多重表征理論視野下實現(xiàn)高中生物深度學習的策略探究

楊金陽

一、 引言

隨著新課程改革的不斷深入推進和落實，以多重表征作用于高中生物教學為目的的學科整合與課程改革，成為生物教育教學所追求的主要目標。但是，在高中生物課堂中，由于存在學科間、班級間和學生間差異較大的問題，使得傳統(tǒng)“單一式”教學難以適應新形勢下高中生物教育教學要求。因此，在新課改實踐中應充分發(fā)揮多重表征作用于高中生物教學優(yōu)勢，使課堂教學真正實現(xiàn)多維、動態(tài)、開放與創(chuàng)新。

二、 關于多重表征理論

從字面上看，“表征”即指“表現(xiàn)出來的特征”；從心理學上看，“表征”表示的是“知識、信息在個體心理的反映和存在方式”。根據(jù)心理學研究成果，表征包括圖式、心象、認知地圖和心理語言四種類型。信息加工理論研究者提出，人們在接觸和接收到外部信息后，會將信息進行編碼，轉化為適合大腦存儲的方式，以表征的形式存于大腦之中。換句話說，表征也就是人腦對客觀世界信息的一種概括反映，是對概念的認知表現(xiàn)方式。

人腦對客觀世界進行概括反映后，形成概念。對同一個概念的外顯表征，可能是多樣的，比如對某一生物特征的概念，人們可以用語言來表征，也可以用圖像來表征，可以從宏觀角度表征，也可以從微觀角度表征。如果不同形式的表征具有層次關系，就形成“多重表征”現(xiàn)象。換句話說，“多重表征”就是指人們“運用兩種或兩種以上的外顯表現(xiàn)方式有層次地顯示同一概念”而形成的多層級多元化的表征，也稱“多元表征”。這是人腦的一種思維方式，有助于人們學習和理解相對復雜的概念。但人類并非天然就有多重表征思維方式，這是一種需要訓練才能得到發(fā)展的思維方式，可以說是一種思維能力。

三、 多重表征理論用于高中生物教學的價值

高中生物學科包含不少復雜的概念，對這些概念，可以從宏觀、微觀兩大視角，也可以從外部和內部兩個角度，還可以從與人類的關系等角度，進行認識、分析和建構。當學生多層次、多角度地對相關生物概念進行表征時，就可以實現(xiàn)對概念的有效理解和對知識的有效建構。這對學生合理快速地建構概念體系以及相應的生物學知識體系有積極的促進作用，進而有利于學生較好地進行高中生物深度學習。

四、 多重表征理論作用于高中生物教學的前提條件

(一)以教材為基礎，構建知識體系

多重表征作用于高中生物教學，首先是指以教材為基礎，對其進行有效而準確的多重表征作用。在傳統(tǒng)的生物教材中，知識體系相對單一、內容相對陳舊，無法滿足新課改對學科核心素養(yǎng)的要求；而基于情境創(chuàng)設的多重表征作用于高中生物教學不僅能夠有效地幫助學生構建起知識體系，更能夠讓學生從宏觀上掌握學科核心知識。如在《遺傳規(guī)律》教學中，通過分析教材、學生與教師之間、生物與非生物環(huán)境之間等多重表征體系的存在情況發(fā)現(xiàn)：①由于教學內容多且復雜，教材章節(jié)設置分散；②教師授課經驗不足和不能進行系統(tǒng)性講解；③重難點部分沒有突出；④學生無法理解。在這種情況下，多重表征作用于高中生物教學中能夠有效地幫助教師構建起知識體系。

第一，通過對教材中的各個知識點進行有效的組合，可以幫助教師快速、準確地將教學內容聯(lián)系起來，使教學內容在整體上形成一個完整的體系。比如，在教學《遺傳的分子基礎》時，教師在對這一節(jié)課進行講授時需要將學生熟悉的知識體系中的各個知識點和非生物環(huán)境知識相結合。通過教師對教材中的內容進行講解，再從非生物環(huán)境以及細胞和生物體等角度將各章節(jié)知識體系中相關知識點相結合，從而形成了一個完整的“遺傳”知識體系。在教學《光合作用和呼吸作用》時，可以將光合作用的過程和結果進行組合。例如，在對光合產物的分配情況進行講解時，可以用綠色植物通過光進行光合作用、通過呼吸作用獲取能量、通過光進行呼吸作用。再結合學生對光合作用過程中各種現(xiàn)象和結果的了解，以及所學過知識來進行分析，就會比較容易掌握光合產物的分配情況。第二，通過基于學生和教師之間的多重表征構建起知識體系，也能夠幫助學生從宏觀上掌握學科核心知識，更能有效地提高學生在生物學習中對問題解決能力以及科學思維方法培養(yǎng)能力。比如，在《人類基因組計劃》教學中，就可以通過學生和教師之間的多重表征來幫助學生理解學科核心知識，如人類基因組計劃研究的目的是什么？為什么要做這個研究？教師通過基于多重表征的課堂教學能夠有效地對學生進行科學思維能力培養(yǎng)，讓學生能夠掌握學科核心知識及關鍵能力。再如在《動物與環(huán)境》教學中，為了讓學生對基因的產生、遺傳、變異和表達等核心知識進行掌握，可以利用情境創(chuàng)設來為學生創(chuàng)設探究動物與環(huán)境關系的問題情境和實驗情境，讓學生能夠從宏觀上掌握知識體系。又如在《結構與功能》教學中，可以通過對核心概念——基因、線粒體功能、葉綠體功能等進行理解和分析來幫助學生理解結構與功能之間的關系并掌握知識體系。通過以上內容的學習也就更能幫助同學們在學習高中生物中形成科學思維方法，掌握生物學核心知識。

(二)聯(lián)系生活實際，激發(fā)學習興趣

教師在教學過程中，應充分利用生物教材內容，結合生活實際創(chuàng)設問題情境，使學生產生濃厚的學習興趣。同時教師要注意結合不同層次學生的實際情況，選擇恰當?shù)姆绞竭M行組織。例如，在《生物體的生命活動》一課中，教師在講授到有氧呼吸時應采用以下兩種方式：①創(chuàng)設情境；②引導學生進行思考：如何進行有氧呼吸？首先，教師可以通過創(chuàng)設問題情境激發(fā)學習興趣，并引導學生分析生活中存在的問題和現(xiàn)象。其次，教師可以采用“設問”來引導學生展開思考。在“生態(tài)系統(tǒng)是怎樣維持生態(tài)平衡”一課中，教師可以通過創(chuàng)設情境引出“地球上所有的生物都是人類的朋友，請大家來保護我們共同的家園吧”。這樣不但培養(yǎng)了學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力；而且使學生認識到保護環(huán)境有利于人類生存及發(fā)展。以上兩種教學方式均以學習興趣為導向，但后者對學生能力培養(yǎng)更有意義。例如，在講解“生命活動原理及其應用”一課中可以創(chuàng)設情境：“我有一個夢想：在生命科學領域成為一流的科學家。”這種提問式學習有助于提高學生學習的主動性與積極性，有利于培養(yǎng)學生學習興趣、探究能力和實踐意識；也可以使教師及時了解到學生所學內容中存在的不足、需要解決之處和未理解之處等問題；同時也為教師組織教學活動提供了新思路和新方法；另外，還有利于調動課堂氣氛、激發(fā)學生的學習興趣、提高教學效果及優(yōu)化教學過程。

(三)注重學習方法指導，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

創(chuàng)新能力是指個體從事有目的的、創(chuàng)造性的活動時，表現(xiàn)出來的創(chuàng)造思維能力。在高中生物教學中，教師應重視對學生學習方法的指導，培養(yǎng)學生正確地分析問題、解決問題的能力和創(chuàng)新意識。在教學實踐中，教師要幫助學生養(yǎng)成良好的學習習慣，如正確聽課、做筆記、及時復習、獨立思考等。教師在講解新課內容時要注重對學習方法和思維品質等方面的培養(yǎng)：要注重對學生進行學習習慣的培養(yǎng)，如：認真做好課前預習和課后復習等；還要注重對學生進行學習方法指導，包括學會自主學習、培養(yǎng)科學思維方式、學會自學等。另外，由于高中生物教材編排上都是按照章節(jié)順序安排內容的，而各章節(jié)之間又存在著一定聯(lián)系。教師要注意引導學生進行知識歸納整理和知識體系構建，并引導學生運用已有知識解決新問題。

(四)利用多媒體技術和網(wǎng)絡資源實現(xiàn)多重表征功能

網(wǎng)絡資源的開放性和互動性使得人們在網(wǎng)絡上可以隨意搜索和學習所需知識，并能及時與他人進行交流與討論。因此，教師在利用多媒體技術組織教學時，可以根據(jù)不同的教學內容設計制作相應的多媒體課件，同時也可以通過網(wǎng)絡資源豐富課堂教學內容。例如在講授《人體結構》一節(jié)時，利用多媒體技術和網(wǎng)絡資源可以通過不同的表現(xiàn)形式呈現(xiàn)人體各個部位的結構與功能。首先通過直觀圖進行呈現(xiàn)，包括皮膚、骨骼、肌肉和各種臟器；然后再利用文字、圖片等方式展示各個器官的功能；最后通過視頻形式展示各個器官的形態(tài)變化以及不同部位的生理功能。教師在組織課堂教學時可采用這種形式，利用多媒體技術和網(wǎng)絡資源使生物課程內容更直觀地呈現(xiàn)給學生。

五、 多重表征作用于高中生物教學的策略探究

(一)利用多重表征，促進概念的生成

概念是學科學習的基礎，是學生對生物知識理解和認識的前提和基礎，也是學生解決問題的關鍵。生物概念涉及很多領域，而高中生物是一門基礎學科。教師在教學中，要引導學生在理解概念的基礎上學習新知識，而傳統(tǒng)的概念教學模式容易使學生死記硬背概念和內容，不利于學生對知識的理解和掌握。因此，教師要轉變傳統(tǒng)單一講解的教學方式，靈活運用多重表征策略來幫助學生對知識點進行理解學習。

例如在學習《光合作用》時，教師可以采用以下教學模式進行教學：首先引導學生通過實驗探究光合作用的過程，從實驗結果中總結出光合作用有兩種類型。然后指導學生以此為基礎結合自己的生活經歷和實際問題展開探究活動：首先讓學生自主設計實驗進行驗證；然后讓不同層次的學生參與討論交流。在這個過程中，教師不能把自己擺在一個高高在上的位置。要讓學習水平較低、接受能力較差的孩子參與進來；讓中等水平、有一定能力的孩子參與進來；把那些動手能力較強、合作意識較強、能夠積極思考問題的孩子邀請入課堂與同學們一起探究學習。通過這種方式培養(yǎng)他們主動思考和提出問題等能力。在這個過程中，調動了學生的學習熱情，而且也使其理解了光合作用這一概念。高中生物教材中關于光合作用有很多相關概念：光合作用既可以發(fā)生在無光環(huán)境下，也可以發(fā)生在有光環(huán)境下；植物是通過葉片進行光合作用的；葉綠素、葉綠體等都是光合色素，所以我們把這種情況叫作“無光條件下的光合作用”。我們的教材中對這些概念都有介紹，但是沒有系統(tǒng)地總結出來。因此，為了讓我們更好地理解這些概念，又能讓我們將知識點融會貫通起來，教師可以利用多重表征策略來幫助學生更加形象生動地理解這些知識點。

(二)利用多重表征，培養(yǎng)科學思維

傳統(tǒng)教學中，教師主要通過講授、分析問題和解決問題來培養(yǎng)學生的科學思維，但這一過程往往會出現(xiàn)大量的知識點和信息，很難讓學生真正理解。多重表征是指在對問題進行分析后，通過表征形式來構建新知識的過程。例如：《蛋白質的合成》一節(jié)內容主要是介紹了蛋白質分子間及分子內的相互作用、反應過程等相關知識。這就需要教師通過多重表征將學生所學的內容以具體情境為基礎，引導學生從實際生活出發(fā)來學習生物知識，而不是單純將知識簡單地填鴨式教學。因此在學習這一節(jié)內容時，教師可以利用多重表征對知識點進行教學。比如：在講解“酶的應用”這一教學主題時，老師可以結合具體情境將課本中介紹的“蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等”都呈現(xiàn)給學生進行學習。

第一，嘗試問題驅動，促進思維發(fā)展。問題驅動是指教師通過設置一個簡單的問題，引導學生對問題進行分析，然后在學生腦海中構建出相關的表征。例如：在講解“蛋白質類”這一節(jié)內容時，教師可以以蛋白質在生物體內的作用以及蛋白質的組成等方面的知識為基礎，通過問題驅動的方式引導學生對其進行分析、探究。當學生從教材中找到相應知識點后，教師就可以以該知識點為中心提出相關問題，例如：“高中生物中‘蛋白質’的組成”“蛋白質與環(huán)境有什么關系？”“哪些因素影響著蛋白質合成？”等。在對這些問題進行分析后，教師就可以通過多重表征幫助學生構建有關的知識體系。第二，嘗試情境引入，啟發(fā)思維發(fā)散。通過“情境引入”來激發(fā)學生對學習內容的好奇心，并啟發(fā)其發(fā)散思維，啟發(fā)學生對知識的記憶和理解。教師結合教學內容將抽象知識具體化，有利于提升學生思維發(fā)散的能力，從而讓學生更好地掌握學習內容。

(三)利用多重表征，培養(yǎng)科學探究能力

高中生物的教學內容涉及生物科學知識，教師可以利用多重表征方式幫助學生深入理解知識，使學習過程更加生動有趣，同時學生也能通過多種方式進行探究，從而實現(xiàn)學生對知識的理解和掌握，培養(yǎng)學生科學探究能力。在高中生物課堂上，教師要合理運用多重表征策略，通過設置合理情境引導學生主動參與到學習過程中。

例如：在“植物的根和莖”一課學習完之后，教師可以讓大家思考這樣一個問題：如果我們把植物的根和莖砍下來并分別保存起來會怎么樣？這個過程中有哪些現(xiàn)象是與植物根系有關的？通過設置這樣一個問題引導學生思考、探究，不僅激發(fā)了學生的探究興趣，而且也提升了學生的科學探究能力。教師在教學過程中要多創(chuàng)設情境幫助學生理解和掌握知識，只有這樣才能讓學生真正從生活實踐中學會獨立思考、主動探究，并在不斷實踐中鍛煉自己、發(fā)展自己。

(四)利用多重表征，總結知識要點

教師在講授完知識要點后，可以讓學生進行知識歸納總結，這也是一種幫助學生梳理知識點的好方法。例如在講授“基因工程”的內容時，教師可以引導學生將相關知識進行歸納總結。如：“本節(jié)課我們學習了基因工程的概念、原理和方法”等內容。為了幫助學生更好地總結學習要點，可以引導學生對課本進行回顧，然后讓每個學生用表格形式進行歸納。在進行上述歸納總結時，教師不要單純地讓學生記下知識點，而是讓他們結合課本分析知識點并找出其與實際生活間的聯(lián)系，從而達到幫助學生總結知識要點的目的。

六、 結語

我國新課程標準明確提出：在新課標的指導下，培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，即對學生有理想、信念、道德品質等方面的要求。而要達到這些目標，教師要不斷提高自身的教學能力，將知識融入情境中讓學生體驗學習過程。在高中生物教學中，要根據(jù)學科特點合理運用多重表征策略，促進學生對高中生物概念以及概念間的關系實現(xiàn)良好的深入理解，進而建構起相應的概念體系和知識系統(tǒng)，實現(xiàn)對高中生物知識的深度學習，幫助學生全面發(fā)展和提升高中生物核心素養(yǎng)。