初中生物核心知識可視化的深度學習

陳婷婷 張永炳

【摘要】新課標倡導教學過程重實踐，通過有趣的生物小實驗設計、生物模型制作和手繪生物圖等學生活動設計，培養學生跨學科實踐的能力，使學習的過程體現知識聯結、思維生成和遷移應用，實現指向深度學習的思維可視化，激發學生的學習興趣，促進學生的理解記憶，發展學生的核心素養。

【關鍵詞】學習活動設計；知識可視化；深度學習

鳥的相關知識在人教版初中生物八年級上冊中多次出現，并且抽象復雜，如“鳥”是第一章第六節的內容，盡管學生對鳥有一定的前科學概念，但對于鳥特有的呼吸方式—雙重呼吸的實質并不理解；結合“動物的運動”中以雞翅為例，以優化實驗—肌肉的附著情況和運動的產生，突破了重難點。以鳥為中心，運用生物小實驗設計、生物模型制作和手繪生物圖可視化法，通過學生主動參與，把本冊書中瑣碎的與鳥相關的知識點串聯起來，通過“學—做—評”三環節，實現知識的深度學習。

一、優化小實驗設計之“鼓動氣囊”

將學生分成3～5人一組，購家鴿，觀外形（尤其是胸部），捏胸肌。切開胸肌和胸骨，測量胸肌厚度，暴露內臟器官，取一支吸管插入氣管向內吹氣，觀察現象（注：吹氣后，小心剝開貼覆在氣囊上的內臟器官，效果更顯著）。

實驗觀察后，理解“氣體交換”中的交換是基于兩個結構間的兩種物質進行的，即清晰可見的紅色的肺部是肺和血液兩者之間進行氣體交換，進而明白透明（非紅色）的氣囊不是氣體交換的場所，在視覺沖擊、獨立思考和判斷下更容易幫助學生銘記重難考點“氣囊不是氣體交換的場所”，引領學生形成結構與功能相適應的生命觀念，引導學生巧用中文漢字字義輔助理解記憶生物核心知識。

優化小實驗之“鼓動氣囊”的整個實驗設計注重培養學生的探索精神，通過“學”“做”解剖鴿子和吸管吹氣讓學生親眼見證有趣的生物現象，在每屆學生上交的實驗視頻作業中，當他們看到鼓動起的氣囊時發自內心的驚嘆聲并“評”說具體結構與功能，讓筆者感受到了學生學習生物的愉快感、成就感、歸屬感，通過“評”總結實驗相關知識點，學生認識了生命現象和揭示了生命規律，在“學—做—評”三環節中由淺入深地體現了知識聯結、思維生成和遷移應用。探究實踐使生物核心知識可視化，鍛煉了學生動手能力和觀察能力。

二、優化小實驗設計之“舞動雞翅”

優化環節（一）：觀察雞翅、舞動雞翅。

4人一組，撕開雞翅皮，觀察雞中翅上一塊肌肉與雞尖的附著情況；尋找各塊肌肉，探索各種舞動雞翅的方法：

1.利用雞中翅的肌肉可以讓雞尖向你招手舞動。

2.利用雞中翅的兩組肌肉可以讓雞尖和雞翅根來回折疊舞動。

3.利用拇指推動按壓雞翅根的肌肉可以讓雞中翅和雞尖出現大幅度的搖擺舞動。

然后剪斷連接雞中翅和雞翅根的肌腱觀察關節囊，剪掉關節囊觀察關節頭、關節窩和關節腔，剪開雞中翅的一根長骨觀察內部了解長骨中空。

伴隨著雞翅的各種舞動，學生自發地出現了驚嘆聲、歡笑聲、掌聲、討論聲和交流聲，這就是筆者想實現的“五聲課堂”，更是實現“學—做—評”深度學習的課堂。而筆者也真正親身感受到了“教學相長”四字的真諦：是故學然后知不足，教然后知困。知不足然后能自反也，知困然后能自強也。故曰“教學相長”也。在教學過程中，教師自身的教與學相輔相成、相互促進；教師的教與學生的學互相促進、共同進步。

老師通過親手操作和積累教學經驗，只發現了第一種和第二種“舞動雞翅”的方法，這已經可以極大地激發學生學習生物的興趣了，而這個實驗實踐的驚喜竟在于學生在探索到了前兩種“舞動雞翅”的方法后，充分調動了自己的觀察力和思考力，在好奇和興趣的加持下，探索到了第三種更讓人驚嘆的“舞動雞翅”的方法，點燃了學生更高的興趣點，滿足了學生更大的成就感，激活了學生更全面的科學思維。老師也從中獲得了寶貴的教學素材，反思了教學設計的優化，引發了新的教學思考，滿足了教師的幸福感。

優化環節（二）：模型制作、遷移應用。

通過學生活動和優化模型，明確肘關節處的兩組肌肉的附著和運動的產生。

請一位學生配合老師完成活動：用一根繩代表肱二頭肌，一端綁在上臂，另一端跨過肘關節綁在前臂上；再牽拉繩出現屈肘運動，從而直觀發現肌肉需跨過關節附著在不同的骨上，并使肌肉似繩只能牽拉不能復位可視化；然后請學生思考如何讓前臂復位，得出應該跨過肘關節加綁第二根繩，拉動代表肱三頭肌的第二根繩出現伸肘運動，從而使需要兩組肌肉才能相互配合活動可視化。

優化模型：在原有的兩根長木條、一根吸管和一個塑料薄膜材料的基礎上，增加第二根吸管和第二個塑料薄膜模擬肱三頭肌，吹氣第一根吸管使代表肱二頭肌的塑料薄膜鼓起來出現屈肘；放氣后，吹氣第二根吸管使代表肱三頭肌的塑料薄膜鼓起來出現伸肘（圖1）。

在活動開展過程中，操作過程呈現的用具足夠大，出現的現象足夠吸引人，有趣味性和調動性。甚至有些學生課后用這樣的方式玩起了游戲，這是真正自發地內化了課堂學習，真正做到了生物核心知識可視化。

在模型制作過程中，原本選擇氣球模擬肌肉，然而發現氣球的彈性太大影響了模型呈現的效果，后來嘗試用背心式塑料袋模擬肌肉，又出現漏氣、難固定和難鼓起來的問題，經過多次嘗試，學生最后找到了好操作、易固定、效果佳的塑料薄膜作為模擬肌肉的素材。經歷了這個過程，筆者總結得知選擇適合的生物模型素材要考慮多個因素，包括模型結構和安裝、模型操作的可行性、素材的特性、呈現的效果等，只有綜合考慮這些因素，才能選擇出適合的素材制作模型，從而更好地支持課堂教學。優化模型將抽象的知識形象化，將生物核心知識可視化，深化了學生對知識的理解，用巧思和巧手將枯燥的知識巧妙地傳授給了學生，培養了生物學科綜合素養。

三、優化思維導圖設計之“鳥”手繪圖

“鳥”手繪圖的設計結合了一筆畫鴿子、手繪生物圖和優化題目突破重難點。通過圖2思維導圖的呈現，筆者初步嘗試生物學大單元教學，運用鳥這個主題，以實驗、活動、模型和思維導圖為導向，讓學生可以從不同于課本的角度學習和思考課程中的核心知識；讓學生不斷探索未知、不斷解決問題、不斷總結思考，培養學生發現問題和解決問題的能力；讓學生在討論中掌握知識、運用技能、表達交流，成為教學的主體。以鳥為載體，重建知識聯系、重立知識目標、重塑教學思路，重構核心知識的教學框架，開辟新的教學思維。

將鳥身上不同部位結合中文字義和生物繪圖，結合美術學科，培養學生美育，使相關鳥的知識體系化、可視化，突出教學重點，突破教學難點，有利于學生構建知識框架，并且在手繪過程中培養了學生的動手能力。

在生物中考的試題中，考察生物圖一直是重頭戲，尤其是有連續性、情況復雜和結構復雜的生物圖，對于學生而言絕對是難啃的一塊知識，筆者突破該難點的方法是教師帶頭手繪生物圖，引領學生也必須手繪生物圖，這一做法絕對是切實有效的。學生通過繪圖不僅陶冶情操、愛上生物，而且能將生物圖刻進腦海，手繪生物圖不僅有助于知識點可視化和提高學習效率，而且有助于增進師生感情。

筆者通過知識點可視化的手繪生物圖將抽象知識整理成直觀清晰易理解的形象化知識，增強教學的直觀性；細細分析宏觀知識里的有關聯的微觀知識點，使其串聯起來建構思維導圖，給學生留下直觀的整體印象，方便學生對知識的理解和記憶，為建立知識體系奠定牢固的基礎；從全新的視角回顧結合舊教法和新興的信息教學技術，不僅通過信息技術給教學帶來的太多精彩的教學圖片和視頻，還保留舊教法中教師應具備的讓學生佩服的生物繪圖功底、生物實驗技能和中文底蘊。

生物學是自然科學中的一門基礎學科，是很容易調動學生學習興趣和積極性的一門基礎學科，是學生動手就會有很大驚喜的一門基礎學科。在初中生物教學中教師應注重引導學生通過“學—做—評”，實現知識聯結、思維生成和遷移應用的深度學習，從而主動學習知識，而不只是被動死記硬背知識。教師可根據教學內容多嘗試各種方式方法將生物核心知識可視化，充分發揮學生的主觀能動性，讓學生在做中學，學中思，思中總結，有效地加深學生對知識的理解、記憶和掌握，達到教學效果的最優化，用驚喜有趣的方法讓學生感受探索生物的樂趣，用智慧護航學生繼續前行的生物學習之路。

【參考文獻】

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[3]陳從鳳.初中生物會考復習中思維導圖的應用[J].考試周刊，2018（41）.

（基金項目：本文系海南省教育科學規劃重點課題“指向深度學習的教學評一體化研究”的課題成果，課題編號QJZ20221005）

（基金項目：本文系海南省教育科學規劃專項課題“對生物核心知識可視化整合的作業設計探析”的課題成果，課題編號QJH202210074）