基于思維可視化的初中生物教學策略

■福建省莆田市秀嶼區實驗中學 林 芳

隨著現代科技的發展，信息技術在教育領域得到了越來越廣泛的應用，為思維可視化教學提供了資源和設備上的支持。在這一背景下，“可視化”成為當前初中生物教學改革的一個重要趨勢。初中生物課程包含許多抽象、微觀的知識概念，如細菌、病毒、基因等，包括一些生物實驗的反應過程，學生很難用肉眼觀察，導致許多學生認為初中生物知識枯燥、難懂，學習起來比較吃力。思維可視化是一個系統性的概念，包含許多信息技術與工具，如思維導圖、流程圖以及視頻材料、模擬實驗等，教師可以將這些圖示技術融入課堂教學，將生物知識以直觀形象的方式呈現出來，將圖像、形狀、線條、文字等元素整合起來，幫助學生更好地理解生物概念，構建系統化的生物知識框架。

一、思維可視化教育理念簡析

“可視化”指的是把難以直接領會的抽象概念或復雜事物轉化成清晰直觀的圖形、圖像或其他視覺模型的方式。思維可視化指的是運用圖示工具和方法，將思維過程、思維結構、邏輯聯系等表達出來的過程。國外學者MartinJ.Eppler 提出，思維可視化作為一種圖示手段，具有建構和傳遞復雜知識或概念的功能。Dansereau 認為，可視化是通過自由畫圖展現思維過程的方式。我國關于“可視化”的研究最早由北京師范大學趙國慶博士于2005 年開展，他認為可視化的本質是將知識或思維轉化成顯性的、能夠作用于人的感官的知識制品。

自新課程標準推行以來，思維可視化在教育領域受到廣泛關注，指的不僅是相關技術與工具，也是一種教育理念。在傳統的初中生物教學中，知識探究與解決問題的思維過程是不可見的，教師和學生都比較關注最終的正確答案，對答案生成的思維過程重視度不高。在這種模式下，學生的思維難以獲得有效發展，掌握的是相對固化的感性經驗，一旦題目發生改變，便難以運用過去的學習經驗來解答。新課標不僅強調生物學科知識的傳授，更關注學生思維品質的提升。因此，初中生物教師要設法提高課堂教學效能，將課堂焦點從最終答案轉向思維過程，運用一定的技術和工具，將思維過程直觀清晰地呈現出來，便于學生理解、吸收和運用。

二、初中生物思維可視化教學原則

（一）展示與引導結合原則

基于思維可視化的初中生物教學內容豐富、課堂活動多樣，為生物課堂注入了新的活力，但是也對學生的認知思維水平提出了較高的要求。思維可視化工具能夠將生物知識的原理、實驗過程、問題解決思路等以直觀的方式呈現出來，相較于口頭講解的方式，學生更容易觀察和理解。但是在這一過程中，教師要充分發揮自身的引導作用，提高對課堂的調控能力，通過合理有序的提問、組織、討論等，幫助學生更好地理解課程內容。如果教師只注重展示，而沒有做好引導，學生在課堂上就如同走馬觀花，難以對圖示模型中的生物知識形成深刻的記憶。因此，教師不僅要適時展示圖示模型，還要引導學生積極投入學習活動，通過觀察、思考、分析、表達等多樣化的學習活動將圖示模型中的思維知識與思想方法內化于心。

（二）以學生為中心原則

在新課程標準改革的要求下，學生成為課堂的中心，教師要改變過去以自身講授為主的教學模式，關注學生的學習與成長，將學生的發展作為課堂活動設計的導向標。在思維可視化教學過程中，有的教師從自身角度出發來設計思維導圖或樹狀圖，然后在課堂上呈現出來，要求學生記憶或照著畫下來，學生仍然處于被動接受信息的狀態，他們的個體思維沒有得到充分激發。因此，初中生物教師要始終將學生放在教學的中心位置，在備課、授課的時候都要考慮學生當前的知識基礎和思維水平，確保思維可視化教學活動形式和資源符合學生的認知。同時，教師要為學生提供自主參與空間，例如，在教學《細胞的結構》時，教師可以先讓學生自主學習本課內容，梳理其中的知識點，以“細胞的結構”為主題畫出相應的思維導圖，然后與同學交換查看，相互學習，并根據同學的建議進一步優化思維導圖。在這一活動中，學生不僅熟悉了細胞的知識，而且提升了自主學習能力，掌握了思維可視化學習方法和技巧。

（三）應用適度性原則

在初中生物課堂中，思維可視化工具的應用要遵循適度性原則，教師可以根據課本知識合理選擇可視化的教學工具。但并非所有的生物課程內容都適合使用思維可視化教學模式，比如一些簡單的知識，教師通過口頭講解就能達成理想的效果，使用思維可視化工具反而會花費較多時間，造成教學資源浪費。同時，一堂課上的思維可視化資源不宜過多，適當運用一些思維導圖或樹狀圖，可以幫助學生更好地理解生物知識，但是如果課堂上圖示內容過多，反而會增加學生的記憶負擔，對課堂教學效果產生負面影響。此外，教師要注重課堂的互動性，包括師生互動、學生間的互動、學生與可視化資源的互動等，協調各種教學要素的關系，將思維可視化工具看作一種輔助性的教學資源。

三、初中生物思維可視化教學策略

（一）運用可視化工具，精心備課

備課是教學活動的第一環節，教師要認真做好備課工作，深入研讀新課程標準的相關要求，分析課本內容，確定學生在本課應當達成的目標。在初中生物教學中運用可視化工具有助于提升備課效率和質量，教師可以借助思維可視化工具，重新組織與表達課程標準與生物課本中的內容，形成新的知識框架，明確課堂教學流程。在可視化工具的選擇上，教師要綜合考慮教學內容、目標以及學生的認知特點，立足于現有的教學材料和軟硬件資源，分析本課教學的重難點。同時，教師可以利用可視化工具指導學生自主學習，提高學生課前預習效率，讓他們對將要學習的知識形成初步認識，為課堂學習做好準備。

例如，在教學《細胞各部分的功能》一課時，教師可以運用思維導圖備課，以本課題目“細胞各部分的功能”為中心詞，以“葉綠體、線粒體、細胞質、細胞核、細胞壁”作為一級分支，并在二級分支中填寫細胞各個部分的具體功能，如在“葉綠體”下的分支寫上“光合作用”，在“細胞質”下的分支寫上“物質交換”“物質轉運”等，將這些重要的知識點從繁雜的文字中提煉出來，匯總到思維導圖中。相較于文字羅列的形式，這種可視化的教學資源具有更強的直觀性，能夠讓學生快速了解細胞中每個部分的功能與作用，理解本課知識點之間的并列關系和層級關系，制作起來也比較節省時間，有助于提升教師備課質量和效率。

（二）運用可視化資源，高效教學

優質、豐富的資源是打造高效課堂的重要基礎。近年來，思維可視化教育理念被眾多教育者接受，學?；蚪逃块T并未配備這方面的教育資源，而是提供相關的工具和設備，所以思維可視化教學資源在很大程度上有賴于教師的自主開發。初中生物教師要根據教學內容與目標搜集相關的教學資源。隨著我國教育事業的發展，互聯網上積累了一些關于初中生物課程的可視化教學資源，但是由于各地各校的教學情況不同，這些資源可能無法充分滿足師生的需求，教師要對這些資源進行篩選和加工，必要時也可以自己制作。在思維可視化教學過程中，資源發揮著至關重要的作用，教師要提前準備相關的教學資源，并合理有序地運用到課堂教學中，才能最大限度地發揮可視化教學的優勢。

例如，在教學《種子萌發的過程》一課時，首先，教師可以在導入階段播放網絡視頻《一顆菜豆種子成長的全過程！》，讓學生快速了解菜豆種子從發芽到成長的過程，并提出問題：“植物從種子到幼苗的過程叫作什么？為什么一顆小小的種子能夠萌發、生長并開花結果？這個過程與什么要素有關？”直觀、動態的視頻素材能夠在短時間內傳達豐富的信息，有助于引發學生的感性認識。其次，教師可以利用投影儀展示菜豆種子的3D 模型，并運用旋轉、放大等功能讓學生從不同的角度觀察，引導他們說出種子各部分的名稱，并結合課本內容總結菜豆種子萌發的過程，即吸收水分—轉運營養物質—胚根發育成根—胚軸伸長—胚芽發育成莖和葉。最后，教師將種子萌發過程以時間軸圖的形式整理出來，如圖1 所示，供學生參考?？梢暬Y源既能夠將事物放大，也可以在短時間內展示生物長期的動態變化過程，教師要根據教學內容選擇恰當的可視化資源，從而豐富學生的認知體驗，打造精彩的生物課堂。

圖1

（三）運用流程圖，梳理實驗過程

實驗是生物學的重要基礎，在初中生物課程中占據著重要位置。但是對于許多教師和學生來說，實驗是生物教學中的一個難點。初中生物實驗類型多種多樣，有調查實驗、操作實驗、探究實驗等，不同實驗內容、步驟和方法也存在差異。在傳統的教學模式中，教師大多會采用講解和板書的教學方式梳理生物實驗過程，并說明其中的知識點和注意事項，學生對生物實驗的了解不夠全面，難以將課本上的理論知識與復雜的實驗操作過程結合起來。另外，在生物實驗活動中，學生往往對實踐操作比較感興趣，實驗結束后未及時整理相關的生物知識，導致生物實驗教學沒有得到理想的效果。對此，教師可以將流程圖融入生物實驗教學過程，用圖文結合的方式引導學生探究生物實驗操作過程，并分析各個環節中包含的知識點，讓學生在實踐操作的過程中牢固地掌握相關生物知識。

例如，在教學《走進生物實驗室》一課的時候，顯微鏡的使用是重點內容之一，教師可以帶領學生走進實驗室，首先，出示相關流程圖，讓學生了解使用顯微鏡的基本步驟：取鏡與安放—對光—調焦與觀察—收鏡與整理，并演示顯微鏡的使用方法，然后讓學生以小組為單位進行操作，在手、腦、眼并用的過程中，掌握顯微鏡的操作方法。其次，實驗活動結束后，教師可以讓學生結合課本內容和自己的體驗對流程圖進行補充，比如“取鏡”環節包含“托、握、偏左”等操作要點，“對光”環節包括“遮光器、轉換器、反光器”等部件的使用方法和功能。利用流程圖講解顯微鏡的使用步驟，可以直觀有序地呈現實驗活動的整體框架，突出操作要點，學生能夠輕松地理解相關知識，對實驗操作的全過程形成整體認知。

又如，在“探究螞蟻食性”實驗中，教師可以梳理出探究實驗的基本步驟：確定研究的問題—作出假設—制定并實施方案—觀察現象—得出結論，并以流程圖的形式呈現出來，然后圍繞“螞蟻食性”探究主題，與學生共同討論做實驗的方法，詳細規劃每個環節的學習任務。教師運用流程圖梳理生物實驗過程既能夠深化學生對實驗方法和實驗步驟的認識，也能增強實驗活動的嚴密性，確保生物實驗科學有序地開展，提升生物實驗教學效率。

（四）運用圖示支架，整合總結知識

初中生物課程的知識點十分豐富，學生在學習過程中容易出現記混、記錯、遺漏等情況。許多教師會將每個單元的知識點一個一個地羅列出來，并讓學生整理成筆記，但面對密密麻麻的文字，學生記憶起來比較費力，同時，這種筆記難以體現生物知識之間的聯系。對此，教師可以運用圖示支架，引導學生及時整合每個單元的知識點，繪制相應的思維導圖，將單元中的知識凝縮到一張圖中，不僅簡潔明了、直觀清晰，而且能夠體現生物知識之間的邏輯關系，讓學生明白每部分知識與單元主題之間的內在關聯，學會綜合運用所學的生物知識來分析現象、解決問題，借助圖示支架構建完善的單元知識體系。此外，學生可以根據自己的個性喜好自由選擇思維導圖的色彩、形狀、線條等，繪制符合自己審美觀的單元知識思維導圖。

四、結語

綜上所述，基于思維可視化的初中生物教學具有形象、直觀、生動的特點，能夠幫助學生更輕松地掌握課本知識，引導學生觀察、思考、提煉、總結，將零散的知識點串聯起來，形成鏈條狀或網狀的知識結構，從而形成更深刻的記憶。生物教師可以圍繞思維可視化的基本理念，積極開發相關的教學資源，探索更科學的教學方式，將可視化工具應用到備課、授課、復習等環節中，將生物知識以形象直觀的方式呈現出來，激發學生對生物學科的學習興趣。同時，初中生物教師可以引導學生借助可視化工具來探究生物知識，開展實驗活動，總結所學內容，以提高學生的自主學習能力，不斷提升學生的生物素養。