淺談思維可視化在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用

侯松毅

摘要：普通高中生物學(xué)課程的基本要求是全面發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，但是其內(nèi)容點(diǎn)多、面廣且復(fù)雜抽象，如何避免學(xué)生陷入學(xué)習(xí)困境呢？針對(duì)這個(gè)問題，本文探討了思維可視化應(yīng)用于高中生物教學(xué)的可行性。

關(guān)鍵詞：高中生物;思維可視化;核心素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G633.91?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1992-7711（2020）20-025-2

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出高中生物學(xué)課程的基本要求為：“生物學(xué)課程從生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)職責(zé)等方面發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)”?！耙恢Х酃P、一張黑板”的低效教學(xué)模式顯然不符合素質(zhì)教育和課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的要求。本文在分析高中生物課程特點(diǎn)和可視化教學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，探討了思維可視化應(yīng)用于高中生物教學(xué)的可行性。

一、高中生物課程特點(diǎn)

生物學(xué)是高中學(xué)習(xí)階段的必學(xué)基礎(chǔ)課程之一。生物學(xué)是自然科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科之一，是研究生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)規(guī)律的學(xué)科;它服務(wù)于農(nóng)業(yè)、工業(yè)和醫(yī)學(xué)等人類實(shí)踐活動(dòng)，對(duì)人類社會(huì)發(fā)展起到不可替代的重要作用。以課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的要求為準(zhǔn)繩，高中生物課程分為必修和選修類課程，課程內(nèi)容強(qiáng)調(diào)少而精，聚焦學(xué)生對(duì)生物學(xué)大概念的建立和理解，倡導(dǎo)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)與實(shí)踐，滲透學(xué)生職業(yè)規(guī)劃教育內(nèi)容。

每一門課程都有其自身的特點(diǎn)和不可替代的育人價(jià)值。與其他高中階段課程相比，高中生物學(xué)課程的一個(gè)最為顯著的特點(diǎn)是知識(shí)內(nèi)容點(diǎn)多、面廣且復(fù)雜抽象。例如，人教版高中生物必修教材中生物學(xué)基本概念約300個(gè)，普遍抽象，涉及到眾多細(xì)微的知識(shí)點(diǎn)，甚至需要物理、化學(xué)等學(xué)科知識(shí)加深理解。生物學(xué)核心概念是高中生物課程學(xué)習(xí)和考試的重要內(nèi)容，卻因?yàn)楹诵母拍顚?duì)細(xì)枝末節(jié)的淡化和知識(shí)灌輸型教學(xué)的誤區(qū)，極其容易造成學(xué)生對(duì)核心概念難以理解，陷入學(xué)習(xí)困境。生物學(xué)中的概念大多是在觀察基礎(chǔ)上歸納概括而來(lái)，而不依賴邏輯推理演繹，學(xué)生很容易產(chǎn)生死記硬背的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，以至于把課程學(xué)死。

二、可視化教學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀

可視化作為專業(yè)術(shù)語(yǔ)最早出現(xiàn)于美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)組織的一個(gè)學(xué)術(shù)研討會(huì)對(duì)科學(xué)計(jì)算可視化的定義中，之后又出現(xiàn)了信息可視化、數(shù)據(jù)可視化等概念。在教學(xué)領(lǐng)域，被提及較多的是知識(shí)可視化和思維可視化。

2004年7月，Eppler M. J.和Burkard R. A.提出了知識(shí)可視化這一研究領(lǐng)域：知識(shí)可視化是研究如何應(yīng)用視覺表征改進(jìn)兩個(gè)或兩個(gè)以上之間復(fù)雜知識(shí)創(chuàng)造與傳遞的學(xué)科。Eppler和Burkard將知識(shí)可視化視覺表征歸類為啟發(fā)式草圖、概念圖表、視覺隱喻、知識(shí)動(dòng)畫、知識(shí)地圖和科學(xué)圖表等六種類型。Jonassen D. H.提出了概念圖、思維導(dǎo)圖、認(rèn)知地圖、詞義網(wǎng)絡(luò)、思維地圖等知識(shí)可視化表征方法。Pierce J. H.則總結(jié)了48種圖表形式作為支持可視化工具。可見，知識(shí)可視化實(shí)施方法和工具非常豐富且不斷發(fā)展，與日俱增。例如，近年來(lái)得益于信息化教育發(fā)展，還出現(xiàn)了虛擬仿真等具有明顯提升教學(xué)效果和質(zhì)量的教學(xué)方法。

思維可視化教學(xué)體系創(chuàng)建人，曾受聘于華東師范大學(xué)的劉濯源先生首次提出了思維可視化：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)及規(guī)律、思考路徑及方法呈現(xiàn)出來(lái)，使其清晰可見的過(guò)程。劉濯源創(chuàng)建了思維可視化教學(xué)體，并提出了學(xué)科思維導(dǎo)圖作為可視化教學(xué)方法的觀點(diǎn)并付諸實(shí)踐。時(shí)至今日，國(guó)內(nèi)已有大量學(xué)者和教育工作者對(duì)思維導(dǎo)圖和概念圖作為知識(shí)可視化工具對(duì)高中生物教學(xué)提升做了大量實(shí)踐研究，并已有成效顯著的思維可視化課程基地投入使用。

三、高中生物教學(xué)采用思維可視化教學(xué)的可行性

在高中生物教學(xué)中應(yīng)用推廣思維可視化教學(xué)是否可行呢？以下將分析解答這個(gè)問題。

首先，高中學(xué)生完全能夠接受思維可視化教學(xué)。隨著知識(shí)儲(chǔ)備和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)增多，高中學(xué)生學(xué)的思維能力已經(jīng)得到了全面提升，發(fā)展進(jìn)入到策略思維階段，開始嘗試重構(gòu)、記憶和應(yīng)用知識(shí)。突出理解性記憶和結(jié)構(gòu)化思考的思維發(fā)展的思維可視化教學(xué)完全能夠被高中學(xué)生接受。

其次，思維可視化教學(xué)能夠提升高中生物教學(xué)效果和質(zhì)量。腦科學(xué)研究證實(shí)，人腦有通過(guò)視覺圖像高效接受知識(shí)的機(jī)制。心理學(xué)家Albert Mehrbian提出的7/38/55定律認(rèn)為主導(dǎo)信息傳遞效果的貢獻(xiàn)中，詞語(yǔ)占7%，有聲語(yǔ)言（包括副語(yǔ)言）占38%，而視覺獲得的體態(tài)語(yǔ)言占55%。另?yè)?jù)雙重編碼理論，通過(guò)視覺形式和語(yǔ)言形式同時(shí)呈現(xiàn)能夠增強(qiáng)信息的識(shí)別和記憶，知識(shí)可視化通過(guò)知識(shí)視覺表征輔助語(yǔ)言理解，降低了抽象知識(shí)的認(rèn)知負(fù)荷，提升了思維能力鍛煉。高中生物學(xué)課程知識(shí)內(nèi)容點(diǎn)多、面廣且復(fù)雜抽象的特點(diǎn)是無(wú)法改變的，但思維可視化教學(xué)特別適應(yīng)高中生物課程特點(diǎn)，能夠通過(guò)直觀地呈現(xiàn)知識(shí)以及知識(shí)間相互聯(lián)系，通過(guò)思維能力培養(yǎng)幫助學(xué)生構(gòu)建生物學(xué)學(xué)科知識(shí)體系，能夠顯著減負(fù)增效。

最后，符合課程標(biāo)準(zhǔn)全面發(fā)展學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的要求?？梢暬虒W(xué)通過(guò)高效的信息傳達(dá)、深度的閱讀理解和創(chuàng)新的思維發(fā)展促進(jìn)學(xué)生有效學(xué)習(xí)?？梢暬虒W(xué)能夠以直觀動(dòng)態(tài)的呈現(xiàn)抽象、生澀難懂的高中生物學(xué)知識(shí)內(nèi)容;能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)學(xué)生參與，實(shí)踐學(xué)生主體作用;結(jié)合問題引導(dǎo)、合作學(xué)習(xí)等可培養(yǎng)和提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。但是，可視化教學(xué)中可能會(huì)遭遇淺閱讀、 碎片化閱讀誤區(qū)的挑戰(zhàn)，會(huì)陷入畫圖浪費(fèi)時(shí)間、畫圖為了提高記憶、過(guò)分關(guān)注可視化等錯(cuò)誤意識(shí)。思維可視化教學(xué)強(qiáng)調(diào)思維發(fā)展，聚焦了思維作為學(xué)校教學(xué)的靶心，將學(xué)生思維能力培養(yǎng)作為教育核心任務(wù)，完全契合全面發(fā)展學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的要求。

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（作者單位：山東省華僑中學(xué)，山東 青島 266700）