多元联系表征视角下的高中生物可视化教学研究

摘 要：可视化意为把原本抽象化的事物、过程等，演变为能够被清晰观察与分析的内容，依靠可视化教学途径，能够将原本存在的意会和言传之间的障碍有效破除掉。可是此时应当注意到的问题在于：单一表征无法将生物学科的本质完整呈现出来，因此有必要从多元联系表征的视域对可视化教学进行补充，从而帮助学生更好地实现学道系统之间的有机联系与转换，具体可供选择的方法包括情境引导、实验教学、规律总结等。

关键词：多元联系表征;高中生物;可视化教学

在“互联网+”的时代背景之下，信息技术得到了越来越广泛的应用，正给各学科教育造成极为深远的影响，高中生物学科自然也不例外。我们关注信息技术同生物课程教学的深度融合，使学生基于深入理解及核心技术掌握的前提，有效利用技术对现实问题加以处理，这对于促进学生对生物学科本质的认知以及生物综合素养的形成，将有巨大帮助作用。为此，教师应当针对生物学科的自身特点，包括形象性、科学性、实验性等，充分发挥出信息技术教育功能，构建形成以多元联系表征为基础的良好学习环境，以达到优化课堂教学的理想效果。

一、高中生物可视化教学优势

高中生物之所以存在众多难点，主要原因在于其本身的高度概括性、理论与实践糅合性特征，往往不容易被学习者所直接感知，后续的理解与内化也存在相当大的困难，学生通常不知道如何去意会本学科中的具体知识内容，对于教师来讲，如何将各章节的知识内容传达出去也成为一个难题。若想让学生意会同教师言传之间的障碍及时化解掉，可视化很显然是一条捷径。我们这里所说的可视化，意为把原本抽象化的事物、过程等，演变为能够被清晰观察与分析的内容，是一种清晰呈现抽象内容的教学方法，它往往需要借助生物学科对象的外部表征形式，如生物图形、生物特征相关联的现实情境等，展现出学科对象所具有的本质属性以及特征，并注意到不同内容之间的关系网络，以满足信息在学生思维与外部世界之间自由沟通的要求，让教学过程中所遇到的抽象及不易理解的知识内容，以更为形象化的方式表述出来，以此帮助学生更顺畅地理解生物、发现生物、构建生物。换言之，俗语说一图可以胜千言，可视化教学因其借助图形、图象以及动画等方面的视觉表征形式，还有与之相关的视觉认知辅助手段，使学生在遇到新的知识内容时，可以迅速使之与既有网络构建关联，这样可以确保学生认知经验的完善化，使教学活动直接指向于学生认知结构特点。

二、高中生物多元联系表征下可视化教学必要性

当然，在此过程中，我们需要注意到：可视化仅仅是一种特殊的表征手段，但因为生物学科学习在内容方面表现出了较强的复杂性，只是借助单一表征通常不能够将生物的本质充分表现出来，而高中生学习生物知识出现困难的一个重要原因在于无法针对问题做出适当的表征分析，且无法在多种表征间达到自由转换。举例来说，在生物学习时，与多元表征应用关系最密切的当属生物实验過程的观察分析，对于某一实验现象，需要综合应用多种感官进行了解，并要在此之后将了解到的实验现象同理论内容相结合，以达到生物中视觉化表征的有效应用。从这个意义上讲，在多元联系表征视域之下可视化教学将具有更加突出的现实意义，主要在于其能够将可视化表征的优势充分发挥出来，使学生的思维境界得到拓展，更加真切地理解生物;与此同时，这样的做法还可以弥补可视化表征的不足，利用多种表征形式进行整合的做法，带动学生进入到多种不同表征形式自由转换的境界，或者自由选择可供利用的表征系统等。

三、高中生物多元联系表征下可视化教学实现途径

俗语说“工欲善其事，必先利其器”，若想使生物学科的关联性变得更加清晰，且具有更强的操作性，势必需要生物可视化技术与课堂充分结合，比如利用CASIOCP400等的应用特点，将理论与实验、文字与图像融为一体，可以构建形成满足多元联系表征的良好学习情境，使符号、图像、表格等在课堂上发挥出应有的作用，为学生与知识的连通奠定基础、提供便利。

（一）以情境促进直观理解

教学实践显示，如果表达太过形式化，那么反而无法起到了解生物知识本来面目的效果，学生对于本学科之中相对抽象的知识，应当认识到其内部表征的丰富性和独特性。这就像美国教育家斯蒂恩所讲：若是一个特定的问题能够被转变成图形，则思维便会更加客观，从而创造性地进入到问题思索状态。所以在可视化教学环境中，我们要借助图形表征生物对象，把原本抽象化的问题变得具象化，使学生有更多机会在形象与直观中体会到多元联系表征视角下的内容。

比如在接触到细胞的基本结构有关知识时，学生会遇到细胞之中不同结构的成分、特点还有功能等项内容，大致了解细胞基本结构。在此前提下，出于更进一步带动学生构建细胞基本结构知识体系的考虑，教师则可以用思维导图引入的做法，使之充分融入于可视化教学技术之中，引导学生进入到多元联系表征视角，全面回顾以前学过的知识内容，将这些内容统一在思维可视化导图之内，达到理想的对比理解以及记忆效果。第一，可以把细胞基本结构当作可视化导图核心环节，从这个核心环节延伸出去，向学生展示细胞核、细胞膜、细胞器等部分的特定成分以及相应功能，用以满足学生的直观可视化要求，并且将各项功能进行直接对比，带动学生的全面深入了解。我们认为，当进行高中生物教学时，以情境促进直观理解，特别是可视化的情境，更能够有效引导学生进入到系统学习的状态之中，全面回顾课堂之中的各项知识内容，实现条理清晰的分类归纳与总结要求，亦即从多元联系表征视角深化有关概念的记忆与理解，以便让生物课堂教学的效率变得更高。

（二）以实验促进知识内化

生物知识学习的过程，与各项活动有着密不可分的关系，若是不关注学生的切身体验，而仅仅采取形式化的做法去操作课堂，那么只会人为制造教学难点，甚至使学生形成生物依靠背诵的错误观念。而完善体验的重要途径在于使学生感受到可视化操作实验的价值，在实验中对生物现象进行细致入微的描绘，帮助学生从现象中观察本质，并在此期间意识到多元联系表征的应用可能性。

举例来说，当接触到影响酶活性条件这一探究活动时，教师即可以首先要求学生自主选择温度给酶活性造成的影响以及PH给酶活性造成的影响两项内容中的一个，使之成为自主可视化探究的主题，比如有些学生选择前者作为探究主题。当主题确认下来之后，教师为学生设置本探究实验的基本流程，也就是多元联系表征的着眼点：溶液确认、温度控制、现象记录、结果收集、结论形成等。学生在教师的引导下完成实验过程，教师则随时关注可视化的落实效果以及学生对各部分的关联认知效果等。

（三）规律总结角度的可视化教学

在进行高中生物教学时，教师需要意识到很多知识的取得都是一个逐步演变的过程，将知识的演变过程用可视化的形式展现在学生面前，并使学生从多元联系表征视角下进行记忆或分析，将有利于学生从动态的角度探寻生物学科的变化规律。

比如在接触到能量之源——光与光合作用有关内容时，因为这部分教学内容牵连到相当多的科学研究，同时这些研究间还有明显的递进关系，所以教师便可以采取思维可视化技术，向学生出示光合作用发现和研究过程，按照年代的先后顺序，利用可视化技术生动地列出：从18世纪早期英国的普利斯特利，到1779年荷兰的英格豪斯，直至1939年美国的鲁宾与卡门，这些时间节点与关键人物被列出来以后，要求学生按照时间顺序，对这些科学家对于光合作用的探索过程及主要成就进行理解。當学生完成这样的任务之后，不但能够感受到每一个生物知识的内涵，而且对其探究和形成过程也了然于心，从而更清晰地感受探究思路，达到生物学科知识规律的总结效果。

总结：多元联系表征视域下的高中生物可视化教学具有比较突出的优势，最为关键的一点在于它可以使学生更快进入到学习的状态，发挥自身学习的潜能，为了达到这样的效果，高中生物教师在认识到多元联系表征与高中生物可视化教学关联的前提下，可行情境引导、实验教学、规律总结等方面给学生以启示，让课堂变得更有学科特色。

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作者简介：吴锦锋（1981.11-）男，汉族，籍贯：福建寿宁学历：大学本科;单位职务：福建省柘荣县第一中学高中中学一级生物教师;研究方向：高中生物教学与研究