维导图助力学习任务的达成。如教授“细胞中的元素和化合物”一节时，教师深度研究章节内容，对细胞中的元素和化合物种类进行梳理，形成知识结构图，然后设计学习任务：“认真观察思维导图信息，深入阅读教材内容，以结构图形式梳理本章节知识点，并进行集体展评。”学生阅读教材内容，对涉及到的知识点进行集中梳理和归纳，系统设计知识结构图，并积极参与集体交流活动。教师深入课堂之中，观察学生知识点梳理情况，及时做出技术指导，以确保知识点梳理顺利展开。最后，教师组织学生展示解读知识点内容，展开互动评价活动，以增强学生参与的主动性，丰富知识梳理成果。

思维导图具有直观性、体系性等特点。教师要有意识地利用思维导图展开教学安排，组织学生展开观察和阅读活动，对本章节知识点进行集体梳理和归结。学生根据教师指导积极行动，知识点梳理顺利，结构图设计完整，知识体系自然形成，学习效果显著。在这个教学案例中，教师充分利用思维导图信息布设学习任务，成功调动学生学习主动性，使教与学相和谐。

三、使用媒体工具，直观展现教学

图形、音频、视频、动画、特写、模拟实验等媒体工具，都属于思维可视化范畴，在教学中可直观地展现教学内容。教师结合学习任务内容实际，辅以适合的媒体展示手段，可使学生接受的学习任务更为直接，学习认知更为丰富，为学生解决学习任务提供更多数据材料的支持。生物学本身带有抽象性、专业性等特征，教师科学使用媒体手段进行助学设计，可使学生顺利进入学习任务之中，在深入观察和互动交流中达成学习共识，促使其学习任务的顺利完成。

在媒体工具使用过程中，教师要做好教学分析，针对学习任务引入合适的媒体应用方法，学生积极响应教师设计，积极运用媒体手段进行辅助学习，确保学习任务执行的达成度。在教授“蛋白质是生命活动的主要承担者”一节时，教师设计学习任务：首先针对概念解析，多媒体展示蛋白质、氨基酸、结构蛋白、催化、运输、信息传递等概念内容，正确选择相关内容；然后图示蛋白质的功能，根据图示展示情况列出表格，展示蛋白质的功能实例；最后图示几种氨基酸的结构，要求学生结合图示说说这些氨基酸的结构有什么共同特点，氨基酸这一名词与其他分子结构的对应关系。学生在教师引导下观察这些图示信息，结合教材内容学习相关概念和原理，理清知识之间的联系，构建知识结构，逐渐形成学科认知基础。

教师可借助多媒体设计学习任务，为学生提供更多观察思考的机会。从学生学习表现上看，教师可利用多媒体信息技术，将学生带入特定学习环节，围绕相关图形、图示展开深度研究和学习，以此活跃课堂学习气氛。多媒体展示学科内容的方式契合学生学习心理，教师科学选择展示内容，将学习任务融入其中，可充分调动学生学习积极性。

四、制作图形视频，增强学习动力

学生对思维导图、实验数据等生物信息比较敏感，如果能够亲自制作知识图形、学科视频，其感知体验会更为深刻而丰富。因此，教师可有意识布设图形、视频制作学习任务。高中学生有比较独立的思想，也具备制作媒体图形和视频的能力，教师设计图形视频制作学习任务时，可提出具体的学习要求，以调动学生主观能动性，使学生形成良好的学习习惯。学科学习任务众多，学生对不同学习任务有不同感知和反馈，教师应深入研究学情，组织学习任务和学习活动。

如教授“细胞核的结构和功能”一节时，教师引导学生阅读教材内容，并提出学习任务：“克隆牛可以借助细胞复制进行操作，能够克隆出和母牛一模一样的克隆牛，这说明什么？如何利用图示的形式呈现克隆过程？”在学习任务初期时，教师可利用多媒体展示一些课外信息，给学生提供更多信息支持；在学生图形设计环节时，教师需观察学生操作，并及时作出对应指导，以确保学生学习任务的顺利落实；在展示环节中，教师在学生积极展示自己的图形设计方案并现场解读图形的内涵和特点后，组织学生展开互动评价活动，肯定学生的创造性学习。总之，图形展示学习任务，能够促进学生深入阅读相关素材信息，主动展开图形设计，整合学科学习内容，以更直观的图形形式展现学习成果，其学习热情得以激发，学习效率得以提升。

在设计生物学科学习任务时，教师可借助可视化手段进行辅助操作，帮助学生顺利进入到执行环节，以提升学习任务执行效率和品质。教师要具体分析学习任务的属性和特点，精心选配适合的可视化手段，确保学生顺利进入到学习任务之中，以促使思维可视化与学习任务相结合。生物实验、思维导图、生物模型、多媒体应用等，都属于思维可视化辅助手段范畴，教师结合学习任务实际展开对应设计，使学生回馈更为主动积极，任务完成率会更为突出。

参考文献：

［1］吴敏燕.思维可视化视野下高中生物核心素养的培育途径［J］.安徽教育科研，2021，（36）：11～12.

［2］樊荧荧.思维可视化在高中生物学阐述性问题学习中的应用［J］.中学生物学，2022，38（08）：59～62.

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