可视化思维下的高中生物教学探究

龙华

摘 要：可视化思维是一种通过图像、图形和表格等形式来呈现思维过程的一种方法，这一概念的提出对于学生自主学习、主动探究思维的培养具有积极作用。文章基于可视化思维概念，从构建可视化课堂、设计可视化实验、培养可视化习惯、强化可视化交流、利用可视化手段模拟教学情境五个方面着手探究了高中生物教学中应用可视化思维的有效途径，并分析了可视化思维在高中生物教学中应用的重要性，旨在为高中生物教学提供一些可供参考的教学建议。

关键词：可视化思维；高中生物；教育教学

随着教育改革的深入，教学方法得到了不断的丰富和发展，尤其是在高中阶段，可视化思维在高中生物教学中有着广泛的应用空间。它可以帮助学生更好地理解高中生物学知识，提高学习效率。因此，本文从以下几个方面论述了可视化思维下的高中生物教学：一是树立可视化思维理念；二是寻找合适的可视化思维方式；三是确立可视化思维在高中生物教学中应用的必要性；四是运用可视化思维方法促进学生综合能力的提高；五是采用多样的教学评价方式[1]。希望通过本文的分析，可以为可视化思维在高中生物教学中的应用提供理论指导。

一、树立可视化思维理念

所谓可视化思维理念，是指利用视觉思维方式进行知识理解的教学思想和教学观念。可视化思维理念的产生主要有两个方面的原因：一是由于科技发展，多媒体技术在教学中得到了广泛的应用；二是由于新课程改革不断深入，学生对于课堂教学有着更高的要求。在高中生物教学中，可视化思维可以用来培养学生的主动探究精神和创新精神。因此，教師在进行生物教学时，要积极运用多媒体技术和网络信息资源，有效进行生物学知识的理解和传授。教师要引导学生树立可视化思维理念，利用视觉思维方式将抽象的生物学知识转变为具体生动、形象直观的知识。可视化思维理念要求教师不仅要注重学生的生物学基础知识和基本技能，还要加强对学生在思维能力、表达能力和应用能力等方面的培养。

例如：在学习“生物的遗传变异”时，可以利用可视化的方式将生物课本上复杂、抽象的生物学知识转换成生动直观的图片，激发学生的学习兴趣和探索精神。运用可视化思维还可以培养学生良好的观察习惯，在观察事物时，利用可视化思维对事物进行抽象和概括，从而能够准确地判断事物发展趋势。此外，运用可视化思维还可以提高学生主动获取知识、解决问题的能力。

二、寻找合适的可视化思维方式

高中生物学课程是一门基础学科，也是学生学习生物知识的途径，这就要求教师在教学过程中，能够准确把握住教学方向，选择合适的可视化思维方式进行教学。根据高中生的学习情况来看，他们大都是学习能力比较强的学生，也是较早接触到信息技术的群体，因此教师在教学过程中应当引导学生熟练使用信息技术来学习生物知识[2]。由于高中生能够熟练运用信息技术进行学习和思考，他们能够接受更多的新事物并以此为基础建立起自己对生物知识的认知体系，这就要求教师在教学过程中，要善于挖掘新知识与旧知识之间的联系，为学生提供学习的平台。同时教师也应该发挥自身优势，结合可视化思维方式开发新教材和新资源。例如，生物教材中有许多与生活相关的图片和故事情节，教师可以利用这些图片和故事情节来丰富课堂教学内容，为学生提供更多接触新知识的机会，我们可从以下几个方面入手。

（一）构建可视化课堂

在高中生物教学过程中，教师可借助可视化思维引导学生运用概念图、流程图等形式来进行思考，从而构建可视化课堂。

例如：在学习“细胞的能量供应和利用”这一内容时，教师可借助流程图、示意图等形式来呈现能量流动的过程。在这一教学活动中，教师引导学生充分利用思维导图，围绕“细胞的能量供应和利用”这一核心概念展开思考，进而建立起细胞的能量供应和利用的概念图。在这一过程中，教师要引导学生将细胞的能量供应和利用过程中能量流动的特点进行提炼和总结。教师在对学生进行引导时，可借助流程图、示意图等形式来呈现出整个知识脉络。在对概念图进行讲解时，教师可以引导学生运用可视化思维来对概念进行理解。通过概念图以及流程图的构建，学生能够及时地掌握本节课程中所涉及的重点和难点，提高课堂学习效率。

（二）设计可视化实验

高中生物教学中，实验是一项十分重要的内容，如何使学生能够清晰地认识实验过程中所要解决的问题以及实验现象与结果之间的关系，是进行可视化实验设计需要关注的问题。可视化实验设计并不是简单地对实验过程进行图文转换，而是对实验进行可视化处理，这种处理过程是学生积极参与，并运用所学知识解决问题的重要体现。

例如：在《探究植物细胞的吸水和失水》一节教学中，教师可以通过演示实验和学生分组实验两种方式对植物细胞吸水和失水这一过程进行可视化处理。学生在观察植物细胞吸水和失水现象时，要充分运用可视化思维对其进行观察、分析，从而加深对这一过程的理解。教师可以将植物细胞吸水和失水过程中的图片、动图在课堂上展示给学生看，让学生清晰直观地看到现象与结果之间的联系。以《DNA是主要的遗传物质》这一课为例，在开始时教师可以向学生提出这样几个问题：我们所学到或了解到的遗传物质都有哪些？它们都是如何分布的？并要求学生根据这些问题进行作答以及构建思维导图。学生可以根据自己所掌握的知识和自己的探索得出问题的答案，之后，教师通过可视化实验向学生展示出来，通过这个实验的展示不仅能够吸引学生的注意力，使学生将更多的注意力集中在对实验的分析及实验方案的拟写上，而且可视化技术的应用能使学生清楚地看到实验探究的主体与方向，进一步简化了学生实验探究的难度[3]。通过教师的引导和鼓励，学生也能够更加主动地参与到可视化实验设计过程中来，并从实验中获取信息，将其进行自我转化，这样一来对于知识的掌握会更加深入。

（三）培养可视化习惯

高中生物教师要不断培养学生可视化习惯，使学生掌握运用可视化思维进行生物学习的方法。具体而言，教师可以通过以下途径来实现：首先，将生物实验课和学科教学内容有机结合起来，在教学活动中把可视化知识融入学生的日常生活中，让学生在生活实践中运用可视化思维思考问题。其次，教师可以通过网络资源来扩展学生的可视化思维空间。教师要及时获取国内外最新的生物学研究成果，及时更新自己的可视化知识库。此外，教师可以把可视化思维融入日常教学工作中，如：培养学生将课本中获得的知识进行整理、归纳、总结等，然后通过思维导图的方式把知识体系呈现出来，这样就可以更加直观清晰地把握重点内容以及难点内容。最后，养成良好的阅读习惯。要多读多积累，并学会举一反三。在课堂教学中设计可视化问题、提出可视化思考方向、创建可视化课堂氛围等，使学生在潜移默化中形成运用可视化思维思考问题的良好习惯。

（四）强化可视化交流

在高中生物教学中应用可视化思维，能够进一步实现知识的有效传输与交流。知识的可视化，是教师根据教学内容，将学生理解掌握的知识进行分类、整理、整合，以图文、图表等形式呈现给学生。而知识的可视化交流是指学生之间或学生与教师之间的相互交流，而这种交流一方面可以将学生掌握不牢的知识点进行强化学习；另一方面，还能将新旧知识间的内在联系进行有效构建。例如：教师在对新授知识进行讲解时，如果只讲述其中一个知识点，学生只能进行机械记忆。若在教学中引入可视化思维方法，就可以通过图形、表格等形式将新旧知识联系起来，使其形成完整知识体系。因此，教师在日常教学中要不断强化可视化思维意识。例如：可利用电子白板、多媒体设备等创设可视化教学情境；利用多媒体技术展示实验操作步骤，让学生参与实验探究；进行组织讨论等方法，这些都可以激发出学生的兴趣和积极性，积极提高课堂的效率。在展示教材中的重要概念、规律以及重要原理结论等知识内容，可以通过运用图片或者短视频的方式进行展示，比如“基因工程”“细胞凋亡”“细胞的增殖”等一些比较抽象的难以理解的知识点便可以借助图片等方式进行讲解说明，更能促进学生理解和掌握相关概念，还可以增强学生感性认识，以便更好地促进学生对知识的有效理解和掌握。

（五）利用可视化手段模拟教学情境

利用可视化思维模拟教学情境，可以帮助学生理解并掌握知识。在教学过程中，教师可以利用可视化手段对教学内容进行模拟，通过图像和动画的方式直观展示内容。比如：在学习细胞增殖这部分内容时，可以利用动画和视频等手段模拟细胞分裂的过程。再如：在学习DNA分子这部分内容时，可以利用动态变化的图片来展示DNA分子的复制和转录过程。这样不仅可以增强学生对知识的理解，还可以有效提高学生对知识的记忆效果。

另外，在高中生物教学过程中运用可视化思维可以有效提高学生的综合能力。例如：在学习“生物技术与实践”这一内容时，可以利用可视化思维把该章节相关内容和生活实际相结合。这样不仅能让学生更好地掌握相关知识和技能，还能让学生意识到学习生物技术的重要性。总之，可视化思维在高中生物教学中有着很大的应用空间，对提高学生的综合能力有着重要作用。

三、确立可视化思维在高中生物教学中应用的必要性

高中生物学科作为一门相对抽象的学科，其知识体系较复杂，学生在学习过程中难免会遇到困难。教师在课堂教学过程中要不断强化学生的思维能力，可通过引导学生运用可视化思维方式来解决这一难题。此外，从教学实践来看，目前我国高中生物课程内容较为抽象，導致学生对生物知识的理解和掌握不够深入，难以真正掌握相关生物知识。在高中生物课堂教学中应用可视化思维，可以帮助学生在头脑中构建生物学知识框架，为其后续学习奠定基础。除此之外，将可视化思维应用于高中生物教学过程中还能够有效激发学生的学习兴趣和主动性，在教师的引导下深入理解和掌握知识内容。因此，在高中生物教学中应用可视化思维是有其必要性的。

四、运用可视化思维方法促进学生综合能力的提高

在高中阶段，学生综合能力的培养和提高，不仅是当前教育的目标，也是学生未来发展的前提。可视化思维在高中生物教学中的应用，不仅有利于培养学生的综合能力，还可以帮助学生更好地掌握知识。此外，还可以提高学生对知识的理解能力、分析能力和综合运用能力。因此，在高中生物教学中合理应用可视化思维，不仅可以提高高中生物课堂教学效率和质量，还可以促进学生综合素质的提升[4]。教师应根据实际情况将可视化思维应用到高中生物教学中，这样不仅有助于提高课堂教学效率和质量，而且有助于培养学生的综合能力。此外，教师应合理利用可视化思维来引导学生形成科学思维习惯。只有这样，才能培养出更多优秀、全面、综合的人才。教师可以尝试将视频、动画、图片等素材进行组合应用。通过制作微课和微视频来模拟课堂情境，让学生在观看过程中产生一种身临其境的感受，从而更好地去理解知识点。例如：“细胞呼吸作用与光合作用的区别”“植物生长激素的发现过程”等知识点的讲解时便可采用“视频+动画”的形式进行讲解，采用新颖技术展示不仅激发学生的兴趣，还可以让他们更直观地了解到知识的内涵和意义。

五、采用多样的教学评价方式

评价的方式、方法影响着学生学习的兴趣，以及教师教学的效率。可视化思维可以采用多样化的评价方式，激发学生对生物知识的兴趣，让学生在学习过程中保持积极的情绪。比如：可以采用课堂展示、操作展示等形式来进行评价，让学生在展示中提升综合能力；也可以采用知识测试的方式对学生进行评价，让学生通过测试更好地理解知识。比如在课堂上当学生在讨论时候，如果提出来的问题有难度或者没有答案时，教师要耐心地给予引导；当在小组内进行合作学习时遇到了困难，教师应及时给予鼓励帮助等。总之，教师要不断提高可视化思维在高中生物教学中的应用效果，要在教学实践中不断地探索和发现合适的可视化思维方式，还要结合高中生物课程标准和教学要求，让学生在实践中形成科学合理的可视化思维方

式[5]。此外，教师还要关注教学评价方式的多样化，要多元化、多角度、全方位进行评价。随着时代的进步和发展，教师要不断完善可视化思维方式在生物教学中的应用效果。只有这样，才能帮助学生形成良好的思维模式。

结束语

综上所述，在高中生物教学中应用可视化思维，其目的不仅在于培养学生的创新思维，更是为了让学生在学习中自主思考、主动探究，从而提升学生的生物学科核心素养。因此，教师在教学中要坚持以生为本的原则，利用多样化的教学手段来引导学生学会自主学习、主动探究。教师要通过构建可视化课堂、设计可视化实验、培养可视化习惯和强化可视化交流等方式来强化高中生物教学中可视化思维的应用，以使学生在学习过程中能够更加注重理解和探索生命现象背后的规律，进而提升生物学科核心素养。

参考文献

[1]张海军.高中生物实验思维可视化的研究[J].成才之路，2018（30）：24.

[2]康虹丽.概念图和思维导图在高中生物教学中的应用前景[J].内蒙古教育，2015（5）：48-49.

[3]孙茂雪.基于思维的可视化提升学生的学习力[J].中学生物学，2016，32（11）：5-7.

[4]刘裕彬.应用思维可视化技术提高生物教学有效性[J].名师在线，2018（18）：36-37.

[5]黎小娟.思维导图在高中生物教学设计中应用的探讨[J].课程教育研究，2012（12）：88-89.