吳敏燕

摘要：在高中生物教學(xué)中，教師要基于思維可視化的理念，采取指向?qū)W生學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展的教學(xué)途徑，讓學(xué)生通過發(fā)散、導(dǎo)圖、分類和建模四個階段來內(nèi)化知識，形成能力，最終在思維可視化的支撐下發(fā)展核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：高中生物? 思維可視化? 學(xué)科素養(yǎng)

思維可視化，顧名思義，就是讓學(xué)生將思維的過程，運用清晰的圖表等直觀表現(xiàn)出來，讓學(xué)生可見、教師可視。對于學(xué)科教學(xué)，尤其是高中生物學(xué)科教學(xué)來說，教師可以采用多種方法讓思維可視化，這對提升學(xué)生學(xué)習質(zhì)量，優(yōu)化教師教學(xué)方式，具有無可比擬的優(yōu)勢。生命觀念、理性思維、科學(xué)探究和社會責任是高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)的四大具體表現(xiàn)，高中生物教師要基于學(xué)科特點，在思維可視化視野下開展課堂教學(xué)，讓學(xué)生清晰地理解知識，凝煉學(xué)科概念，形成結(jié)構(gòu)化知識，并通過思維可視化手段來發(fā)展自己的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。筆者基于思維可視化理念，以發(fā)散、導(dǎo)圖、分類和建模四個步驟，引導(dǎo)學(xué)生透過思維洞察學(xué)科本質(zhì)，收到了良好的效果。

一、發(fā)散：呈現(xiàn)顯性學(xué)習材料

概念是學(xué)習和理解知識的核心起點，對于高中生物學(xué)科來說，概念既重要又繁多。理解概念的本質(zhì)，并理順概念間的相互關(guān)系，從而建立概念群，這既考驗著教師教的能力，也考驗著學(xué)生學(xué)的能力。為此，教師要激活學(xué)生的發(fā)散性思維，讓學(xué)生借助可視化途徑，促進概念顯性化，思考并建立概念圖，從而達到對概念的深度理解。

在教學(xué)“DNA重組技術(shù)的基本工具”這一章節(jié)內(nèi)容時，由于其涉及概念較多，筆者呈現(xiàn)學(xué)習材料，讓學(xué)生思維進階，通過問題引領(lǐng)，激活學(xué)生的發(fā)散性思維。筆者首先以“什么是基因工程”導(dǎo)入，讓學(xué)生明白這是一項由于DNA重組改變生物遺傳性特性的技術(shù)，進而引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維：基因工程的實現(xiàn)有何規(guī)定流程？學(xué)生思考后得出答案：“剪切、拼接、導(dǎo)入、表達?！苯處熥穯枺骸盀閷崿F(xiàn)這一目標工程，需要什么樣的工具？”學(xué)生思考后回答：“先運用限制酶切割DNA，然后由DNA連接酶縫合DNA，同時借助載體把指定的DNA引入目標受體之中。”在此過程中，教師還可以用問題來細化每個工具的功能和作用，如將兩個DNA片段連接并切割時，需要運用的工具為“針”和“刀”，受體的準確位置為磷酸二酯鍵。通過這一系列問題的引導(dǎo)，教師激活了學(xué)生的發(fā)散性思維，幫助學(xué)生復(fù)現(xiàn)并感知了很多記憶性的感性材料。與此同時，學(xué)生也自動地勾勒出實現(xiàn)基因工程的前后序列的輪廓。“一些工具如何使用？怎樣使用？在什么部位使用？”等問題也都印在學(xué)生的腦海里，形成了思維的可視化模型。這樣，學(xué)生對概念的理解由感性到理性，由發(fā)散到聚焦，為學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)打下了基礎(chǔ)。

二、導(dǎo)圖：辨別認知結(jié)構(gòu)差別

學(xué)科素養(yǎng)的形成是一個立體的內(nèi)化的過程，思維導(dǎo)圖能夠在這一過程中發(fā)揮其促學(xué)作用，幫助學(xué)生提升學(xué)習效率，建構(gòu)起獨特的學(xué)科認知結(jié)構(gòu)。高中生物學(xué)科的概念教學(xué)是一大難點，既有相似的概念，也有相反或易混淆的成組概念。教師要運用思維導(dǎo)圖，幫助學(xué)生辨別概念間的聯(lián)系、差別和內(nèi)在因果關(guān)系，從而將概念圖內(nèi)化于心，為核心素養(yǎng)的形成搭建認知支架。

以教學(xué)“神經(jīng)調(diào)節(jié)與體液調(diào)節(jié)的關(guān)系”為例，教師可以構(gòu)建簡易導(dǎo)圖，引導(dǎo)學(xué)生辨別、明了兩種迥異的生命活動調(diào)節(jié)途徑，促進學(xué)生辨別生命調(diào)節(jié)的不同結(jié)構(gòu)。教師先在黑板上畫一個大圓，表征動物體內(nèi)整個生命循環(huán)調(diào)節(jié)活動，并提出如下問題：此生命活動的調(diào)控途徑有哪些？學(xué)生經(jīng)過思考作答：在此圓圈上可以發(fā)散出兩個分支，即體液調(diào)節(jié)分支和神經(jīng)調(diào)節(jié)分支。但同時，這兩個分支需合二為一，共同為人體的生命活動提供循環(huán)動能。在此過程中，師生建構(gòu)一個思維導(dǎo)圖，將知識串聯(lián)，實現(xiàn)學(xué)科知識的顯性化和圖示化。同時，教師進一步引導(dǎo)學(xué)生在導(dǎo)圖的分支上繼續(xù)做文章，細化知識結(jié)構(gòu)圖，如在神經(jīng)調(diào)節(jié)分支上標注反射、電信號和化學(xué)信號等，在體液調(diào)節(jié)分支上標注反饋、激素分泌和傳輸?shù)?，從而?gòu)成一個完整且豐富的導(dǎo)圖，讓學(xué)生將知識結(jié)構(gòu)化、差異化，同時也有助于記憶。通過思維可視化手段，學(xué)生就能對相似或平行的概念作出比較、鑒別，并在導(dǎo)圖的根目錄統(tǒng)攝下繼續(xù)“開枝散葉”，從而將零碎的知識定位，形成一個完整的知識網(wǎng)絡(luò)，為知識記憶提供幫助，也為實現(xiàn)問題驅(qū)動下的主動學(xué)習提供認知導(dǎo)航。

三、分類：構(gòu)建結(jié)構(gòu)化的知識系統(tǒng)

由于知識是散點狀的，高中生物教師要以學(xué)生的學(xué)科關(guān)鍵能力培養(yǎng)為目標，將散點狀的知識分門別類，使知識條理化、脈絡(luò)化，從而構(gòu)建一個結(jié)構(gòu)化的知識系統(tǒng)。學(xué)生站在宏觀的視角來洞察高中生物學(xué)科的內(nèi)在奧秘，了解知識間的內(nèi)在關(guān)系，有利于自主建構(gòu)知識系統(tǒng)。學(xué)生以本質(zhì)區(qū)別為特征適當進行歸類，可以進一步掌握生物概念的內(nèi)涵，為形成學(xué)科關(guān)鍵能力提供必要支撐。

以教學(xué)生物必修一《分子與細胞》中的“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健睘槔?，教師可以引?dǎo)學(xué)生對運輸?shù)牟煌绞竭M行歸類。首先，教師通過細胞膜物體的大小來分類，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)大分子和小分子的運輸方式截然不同。接著，學(xué)生可將小分子的運動方式再分為自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸三種類型，其依據(jù)是膜兩邊分子的濃度以及在運輸中是否有能量消耗等。同樣，大分子也可以依次分為胞吞和胞吐兩個類別，其依據(jù)是分子流動的方向。之后，教師再讓學(xué)生進一步細分，如將自由擴散和協(xié)助擴散進行比較，發(fā)現(xiàn)它們都是小分子從高濃度向低濃度擴散，但它們也有區(qū)別，即它們都要有載體來支撐，同時它們在擴散中都不會消耗能量。就具體例子來看，像O2、H2O、CO2進入細胞的方式可稱為自由擴散，而葡萄糖是協(xié)助擴散的典型代表等。由此可見，分類是促進學(xué)生構(gòu)建結(jié)構(gòu)化知識網(wǎng)絡(luò)的重要手段。學(xué)生對知識和概念間的異和同進行對比分析，從而顯性化地找到概念或知識之間的本質(zhì)區(qū)別，形成科學(xué)系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)，這也是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科關(guān)鍵能力的必要手段。當然，教師也要豐富思維可視化的具體手段，對圖形進行創(chuàng)造性改編，發(fā)揮圖示分類的作用，促進思維的可視化和顯性化。

四、建模：發(fā)展學(xué)生抽象思維能力

高中生物學(xué)科知識點較為零碎，教師要適時激活學(xué)生的聚合思維，讓學(xué)生從零碎的知識中抽象出一般的普適性的認知結(jié)構(gòu)，從而發(fā)展抽象思維能力。為此，教師可以培養(yǎng)學(xué)生的建模能力，讓學(xué)生在生物學(xué)科知識的理解中搭建四梁八柱，構(gòu)建一定的顯性模型，這既是思維可視化的核心步驟，也是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科思維能力的關(guān)鍵所在。

以教學(xué)“種群的數(shù)量變化”為例，其部分內(nèi)容旨在引導(dǎo)學(xué)生掌握生物群落數(shù)量的一般發(fā)展規(guī)律。為此，教師可以將數(shù)學(xué)建模思想引入其中，從而培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力，同時發(fā)展高中生物學(xué)科蘊含的理性精神。建立一定的數(shù)學(xué)模型后，學(xué)生可以通過解題、運算等手段來分析影響種群數(shù)量的本質(zhì)因素，從而推導(dǎo)出預(yù)測種群數(shù)量的一般性公式。通過簡易的建模思維，學(xué)生能夠?qū)⒊橄蟮念A(yù)測行為化為具體的運算能力，更加直觀且準確地理解生物種群的發(fā)展規(guī)律和發(fā)展方向。同時，學(xué)生在建模的過程中也進一步厘清了生物學(xué)科概念，掌握了學(xué)科發(fā)展所蘊含的科學(xué)本質(zhì)，從而培養(yǎng)了自己的科學(xué)思維和理性精神。

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責任編輯：唐丹丹