基于思维可视化的初中生物教学策略

■福建省莆田市秀屿区实验中学 林 芳

随着现代科技的发展，信息技术在教育领域得到了越来越广泛的应用，为思维可视化教学提供了资源和设备上的支持。在这一背景下，“可视化”成为当前初中生物教学改革的一个重要趋势。初中生物课程包含许多抽象、微观的知识概念，如细菌、病毒、基因等，包括一些生物实验的反应过程，学生很难用肉眼观察，导致许多学生认为初中生物知识枯燥、难懂，学习起来比较吃力。思维可视化是一个系统性的概念，包含许多信息技术与工具，如思维导图、流程图以及视频材料、模拟实验等，教师可以将这些图示技术融入课堂教学，将生物知识以直观形象的方式呈现出来，将图像、形状、线条、文字等元素整合起来，帮助学生更好地理解生物概念，构建系统化的生物知识框架。

一、思维可视化教育理念简析

“可视化”指的是把难以直接领会的抽象概念或复杂事物转化成清晰直观的图形、图像或其他视觉模型的方式。思维可视化指的是运用图示工具和方法，将思维过程、思维结构、逻辑联系等表达出来的过程。国外学者MartinJ.Eppler 提出，思维可视化作为一种图示手段，具有建构和传递复杂知识或概念的功能。Dansereau 认为，可视化是通过自由画图展现思维过程的方式。我国关于“可视化”的研究最早由北京师范大学赵国庆博士于2005 年开展，他认为可视化的本质是将知识或思维转化成显性的、能够作用于人的感官的知识制品。

自新课程标准推行以来，思维可视化在教育领域受到广泛关注，指的不仅是相关技术与工具，也是一种教育理念。在传统的初中生物教学中，知识探究与解决问题的思维过程是不可见的，教师和学生都比较关注最终的正确答案，对答案生成的思维过程重视度不高。在这种模式下，学生的思维难以获得有效发展，掌握的是相对固化的感性经验，一旦题目发生改变，便难以运用过去的学习经验来解答。新课标不仅强调生物学科知识的传授，更关注学生思维品质的提升。因此，初中生物教师要设法提高课堂教学效能，将课堂焦点从最终答案转向思维过程，运用一定的技术和工具，将思维过程直观清晰地呈现出来，便于学生理解、吸收和运用。

二、初中生物思维可视化教学原则

（一）展示与引导结合原则

基于思维可视化的初中生物教学内容丰富、课堂活动多样，为生物课堂注入了新的活力，但是也对学生的认知思维水平提出了较高的要求。思维可视化工具能够将生物知识的原理、实验过程、问题解决思路等以直观的方式呈现出来，相较于口头讲解的方式，学生更容易观察和理解。但是在这一过程中，教师要充分发挥自身的引导作用，提高对课堂的调控能力，通过合理有序的提问、组织、讨论等，帮助学生更好地理解课程内容。如果教师只注重展示，而没有做好引导，学生在课堂上就如同走马观花，难以对图示模型中的生物知识形成深刻的记忆。因此，教师不仅要适时展示图示模型，还要引导学生积极投入学习活动，通过观察、思考、分析、表达等多样化的学习活动将图示模型中的思维知识与思想方法内化于心。

（二）以学生为中心原则

在新课程标准改革的要求下，学生成为课堂的中心，教师要改变过去以自身讲授为主的教学模式，关注学生的学习与成长，将学生的发展作为课堂活动设计的导向标。在思维可视化教学过程中，有的教师从自身角度出发来设计思维导图或树状图，然后在课堂上呈现出来，要求学生记忆或照着画下来，学生仍然处于被动接受信息的状态，他们的个体思维没有得到充分激发。因此，初中生物教师要始终将学生放在教学的中心位置，在备课、授课的时候都要考虑学生当前的知识基础和思维水平，确保思维可视化教学活动形式和资源符合学生的认知。同时，教师要为学生提供自主参与空间，例如，在教学《细胞的结构》时，教师可以先让学生自主学习本课内容，梳理其中的知识点，以“细胞的结构”为主题画出相应的思维导图，然后与同学交换查看，相互学习，并根据同学的建议进一步优化思维导图。在这一活动中，学生不仅熟悉了细胞的知识，而且提升了自主学习能力，掌握了思维可视化学习方法和技巧。

（三）应用适度性原则

在初中生物课堂中，思维可视化工具的应用要遵循适度性原则，教师可以根据课本知识合理选择可视化的教学工具。但并非所有的生物课程内容都适合使用思维可视化教学模式，比如一些简单的知识，教师通过口头讲解就能达成理想的效果，使用思维可视化工具反而会花费较多时间，造成教学资源浪费。同时，一堂课上的思维可视化资源不宜过多，适当运用一些思维导图或树状图，可以帮助学生更好地理解生物知识，但是如果课堂上图示内容过多，反而会增加学生的记忆负担，对课堂教学效果产生负面影响。此外，教师要注重课堂的互动性，包括师生互动、学生间的互动、学生与可视化资源的互动等，协调各种教学要素的关系，将思维可视化工具看作一种辅助性的教学资源。

三、初中生物思维可视化教学策略

（一）运用可视化工具，精心备课

备课是教学活动的第一环节，教师要认真做好备课工作，深入研读新课程标准的相关要求，分析课本内容，确定学生在本课应当达成的目标。在初中生物教学中运用可视化工具有助于提升备课效率和质量，教师可以借助思维可视化工具，重新组织与表达课程标准与生物课本中的内容，形成新的知识框架，明确课堂教学流程。在可视化工具的选择上，教师要综合考虑教学内容、目标以及学生的认知特点，立足于现有的教学材料和软硬件资源，分析本课教学的重难点。同时，教师可以利用可视化工具指导学生自主学习，提高学生课前预习效率，让他们对将要学习的知识形成初步认识，为课堂学习做好准备。

例如，在教学《细胞各部分的功能》一课时，教师可以运用思维导图备课，以本课题目“细胞各部分的功能”为中心词，以“叶绿体、线粒体、细胞质、细胞核、细胞壁”作为一级分支，并在二级分支中填写细胞各个部分的具体功能，如在“叶绿体”下的分支写上“光合作用”，在“细胞质”下的分支写上“物质交换”“物质转运”等，将这些重要的知识点从繁杂的文字中提炼出来，汇总到思维导图中。相较于文字罗列的形式，这种可视化的教学资源具有更强的直观性，能够让学生快速了解细胞中每个部分的功能与作用，理解本课知识点之间的并列关系和层级关系，制作起来也比较节省时间，有助于提升教师备课质量和效率。

（二）运用可视化资源，高效教学

优质、丰富的资源是打造高效课堂的重要基础。近年来，思维可视化教育理念被众多教育者接受，学校或教育部门并未配备这方面的教育资源，而是提供相关的工具和设备，所以思维可视化教学资源在很大程度上有赖于教师的自主开发。初中生物教师要根据教学内容与目标搜集相关的教学资源。随着我国教育事业的发展，互联网上积累了一些关于初中生物课程的可视化教学资源，但是由于各地各校的教学情况不同，这些资源可能无法充分满足师生的需求，教师要对这些资源进行筛选和加工，必要时也可以自己制作。在思维可视化教学过程中，资源发挥着至关重要的作用，教师要提前准备相关的教学资源，并合理有序地运用到课堂教学中，才能最大限度地发挥可视化教学的优势。

例如，在教学《种子萌发的过程》一课时，首先，教师可以在导入阶段播放网络视频《一颗菜豆种子成长的全过程！》，让学生快速了解菜豆种子从发芽到成长的过程，并提出问题：“植物从种子到幼苗的过程叫作什么？为什么一颗小小的种子能够萌发、生长并开花结果？这个过程与什么要素有关？”直观、动态的视频素材能够在短时间内传达丰富的信息，有助于引发学生的感性认识。其次，教师可以利用投影仪展示菜豆种子的3D 模型，并运用旋转、放大等功能让学生从不同的角度观察，引导他们说出种子各部分的名称，并结合课本内容总结菜豆种子萌发的过程，即吸收水分—转运营养物质—胚根发育成根—胚轴伸长—胚芽发育成茎和叶。最后，教师将种子萌发过程以时间轴图的形式整理出来，如图1 所示，供学生参考。可视化资源既能够将事物放大，也可以在短时间内展示生物长期的动态变化过程，教师要根据教学内容选择恰当的可视化资源，从而丰富学生的认知体验，打造精彩的生物课堂。

图1

（三）运用流程图，梳理实验过程

实验是生物学的重要基础，在初中生物课程中占据着重要位置。但是对于许多教师和学生来说，实验是生物教学中的一个难点。初中生物实验类型多种多样，有调查实验、操作实验、探究实验等，不同实验内容、步骤和方法也存在差异。在传统的教学模式中，教师大多会采用讲解和板书的教学方式梳理生物实验过程，并说明其中的知识点和注意事项，学生对生物实验的了解不够全面，难以将课本上的理论知识与复杂的实验操作过程结合起来。另外，在生物实验活动中，学生往往对实践操作比较感兴趣，实验结束后未及时整理相关的生物知识，导致生物实验教学没有得到理想的效果。对此，教师可以将流程图融入生物实验教学过程，用图文结合的方式引导学生探究生物实验操作过程，并分析各个环节中包含的知识点，让学生在实践操作的过程中牢固地掌握相关生物知识。

例如，在教学《走进生物实验室》一课的时候，显微镜的使用是重点内容之一，教师可以带领学生走进实验室，首先，出示相关流程图，让学生了解使用显微镜的基本步骤：取镜与安放—对光—调焦与观察—收镜与整理，并演示显微镜的使用方法，然后让学生以小组为单位进行操作，在手、脑、眼并用的过程中，掌握显微镜的操作方法。其次，实验活动结束后，教师可以让学生结合课本内容和自己的体验对流程图进行补充，比如“取镜”环节包含“托、握、偏左”等操作要点，“对光”环节包括“遮光器、转换器、反光器”等部件的使用方法和功能。利用流程图讲解显微镜的使用步骤，可以直观有序地呈现实验活动的整体框架，突出操作要点，学生能够轻松地理解相关知识，对实验操作的全过程形成整体认知。

又如，在“探究蚂蚁食性”实验中，教师可以梳理出探究实验的基本步骤：确定研究的问题—作出假设—制定并实施方案—观察现象—得出结论，并以流程图的形式呈现出来，然后围绕“蚂蚁食性”探究主题，与学生共同讨论做实验的方法，详细规划每个环节的学习任务。教师运用流程图梳理生物实验过程既能够深化学生对实验方法和实验步骤的认识，也能增强实验活动的严密性，确保生物实验科学有序地开展，提升生物实验教学效率。

（四）运用图示支架，整合总结知识

初中生物课程的知识点十分丰富，学生在学习过程中容易出现记混、记错、遗漏等情况。许多教师会将每个单元的知识点一个一个地罗列出来，并让学生整理成笔记，但面对密密麻麻的文字，学生记忆起来比较费力，同时，这种笔记难以体现生物知识之间的联系。对此，教师可以运用图示支架，引导学生及时整合每个单元的知识点，绘制相应的思维导图，将单元中的知识凝缩到一张图中，不仅简洁明了、直观清晰，而且能够体现生物知识之间的逻辑关系，让学生明白每部分知识与单元主题之间的内在关联，学会综合运用所学的生物知识来分析现象、解决问题，借助图示支架构建完善的单元知识体系。此外，学生可以根据自己的个性喜好自由选择思维导图的色彩、形状、线条等，绘制符合自己审美观的单元知识思维导图。

四、结语

综上所述，基于思维可视化的初中生物教学具有形象、直观、生动的特点，能够帮助学生更轻松地掌握课本知识，引导学生观察、思考、提炼、总结，将零散的知识点串联起来，形成链条状或网状的知识结构，从而形成更深刻的记忆。生物教师可以围绕思维可视化的基本理念，积极开发相关的教学资源，探索更科学的教学方式，将可视化工具应用到备课、授课、复习等环节中，将生物知识以形象直观的方式呈现出来，激发学生对生物学科的学习兴趣。同时，初中生物教师可以引导学生借助可视化工具来探究生物知识，开展实验活动，总结所学内容，以提高学生的自主学习能力，不断提升学生的生物素养。