楊玲

摘要：運(yùn)用思維可視化方法重構(gòu)生物課堂，可以幫助學(xué)生將內(nèi)隱的思維過程和思維結(jié)果進(jìn)行可視化呈現(xiàn)。這些方法包括：運(yùn)用流程圖將學(xué)生內(nèi)隱在思維中的實(shí)驗(yàn)路徑外顯出來;運(yùn)用魚骨圖促進(jìn)學(xué)生在自我審視中不斷矯正思維偏差;運(yùn)用學(xué)科模型圖把握住學(xué)生思維演進(jìn)的軌跡;運(yùn)用學(xué)科思維導(dǎo)圖系統(tǒng)鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力。

關(guān)鍵詞：生物教學(xué);思維可視化;課堂重構(gòu)

依循核心素養(yǎng)理念，教師不僅要關(guān)注學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)和發(fā)展需求，而且要關(guān)注隱含在學(xué)習(xí)過程中每個(gè)學(xué)生獨(dú)特的思維方式和思維過程。在傳統(tǒng)的生物課堂中，學(xué)生在習(xí)得生物學(xué)知識(shí)、開展科學(xué)探究和解決實(shí)際問題等學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)，思維運(yùn)行軌跡往往是不可見的。要將學(xué)生內(nèi)隱的思維方式和思維過程外顯出來，就要將思維可視化的方法及技術(shù)運(yùn)用到課堂教學(xué)中。

思維可視化是指以圖示或圖示組合的方式，把原本不可見的思維結(jié)構(gòu)、思考路徑及方法呈現(xiàn)出來，使其清晰可見的過程。本文以蘇科版義務(wù)教育教科書《生物學(xué)》教材（以下簡稱“蘇科版教材”）八年級(jí)上冊(cè)中“血液循環(huán)”一節(jié)的教學(xué)為例，闡述思維可視化視域下的生物課堂重構(gòu)。

一、運(yùn)用流程圖輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)

流程圖是用幾何圖形將一個(gè)過程各步驟的邏輯關(guān)系展示出來的一種圖示技術(shù)。在對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練時(shí)，很多操作過程都必須按照一定的順序進(jìn)行，程序性較強(qiáng)，此時(shí)就可以運(yùn)用流程圖。在訓(xùn)練之前，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生以小組為單位，共同制作詳細(xì)的流程圖，明晰實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、材料用具，明確實(shí)驗(yàn)步驟的先后順序、操作要點(diǎn)等，有助于幫助學(xué)生規(guī)范操作流程，提升相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)技能。例如，學(xué)生在練習(xí)使用顯微鏡等常見儀器和工具時(shí)，可以借助流程圖的幫助。

在本節(jié)課“觀察小魚尾鰭血液的流動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，開展實(shí)驗(yàn)前，教師指導(dǎo)學(xué)生制作了如圖1所示的流程圖。通過流程圖的制作，內(nèi)隱在學(xué)生思維中的實(shí)驗(yàn)路徑外顯出來，實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)步驟等都一目了然地呈現(xiàn)。依據(jù)流程圖，學(xué)生可以按部就班、有條不紊地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和觀察，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。在開展實(shí)驗(yàn)時(shí)，有了流程圖的輔助，學(xué)生關(guān)注的重點(diǎn)就可以從對(duì)方法和步驟等的記憶和回想轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范上去，從而提升實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練效果。

流程圖除了可以應(yīng)用在程序性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)操作技能訓(xùn)練中，還可以應(yīng)用在科學(xué)探究活動(dòng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中。例如，蘇科版教材七年級(jí)上冊(cè)的科學(xué)探究活動(dòng)“嘗試探究水溫的變化對(duì)金魚呼吸的影響”的教學(xué)，通過引導(dǎo)學(xué)生共同討論繪制如圖2的流程圖，不僅能讓學(xué)生進(jìn)一步明確科學(xué)探究的基本過程包括提出問題、提出假設(shè)、制訂計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃、得出結(jié)論和表達(dá)交流，而且能讓學(xué)生對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)中的一些細(xì)節(jié)有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。

二、運(yùn)用魚骨圖進(jìn)行歸因分析

“觀察小魚尾鰭血液的流動(dòng)”實(shí)驗(yàn)，不僅能幫助學(xué)生驗(yàn)證哈維猜想，而且能幫助學(xué)生分辨三種血管，體會(huì)到動(dòng)、靜脈之間的聯(lián)系，建立血液是循環(huán)流動(dòng)的觀念，為理解血液循環(huán)途徑奠定基礎(chǔ)。但是，這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)卻很可能出現(xiàn)失敗，例如有些學(xué)生沒有觀察到血液的流動(dòng)，或者雖觀察到血液流動(dòng)的情況卻沒有深入比較不同血管中血液流動(dòng)的特點(diǎn)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)功虧一簣。為了幫助學(xué)生分析失敗的原因，從而改進(jìn)實(shí)驗(yàn)過程和方法，我們可以借助魚骨圖。

魚骨圖又名“特性因素圖”，因?yàn)槠湫稳玺~骨而得名。魚骨圖主要用來呈現(xiàn)和梳理復(fù)雜問題的思考程序。魚骨圖由魚頭、脊骨和魚刺三部分構(gòu)成?！棒~頭”提出問題，“脊骨”是解決問題的關(guān)鍵點(diǎn)，通過這些關(guān)鍵點(diǎn)，可以將比較抽象或者復(fù)雜的一個(gè)大問題分解成若干個(gè)“魚刺”（簡單具體的小問題），使問題變得深入直觀、簡潔明了，更容易解決。

例如，在繪制“觀察小魚尾鰭血液的流動(dòng)”實(shí)驗(yàn)失敗原因分析的魚骨圖時(shí)，把要解決的問題標(biāo)在“魚頭”處，由各小組成員通過頭腦風(fēng)暴法找出各種問題出現(xiàn)的原因，這些就是“脊骨”及長出的“魚刺”。例如，某學(xué)習(xí)小組繪制了如圖3所示的魚骨圖：

通過魚骨圖的分析和繪制，學(xué)生可以清晰而具體地認(rèn)識(shí)到自己在知識(shí)和技能等方面存在的不足，并在自我審視中矯正自己的思維偏差，從而有的放矢地加以改進(jìn)。例如：針對(duì)顯微鏡操作中存在的視野過亮問題，學(xué)生可以選用較小的光圈;針對(duì)實(shí)驗(yàn)材料中小魚過大或尾鰭色素過多的問題，可以選擇6厘米左右長的鳑皮魚或小泥鰍等。

三、運(yùn)用學(xué)科模型圖開展合作學(xué)習(xí)

血液循環(huán)途徑是“血液循環(huán)”這節(jié)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)。因其涉及的血管較多，血液成分變化很抽象，學(xué)生難以理解。運(yùn)用學(xué)科模型圖開展合作學(xué)習(xí)可以有效幫助學(xué)生突破重、難點(diǎn)。學(xué)科模型圖是對(duì)學(xué)科知識(shí)進(jìn)行簡化的概括l生描述以呈現(xiàn)其規(guī)律的圖示，運(yùn)用學(xué)科模型圖能使抽象知識(shí)形象化，從而清晰揭示知識(shí)背后的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

在教學(xué)中，教師給每個(gè)學(xué)生小組提供了如圖4所示的卡片學(xué)具袋，并布置系列合作學(xué)習(xí)任務(wù)，以完成學(xué)科模型圖的建構(gòu)，深入理解血液循環(huán)途徑和其中發(fā)生的血液成分變化。

【學(xué)習(xí)任務(wù)一】在復(fù)習(xí)心臟各個(gè)腔及與其相連血管的結(jié)構(gòu)名稱及功能的基礎(chǔ)上，認(rèn)真觀看血液循環(huán)途徑的視頻和動(dòng)畫，然后對(duì)照教材第17頁的“人體血液循環(huán)示意圖”，嘗試開展小組合作學(xué)習(xí)，自主在A4紙上貼出血液循環(huán)途徑模型圖。

借鑒視頻、動(dòng)畫和圖片等，各組學(xué)生積極合作，基本都能完成如圖5所示的模型圖。

【學(xué)習(xí)任務(wù)二】對(duì)照血液循環(huán)途徑模型圖，討論并分別說出體循環(huán)和肺循環(huán)的起點(diǎn)以及終點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，小組成員輪流說出一滴血從體循環(huán)（或肺循環(huán)）的起點(diǎn)出發(fā)回到體循環(huán)（或肺循環(huán)）終點(diǎn)的路線，小組成員相互評(píng)價(jià)，糾錯(cuò)。小組合作分別寫出體循環(huán)和肺循環(huán)的路線，并與其他小組交流。

在相互交流、評(píng)價(jià)、糾錯(cuò)的過程中，學(xué)生掌握了體循環(huán)和肺循環(huán)的正確路線：

體循環(huán)：左心室→主動(dòng)脈→各級(jí)動(dòng)脈→身體各部分的毛細(xì)血管網(wǎng)→各級(jí)靜脈→上、下腔靜脈→右心房。

肺循環(huán)：右心室→肺動(dòng)脈→肺部毛細(xì)血管→肺靜脈→左心房。

【學(xué)習(xí)任務(wù)三】再次認(rèn)真觀看血液循環(huán)途徑的視頻和動(dòng)畫，重點(diǎn)觀察在血液循環(huán)過程中血液顏色的變化情況及發(fā)生變化的部位，討論血液顏色發(fā)生變化的原因。

學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)：血液成分發(fā)生變化的部位是毛細(xì)血管網(wǎng)，在全身毛細(xì)血管網(wǎng)處，顏色由鮮紅色變成暗紅色，在肺部毛細(xì)血管網(wǎng)處，顏色由暗紅色變成鮮紅色。然后，回顧毛細(xì)血管的作用，討論毛細(xì)血管網(wǎng)處血液顏色發(fā)生變化的原因。

【學(xué)習(xí)任務(wù)四】在小組完成的血液循環(huán)途徑模型圖上，用不同的顏色分別表示動(dòng)脈血和靜脈血，在箭頭中填充顏色，進(jìn)一步完善模型圖，完成血液循環(huán)模型圖的建構(gòu)。

學(xué)生在充分理解了血液成分的變化后，最后可以合作完成如圖6所示的血液循環(huán)模型圖。

在“血液循環(huán)”的教學(xué)過程中，引入思維可視化方法后，學(xué)生圍繞著建構(gòu)和完善血液循環(huán)模型圖展開學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)活動(dòng)的層層推進(jìn)，推動(dòng)學(xué)生不斷深入思考，并與小組內(nèi)的同學(xué)進(jìn)行思維互動(dòng)。這樣，學(xué)習(xí)活動(dòng)的焦點(diǎn)從掌握知識(shí)深入到思維訓(xùn)練。它在促進(jìn)學(xué)生意義學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的同時(shí)，促使學(xué)習(xí)活動(dòng)的思維含量大大增加，從而提升學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)。對(duì)于教師而言，通過觀察學(xué)生建構(gòu)學(xué)科模型圖的過程，可以把握住學(xué)生思維演進(jìn)的軌跡，以便幫助他們捕捉思維漏洞或?qū)⑵x的思維方向矯正回來。

四、運(yùn)用學(xué)科思維導(dǎo)圖建構(gòu)知識(shí)體系

學(xué)科思維導(dǎo)圖是“基于結(jié)構(gòu)化思維系統(tǒng)的知識(shí)建構(gòu)策略”。這種思維可視化技術(shù)采用了思維導(dǎo)圖的表現(xiàn)形式，但與思維導(dǎo)圖的隨意發(fā)散不同，它更強(qiáng)調(diào)知識(shí)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系。在教學(xué)中，運(yùn)用學(xué)科思維導(dǎo)圖，可以幫助學(xué)生將碎片化的概念性知識(shí)串聯(lián)成系統(tǒng)的網(wǎng)狀知識(shí)結(jié)構(gòu)，并在此過程中系統(tǒng)性地鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力，使學(xué)生養(yǎng)成系統(tǒng)思維的習(xí)慣。

“血液循環(huán)”一節(jié)，知識(shí)點(diǎn)比較零散，包括血液循環(huán)途徑、血液循環(huán)中血液成分的變化、血壓、心血管疾病等主題。在相關(guān)知識(shí)主題的學(xué)習(xí)完成之后，教師引導(dǎo)學(xué)生利用學(xué)科思維導(dǎo)圖通過聚合思維和發(fā)散思維在碎片化知識(shí)和主題之間建立聯(lián)系，可將紛繁復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)整理為如圖6所示的重點(diǎn)突出、一目了然的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，以幫助學(xué)生建立整體化的知識(shí)體系，促進(jìn)知識(shí)的遷移。

在具體的課堂教學(xué)實(shí)踐中，每一種思維可視化工具及技術(shù)都有與之相適合的知識(shí)加工對(duì)象，在思維可視化的視域下，生物教師要靈活運(yùn)用思維可視化方法重構(gòu)生物課堂，幫助學(xué)生將內(nèi)隱的思維過程和思維結(jié)果進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，從而把握住學(xué)生思維演進(jìn)的軌跡，促進(jìn)學(xué)生在自我審視中不斷矯正思維偏差，發(fā)展思維能力。