可視化思維下的高中生物教學探究

龍華

摘 要：可視化思維是一種通過圖像、圖形和表格等形式來呈現思維過程的一種方法，這一概念的提出對于學生自主學習、主動探究思維的培養具有積極作用。文章基于可視化思維概念，從構建可視化課堂、設計可視化實驗、培養可視化習慣、強化可視化交流、利用可視化手段模擬教學情境五個方面著手探究了高中生物教學中應用可視化思維的有效途徑，并分析了可視化思維在高中生物教學中應用的重要性，旨在為高中生物教學提供一些可供參考的教學建議。

關鍵詞：可視化思維；高中生物；教育教學

隨著教育改革的深入，教學方法得到了不斷的豐富和發展，尤其是在高中階段，可視化思維在高中生物教學中有著廣泛的應用空間。它可以幫助學生更好地理解高中生物學知識，提高學習效率。因此，本文從以下幾個方面論述了可視化思維下的高中生物教學：一是樹立可視化思維理念；二是尋找合適的可視化思維方式；三是確立可視化思維在高中生物教學中應用的必要性；四是運用可視化思維方法促進學生綜合能力的提高；五是采用多樣的教學評價方式[1]。希望通過本文的分析，可以為可視化思維在高中生物教學中的應用提供理論指導。

一、樹立可視化思維理念

所謂可視化思維理念，是指利用視覺思維方式進行知識理解的教學思想和教學觀念?？梢暬季S理念的產生主要有兩個方面的原因：一是由于科技發展，多媒體技術在教學中得到了廣泛的應用；二是由于新課程改革不斷深入，學生對于課堂教學有著更高的要求。在高中生物教學中，可視化思維可以用來培養學生的主動探究精神和創新精神。因此，教師在進行生物教學時，要積極運用多媒體技術和網絡信息資源，有效進行生物學知識的理解和傳授。教師要引導學生樹立可視化思維理念，利用視覺思維方式將抽象的生物學知識轉變為具體生動、形象直觀的知識?？梢暬季S理念要求教師不僅要注重學生的生物學基礎知識和基本技能，還要加強對學生在思維能力、表達能力和應用能力等方面的培養。

例如：在學習“生物的遺傳變異”時，可以利用可視化的方式將生物課本上復雜、抽象的生物學知識轉換成生動直觀的圖片，激發學生的學習興趣和探索精神。運用可視化思維還可以培養學生良好的觀察習慣，在觀察事物時，利用可視化思維對事物進行抽象和概括，從而能夠準確地判斷事物發展趨勢。此外，運用可視化思維還可以提高學生主動獲取知識、解決問題的能力。

二、尋找合適的可視化思維方式

高中生物學課程是一門基礎學科，也是學生學習生物知識的途徑，這就要求教師在教學過程中，能夠準確把握住教學方向，選擇合適的可視化思維方式進行教學。根據高中生的學習情況來看，他們大都是學習能力比較強的學生，也是較早接觸到信息技術的群體，因此教師在教學過程中應當引導學生熟練使用信息技術來學習生物知識[2]。由于高中生能夠熟練運用信息技術進行學習和思考，他們能夠接受更多的新事物并以此為基礎建立起自己對生物知識的認知體系，這就要求教師在教學過程中，要善于挖掘新知識與舊知識之間的聯系，為學生提供學習的平臺。同時教師也應該發揮自身優勢，結合可視化思維方式開發新教材和新資源。例如，生物教材中有許多與生活相關的圖片和故事情節，教師可以利用這些圖片和故事情節來豐富課堂教學內容，為學生提供更多接觸新知識的機會，我們可從以下幾個方面入手。

（一）構建可視化課堂

在高中生物教學過程中，教師可借助可視化思維引導學生運用概念圖、流程圖等形式來進行思考，從而構建可視化課堂。

例如：在學習“細胞的能量供應和利用”這一內容時，教師可借助流程圖、示意圖等形式來呈現能量流動的過程。在這一教學活動中，教師引導學生充分利用思維導圖，圍繞“細胞的能量供應和利用”這一核心概念展開思考，進而建立起細胞的能量供應和利用的概念圖。在這一過程中，教師要引導學生將細胞的能量供應和利用過程中能量流動的特點進行提煉和總結。教師在對學生進行引導時，可借助流程圖、示意圖等形式來呈現出整個知識脈絡。在對概念圖進行講解時，教師可以引導學生運用可視化思維來對概念進行理解。通過概念圖以及流程圖的構建，學生能夠及時地掌握本節課程中所涉及的重點和難點，提高課堂學習效率。

（二）設計可視化實驗

高中生物教學中，實驗是一項十分重要的內容，如何使學生能夠清晰地認識實驗過程中所要解決的問題以及實驗現象與結果之間的關系，是進行可視化實驗設計需要關注的問題?？梢暬瘜嶒炘O計并不是簡單地對實驗過程進行圖文轉換，而是對實驗進行可視化處理，這種處理過程是學生積極參與，并運用所學知識解決問題的重要體現。

例如：在《探究植物細胞的吸水和失水》一節教學中，教師可以通過演示實驗和學生分組實驗兩種方式對植物細胞吸水和失水這一過程進行可視化處理。學生在觀察植物細胞吸水和失水現象時，要充分運用可視化思維對其進行觀察、分析，從而加深對這一過程的理解。教師可以將植物細胞吸水和失水過程中的圖片、動圖在課堂上展示給學生看，讓學生清晰直觀地看到現象與結果之間的聯系。以《DNA是主要的遺傳物質》這一課為例，在開始時教師可以向學生提出這樣幾個問題：我們所學到或了解到的遺傳物質都有哪些？它們都是如何分布的？并要求學生根據這些問題進行作答以及構建思維導圖。學生可以根據自己所掌握的知識和自己的探索得出問題的答案，之后，教師通過可視化實驗向學生展示出來，通過這個實驗的展示不僅能夠吸引學生的注意力，使學生將更多的注意力集中在對實驗的分析及實驗方案的擬寫上，而且可視化技術的應用能使學生清楚地看到實驗探究的主體與方向，進一步簡化了學生實驗探究的難度[3]。通過教師的引導和鼓勵，學生也能夠更加主動地參與到可視化實驗設計過程中來，并從實驗中獲取信息，將其進行自我轉化，這樣一來對于知識的掌握會更加深入。

（三）培養可視化習慣

高中生物教師要不斷培養學生可視化習慣，使學生掌握運用可視化思維進行生物學習的方法。具體而言，教師可以通過以下途徑來實現：首先，將生物實驗課和學科教學內容有機結合起來，在教學活動中把可視化知識融入學生的日常生活中，讓學生在生活實踐中運用可視化思維思考問題。其次，教師可以通過網絡資源來擴展學生的可視化思維空間。教師要及時獲取國內外最新的生物學研究成果，及時更新自己的可視化知識庫。此外，教師可以把可視化思維融入日常教學工作中，如：培養學生將課本中獲得的知識進行整理、歸納、總結等，然后通過思維導圖的方式把知識體系呈現出來，這樣就可以更加直觀清晰地把握重點內容以及難點內容。最后，養成良好的閱讀習慣。要多讀多積累，并學會舉一反三。在課堂教學中設計可視化問題、提出可視化思考方向、創建可視化課堂氛圍等，使學生在潛移默化中形成運用可視化思維思考問題的良好習慣。

（四）強化可視化交流

在高中生物教學中應用可視化思維，能夠進一步實現知識的有效傳輸與交流。知識的可視化，是教師根據教學內容，將學生理解掌握的知識進行分類、整理、整合，以圖文、圖表等形式呈現給學生。而知識的可視化交流是指學生之間或學生與教師之間的相互交流，而這種交流一方面可以將學生掌握不牢的知識點進行強化學習；另一方面，還能將新舊知識間的內在聯系進行有效構建。例如：教師在對新授知識進行講解時，如果只講述其中一個知識點，學生只能進行機械記憶。若在教學中引入可視化思維方法，就可以通過圖形、表格等形式將新舊知識聯系起來，使其形成完整知識體系。因此，教師在日常教學中要不斷強化可視化思維意識。例如：可利用電子白板、多媒體設備等創設可視化教學情境；利用多媒體技術展示實驗操作步驟，讓學生參與實驗探究；進行組織討論等方法，這些都可以激發出學生的興趣和積極性，積極提高課堂的效率。在展示教材中的重要概念、規律以及重要原理結論等知識內容，可以通過運用圖片或者短視頻的方式進行展示，比如“基因工程”“細胞凋亡”“細胞的增殖”等一些比較抽象的難以理解的知識點便可以借助圖片等方式進行講解說明，更能促進學生理解和掌握相關概念，還可以增強學生感性認識，以便更好地促進學生對知識的有效理解和掌握。

（五）利用可視化手段模擬教學情境

利用可視化思維模擬教學情境，可以幫助學生理解并掌握知識。在教學過程中，教師可以利用可視化手段對教學內容進行模擬，通過圖像和動畫的方式直觀展示內容。比如：在學習細胞增殖這部分內容時，可以利用動畫和視頻等手段模擬細胞分裂的過程。再如：在學習DNA分子這部分內容時，可以利用動態變化的圖片來展示DNA分子的復制和轉錄過程。這樣不僅可以增強學生對知識的理解，還可以有效提高學生對知識的記憶效果。

另外，在高中生物教學過程中運用可視化思維可以有效提高學生的綜合能力。例如：在學習“生物技術與實踐”這一內容時，可以利用可視化思維把該章節相關內容和生活實際相結合。這樣不僅能讓學生更好地掌握相關知識和技能，還能讓學生意識到學習生物技術的重要性?？傊?，可視化思維在高中生物教學中有著很大的應用空間，對提高學生的綜合能力有著重要作用。

三、確立可視化思維在高中生物教學中應用的必要性

高中生物學科作為一門相對抽象的學科，其知識體系較復雜，學生在學習過程中難免會遇到困難。教師在課堂教學過程中要不斷強化學生的思維能力，可通過引導學生運用可視化思維方式來解決這一難題。此外，從教學實踐來看，目前我國高中生物課程內容較為抽象，導致學生對生物知識的理解和掌握不夠深入，難以真正掌握相關生物知識。在高中生物課堂教學中應用可視化思維，可以幫助學生在頭腦中構建生物學知識框架，為其后續學習奠定基礎。除此之外，將可視化思維應用于高中生物教學過程中還能夠有效激發學生的學習興趣和主動性，在教師的引導下深入理解和掌握知識內容。因此，在高中生物教學中應用可視化思維是有其必要性的。

四、運用可視化思維方法促進學生綜合能力的提高

在高中階段，學生綜合能力的培養和提高，不僅是當前教育的目標，也是學生未來發展的前提?？梢暬季S在高中生物教學中的應用，不僅有利于培養學生的綜合能力，還可以幫助學生更好地掌握知識。此外，還可以提高學生對知識的理解能力、分析能力和綜合運用能力。因此，在高中生物教學中合理應用可視化思維，不僅可以提高高中生物課堂教學效率和質量，還可以促進學生綜合素質的提升[4]。教師應根據實際情況將可視化思維應用到高中生物教學中，這樣不僅有助于提高課堂教學效率和質量，而且有助于培養學生的綜合能力。此外，教師應合理利用可視化思維來引導學生形成科學思維習慣。只有這樣，才能培養出更多優秀、全面、綜合的人才。教師可以嘗試將視頻、動畫、圖片等素材進行組合應用。通過制作微課和微視頻來模擬課堂情境，讓學生在觀看過程中產生一種身臨其境的感受，從而更好地去理解知識點。例如：“細胞呼吸作用與光合作用的區別”“植物生長激素的發現過程”等知識點的講解時便可采用“視頻+動畫”的形式進行講解，采用新穎技術展示不僅激發學生的興趣，還可以讓他們更直觀地了解到知識的內涵和意義。

五、采用多樣的教學評價方式

評價的方式、方法影響著學生學習的興趣，以及教師教學的效率?？梢暬季S可以采用多樣化的評價方式，激發學生對生物知識的興趣，讓學生在學習過程中保持積極的情緒。比如：可以采用課堂展示、操作展示等形式來進行評價，讓學生在展示中提升綜合能力；也可以采用知識測試的方式對學生進行評價，讓學生通過測試更好地理解知識。比如在課堂上當學生在討論時候，如果提出來的問題有難度或者沒有答案時，教師要耐心地給予引導；當在小組內進行合作學習時遇到了困難，教師應及時給予鼓勵幫助等?？傊?，教師要不斷提高可視化思維在高中生物教學中的應用效果，要在教學實踐中不斷地探索和發現合適的可視化思維方式，還要結合高中生物課程標準和教學要求，讓學生在實踐中形成科學合理的可視化思維方

式[5]。此外，教師還要關注教學評價方式的多樣化，要多元化、多角度、全方位進行評價。隨著時代的進步和發展，教師要不斷完善可視化思維方式在生物教學中的應用效果。只有這樣，才能幫助學生形成良好的思維模式。

結束語

綜上所述，在高中生物教學中應用可視化思維，其目的不僅在于培養學生的創新思維，更是為了讓學生在學習中自主思考、主動探究，從而提升學生的生物學科核心素養。因此，教師在教學中要堅持以生為本的原則，利用多樣化的教學手段來引導學生學會自主學習、主動探究。教師要通過構建可視化課堂、設計可視化實驗、培養可視化習慣和強化可視化交流等方式來強化高中生物教學中可視化思維的應用，以使學生在學習過程中能夠更加注重理解和探索生命現象背后的規律，進而提升生物學科核心素養。

參考文獻

[1]張海軍.高中生物實驗思維可視化的研究[J].成才之路，2018（30）：24.

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[4]劉裕彬.應用思維可視化技術提高生物教學有效性[J].名師在線，2018（18）：36-37.

[5]黎小娟.思維導圖在高中生物教學設計中應用的探討[J].課程教育研究，2012（12）：88-89.