利用简易绘图优化高中生物教学

杨琦

【摘 要】本文阐明利用简易绘图辅助高中生物教学的原理，论述利用简易绘图辅助理解生物概念、梳理生物知识、注释生物本质、扩展生物外延的方法，指出简易绘图不等同于简单画图，也不等同于强调系统性的思维导图，它本质上是一种高中生物教学资源的“图文互换”信息处理模式，可作为高中生物知识传授的“过程量”。

【关键词】高中生物 简易绘图 图文转换 信息素养

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2020）26-0123-02

生物课程标准提出：“生物学课程要求学生主动地参与学习，在亲历提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设、发现规律等过程中习得生物知识。”这既是高中生物课程目标的基本要求，又是高中生物教学实践的组织依据。通过对高中生物教材的解读，不难发现它所包含的信息种类多样性，如果仅以文字、符号等抽象形式呈现，那么学生很难理解，从而导致知识的意义建构能力受损。而简易绘图可以有效弥补文字、符号等抽象形式的不足，它通过直观的图案、线条、形象等元素，配合文字元素呈现，能够快速构建生物学概念的内涵、要素关系，梳理知识体系中所包含的知识点以及各知识点之间的关系，对激活学生“最近发展区”有积极作用。需要特别指出的是，简易绘图不等同于简单画图，也应和过于强调系统性的思维导图相区分开来，利用简易绘图工具可助力高中生物教学。它本质上是一种高中生物教学资源的“图文互换”信息处理模式，可作为高中生物知识传授的“过程量”。

一、利用简易绘图助力高中生物教学的原理

简易绘图的最大特色是简洁性、易得性，一旦绘图行为超出这两个标准，则所绘图样就会倾向于思维导图模式。诚然，这同样可以发挥助力高中生物教学的功能，但助力的方向出现了偏差。简易绘图的助力效果主要体现在生物学知识的理解、转化层面，而思维导图的助力效果主要体现在生物学知识的总结、归纳层面。因此高中生物教师在运用简易绘图的教学方法之前，必须明确这一点，将绘图功能的使用控制在实效性检验范围之内。

从“图文互换”信息处理模式出发，简易绘图下所表达的信息与对应的文本信息内容是等价的，那么它在高中生物教学中发挥助力的原理是什么呢？结合信息加工理论分析，人类大脑对新信息的加工能力是一个循序渐进的过程。从最初的元信息到不同的信息、信号，其识别的难易程度是截然不同的。美国教育心理学家 Gagne·Robert 将其划分为八个学习层次，层次越高、学习难度就越大。而其中位于第一层次的为“信号学习”，即通过直观、形象、具体的信号刺激，能够进行最快的信息“瞬时记忆”。事实上，这也反映出视觉信号越具象，对于学习者而言理解越容易的特点。同时，瑞士心理学家皮亚杰创设的建构主义理论认为，知识并不具有传授的可能性，即教师作为知识的所有者，无法直接将其传授给学生。学生必须借助一定的媒介、自身的知识经验，对新知识（新信息）进行意义建构，才能将之转化为属于自己的“知识库存”。综合以上分析，利用简易绘图的方式助力高中生物教学，本质上就是利用视觉优势完成信息转化，将抽象的文字信息转变为具象的图像信息，從而有效降低理解难度、提高教学有效性。

二、利用简易绘图助力高中生物教学的策略

简易绘图可表达的文本对象十分广泛，在具体应用过程中，可根据高中生物知识体系进行规律化处理，构建不同领域的应用范式，本文筛选了其中的四个主要范式。

（一）利用简易绘图助力高中生物概念理解

概念是一门学科的基础部分，尤其在高中生物学科中，生物学概念繁多、同质性强，且概念通常又包括多种延伸定义，因此学生在学习过程中容易产生混淆。生物课程标准明确提出，生物教学应“通过大概念的学习，帮助学生形成生命观念”。从这一点出发，在利用简易绘图助力高中生物概念理解的过程中，就可以将“大概念”作为一个参考范围，将多种“小概念”作为简易绘图的表达内容。例如，人教版高中生物必修一中《走进细胞》，它就可以将“细胞”作为一个大概念，将细胞的统一性、多样性、组装细胞等作为小概念，简明地表示彼此之间的概念关系。

更多的情况下，利用简易绘图助力高中生物概念的理解是从“小概念”入手的，这样能突显“便于理解”的价值。例如，教师需要向学生阐述一种或一类生物特点、结构、性质时，文字的表达较为繁琐，包括了“并”“和”“且”等多层解释关系。面对抽象的表达，难以全面呈现生物特征，简易绘图的形式可以轻松地将一个“小概念”所包含的属性呈现出来。以人教版高中生物必修二第四章《种群和群落》为例，其中“种群”的概念文本表达形式为“某一生态环境中同一种生物的总和”，具体表达形式如图 1 所示（见下页）。

在图 1 中，利用一个外围的圆代表某一生态环境。为了突出种群的多样性，同时提供了五角星、方块两种简易符号（分别代表羊和狼）。至于究竟采取何种符号，以及符号大小、颜色等并没有实际意义，只需要突显“狼”和“羊”种群差异即可。学生能识别数量就达到了简易绘图的目的。通过这种表达方式，教师可以进一步引导学生加深理解，明白种群的概念中并不包括物种的体积、大小、年龄、性别等。

（二）利用简易绘图助力高中生物知识梳理

一般情况下，对高中生物知识的梳理，如果谋求“全民性”“系统性”，那么应以表格、思维导图等为首选。简易绘图在高中生物知识梳理方面的应用，要注意规避知识体系过于庞大的部分，侧重知识点相关度较高的部分梳理。尤其是一些与常规逻辑相违背的知识点，鉴于生物学属于自然科学的范畴，它的知识也源自生命现实现象的归纳总结，理论上不可能完全符合人类社会的标准规则。以人教版高中生物必修二第四章《基因的表达》为例，其中有关“密码子”和“反密码子”数量的知识关系，就很容易出现认知迷惑。以“正反”的对立逻辑判断，如果密码子的数量为 64 个，那么反密码子的数量理所应也是 64 个。只有这样，才能形成“正—反”的对应关系。但学生通过学习之后，了解到密码子中包含三个“终止密码子”，而它们是没有对应的“反密码子”的。因此，两个知识点的关系就可以用图 2 的简易绘图形式表达出来。

图 2 中利用方块代表密码子，用菱形代表反密码子，将三个终止密码子单独列出，其余 61 种形成一一对应的关系，这样的表达方式一目了然，远比文字叙述更加直观有效。

（三）利用简易绘图助力高中生物本质注释

任何一种自然科学都是建立在实验、观察、总结等思想方法基础上，生物学也不例外。但由此所汇总的高中生物课程知识，在本体论及方法论之间就容易发生信息不对称的情况。简单说，通过一定的方法实践，学生可以了解生物学知识的表现形态，但它的本质是怎样的呢？尤其是涉及细胞、遗传因子等微观生物学范畴，文字、数字等符号描述显得更加苍白无力。越想要将其表述清楚，所需要的文本规模越大、语料成分越复杂，这反而增加了学生的理解难度。

利用简易绘图助力高中生物本质注释，可以将复杂的问题简单化。例如，在人教版高中生物必修二第二章《基因和染色体的关系》的教学中，涉及减数分裂的问题，这是教学大纲提出的难点部分。如果采用文字叙述方式，那么从“精原细胞”到“精子”的注释过程至少要分为四个阶段，解释过程会变得非常繁琐。而简易绘图的方式只需要将过程模拟出来即可，还可以通过不同的形状强化学生的记忆，如图 3 所示。

通过简易绘图的方式，重点让学生了解减数分裂的本质，缩减的“数”是指染色体的数量（2N 分解为 N×2），而不是“细胞”的数量，避免学生认知混淆。

（四）利用简易绘图助力高中生物外延扩展

通过一定周期内的生物学知识积累，学生会很清晰地认识到生物学并不是一个纯粹的线性知识体系。很多生物学理念、问题存在复杂多变的动态性，如果仅围绕“内涵”范围展开教学，那么学生就无法认识到生物学知识的完整性。通过教学实践，也不难发现试图利用文本表述的方式阐述复杂多变的动态过程，结果通常只会使学生一知半解、模糊不清。通过简易绘图的方式，学生能够跳出高中生物知识的“内涵”约束，更深入、全面地了解知识外延。例如，人教版高中生物必修二第一章《遗传因子的发现》，围绕遗传因子概念内涵的重要外延，就是遗传分离定理，需要学生能够正确辨别显性基因和隐性基因的特征。教材中采用“Dd”的杂交组合形式进行说明，但这种形式又过于简化、抽象，教师可以将其转化为简易绘图模式，如长耳兔、短耳兔等较容易绘制的图画，更能增强直观性。

利用简易绘图形式优化高中生物教学，一个基本原则是要有利于学生对生物学知识的理解，要注意“简易”的度的把握。过于全面会升级到思维导图的形态，其作用就会从“易于理解”升级为“总结归纳”;而过于简易（如遗传“Dd ”符号形式），又会减损直观性、形象性，不利于学生理解和掌握。在课堂教学过程中，教师可以多引导学生进行实践。教师在黑板或多媒体上构建对应生物知识的简易绘图范式时，学生则可以根据自己的个性化特征进行丰富、加工，使之更容易理解和接受。

【参考文献】

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（责编 卢建龙）