高一學(xué)生生物圖文轉(zhuǎn)化能力提升的有效教學(xué)策略研究

鄭佩瓊

摘要：《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)方式，關(guān)注生物模型建構(gòu)，強(qiáng)調(diào)生物繪圖能力及用準(zhǔn)確的圖表介紹生物學(xué)研究方法和結(jié)果?；凇稑?biāo)準(zhǔn)》要求，在實(shí)施普通高中生物課程中，生物圖的認(rèn)知、圖文轉(zhuǎn)換、從生物圖中準(zhǔn)確獲取生物學(xué)信息的能力，是課堂教學(xué)目標(biāo)達(dá)成的落腳點(diǎn)，也是高中學(xué)生生物學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的基本要求。筆者針對(duì)高一學(xué)生對(duì)生物圖、生物結(jié)構(gòu)模型識(shí)別、辨析難，由直觀的物理模型到抽象的數(shù)學(xué)模型遷移應(yīng)用更難的問題，在有效教學(xué)策略方面進(jìn)行積極探索，對(duì)人教版高中生物必修一、必修二教材中和練習(xí)中常見的生物插圖、圖片、圖像、圖形、圖表進(jìn)行了歸類總結(jié)，并進(jìn)行拓展提升，特別是對(duì)體現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律的坐標(biāo)曲線圖指出了解答思路、方法、步驟，對(duì)高一學(xué)生解答該類信息題有較好的指導(dǎo)作用。筆者認(rèn)為，以課堂教學(xué)為平臺(tái)，有效教學(xué)策略為依托，長(zhǎng)期有意滲透，學(xué)生在圖形、圖表的信息表達(dá)方面將有較大優(yōu)勢(shì)。且縱觀近幾年的高考試題，與生物圖形有關(guān)的試題考查的新穎度、難度和區(qū)分度在一定程度上有強(qiáng)化深化。高一學(xué)生生物圖文轉(zhuǎn)化能力提升的有效教學(xué)策略研究，可以提升生物學(xué)科圖形素養(yǎng)，也可為高三高考生物圖形應(yīng)試能力打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：生物圖文轉(zhuǎn)化；能力提升；有效教學(xué)策略；物理模型；數(shù)學(xué)模型

中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672-1578（2016）05-0232-02

1.問題研究的背景和意義

1.1問題的提出：2009年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試福建省高考理科綜合卷生物學(xué)科部分的選擇題第五題：某研究小組探究避光條件下生長(zhǎng)素濃度對(duì)燕麥胚芽鞘生長(zhǎng)的影響。胚芽鞘去頂靜置一段時(shí)間后，將含有不同濃度生長(zhǎng)素的瓊脂塊分別放置在不同的去頂胚芽鞘一側(cè)，一段時(shí)間后測(cè)量并記錄彎曲度（α）。左下圖為實(shí)驗(yàn)示意圖。右下圖曲線中能正確表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是

A. a B. b C. c D. d

當(dāng)年這個(gè)題目得到很多高中生物教師的認(rèn)可，認(rèn)為是這份卷子的亮點(diǎn)之一。它考查生長(zhǎng)素濃度對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，這是高中生物學(xué)科的教學(xué)重點(diǎn)也是高考復(fù)習(xí)重點(diǎn)，早巳廣為學(xué)生所熟悉。在平時(shí)的訓(xùn)練中通常利用胚芽鞘的彎曲方向來(lái)判斷生長(zhǎng)素的影響，但是本次命題利用學(xué)生常見的生長(zhǎng)圖像，以曲線圖的形式別出心裁地要求用彎曲角度來(lái)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這種逆向考查方式在平時(shí)練習(xí)中是較少見的，新而不怪，只是在圖文轉(zhuǎn)換方面有較高層次的要求。這是典型的立足學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，在學(xué)生承受能力范圍內(nèi)考查學(xué)生思維的敏捷性和發(fā)散性，以及運(yùn)用逆向思維去分析問題的能力。其核心是考查學(xué)生的圖文轉(zhuǎn)換能力。在2009年暑假?gòu)B門市生物學(xué)科培訓(xùn)中，新高一生物教師對(duì)這個(gè)題目的難度預(yù)測(cè)值是0.37，而據(jù)參加高考改卷教師提供的數(shù)據(jù)，根據(jù)全省高考考生的答題情況，此題難度僅0.24。說(shuō)明考生此題完成效果并不理想。而從近幾年高考考查的情況來(lái)看，生物圖文的轉(zhuǎn)換是綜合能力考核的主旋律。

這些都是寶貴的教學(xué)資源。而在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)教師和學(xué)生往往忽略對(duì)這些資源的研究和學(xué)習(xí)，精美的插圖僅僅是吸引了他們的眼球，專業(yè)性較強(qiáng)的老師也不愿意去花時(shí)間研究，學(xué)生也只懂得欣賞其精美之處，而無(wú)法讀懂其內(nèi)涵。如何通過(guò)資源的整合和挖掘、分析，激發(fā)學(xué)生的興趣，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力是值得研究的一個(gè)課題。

1.2問題研究的意義?？v觀近幾年的高考試題，試題的新穎度、難度和區(qū)分度在一定程度上都借助生物圖形的轉(zhuǎn)換，創(chuàng)新。而對(duì)于初始學(xué)習(xí)階段的學(xué)生而言，生物圖的識(shí)別、辨析是很難的難點(diǎn)。"冰凍三尺，非一日之寒"，學(xué)生生物圖認(rèn)知能力的提升，要從初始學(xué)習(xí)階段高一年開始，從點(diǎn)點(diǎn)滴滴做起，打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。筆者認(rèn)為，以課堂教學(xué)為平臺(tái)，以有效教學(xué)策略為依托，長(zhǎng)期有意滲透，學(xué)生在圖形、圖表的信息表達(dá)方面將有較大優(yōu)勢(shì)，也能為學(xué)生將來(lái)的高考這方面的能力打下良好的基礎(chǔ)。學(xué)生在生物圖學(xué)習(xí)能力方面的提升，既能培養(yǎng)其生物學(xué)科核心素養(yǎng)，又有利于其高考成績(jī)的提高。

布魯納的建構(gòu)主義理論中，特別強(qiáng)調(diào)教育過(guò)程中直覺思維的價(jià)值，強(qiáng)調(diào)學(xué)生從具體到抽象的認(rèn)知規(guī)律。在教學(xué)過(guò)程中，要最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使他們主動(dòng)地動(dòng)口、動(dòng)手、動(dòng)眼、動(dòng)耳、動(dòng)腦，去做、去實(shí)際操作、體驗(yàn)和表現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)方式的自主、參與和合作。生物學(xué)科中生物圖形，是學(xué)科知識(shí)直觀具體的呈現(xiàn)形式，是對(duì)抽象概念的直觀詮釋。筆者在實(shí)施生物圖形教學(xué)中，試圖借助生物圖形有效教學(xué)策略（如生物插圖、圖片、圖像、圖形、圖表等教學(xué)策略），一方面通過(guò)課堂教學(xué)這一途徑開展優(yōu)化生物圖教學(xué)的研究，另一方面設(shè)計(jì)圖式校本作業(yè)，鼓勵(lì)學(xué)生活學(xué)活用"圖形策略"，提高學(xué)生對(duì)生物知識(shí)的認(rèn)知水平，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)有意義的生物學(xué)習(xí)。一言以蔽之，本教學(xué)策略旨在通過(guò)圖形策略學(xué)習(xí)，將師生的注意力從習(xí)慣的教，轉(zhuǎn)移到感性引導(dǎo)下的自主學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)移到學(xué)生學(xué)習(xí)方式變革的主題上，重新調(diào)動(dòng)師生的積極性，實(shí)現(xiàn)高中生物教與學(xué)的優(yōu)化。

1.3本問題的理論依據(jù)。生命科學(xué)雖然是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，高中生物學(xué)科中有大量的概括性很高的抽象的理論知識(shí)，都是一些高度概括的自然規(guī)律。這些知識(shí)靠死記硬背是很難記住的，更不要說(shuō)理解應(yīng)用了。而且隨著近幾年來(lái)國(guó)際國(guó)內(nèi)生命科學(xué)的快速發(fā)展，高中生物又添加了很多的新內(nèi)容，特別是分子生物學(xué)方面以及生物工程方面。這部分內(nèi)容都是高科技的知識(shí)，摸不著看不到，與日常生活相去甚遠(yuǎn)，因此很難理解掌握，構(gòu)成了高中生物學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。如何應(yīng)用"生物圖"這一教學(xué)平臺(tái)，化抽象為形象，能幫助學(xué)生化難為易，也有利于概念的理解和知識(shí)的遷移應(yīng)用。

普通高中新課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念就是一切為了每一個(gè)學(xué)生的發(fā)展。實(shí)施素質(zhì)教育其目的就是發(fā)展每一個(gè)學(xué)生的智能優(yōu)勢(shì)，挖掘每一個(gè)學(xué)生的智力潛能，滿足每一個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，促進(jìn)每一個(gè)學(xué)生的發(fā)展。而這些正是加德納所提出的多元智能理論。本問題的理論基礎(chǔ)之一就是將這一理論與高中生物圖教學(xué)結(jié)合起來(lái)，重在探討如何借高中生物課堂教學(xué)的平臺(tái)，在識(shí)圖讀圖用圖的過(guò)程中，開發(fā)和發(fā)展學(xué)生多元智能，反之，學(xué)生也可以運(yùn)用這幾大智能為學(xué)習(xí)服務(wù)，學(xué)習(xí)的同時(shí)促進(jìn)這幾大智能的發(fā)展，使自己成為一個(gè)多種智能同時(shí)發(fā)展的人。

"以問題引導(dǎo)學(xué)習(xí)學(xué)生生物圖。"按照建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，學(xué)習(xí)者要想完成對(duì)所學(xué)知識(shí)的意義建構(gòu)，即達(dá)到對(duì)該知識(shí)所反映事物的性質(zhì)、規(guī)律以及該事物與其他事物之間聯(lián)系的深刻理解，最好的辦法是讓學(xué)習(xí)者到現(xiàn)實(shí)世界的某個(gè)真實(shí)情景中去感受、去體驗(yàn)（即通過(guò)獲取直接經(jīng)驗(yàn)來(lái)學(xué)習(xí)），以活生生的問題來(lái)激活學(xué)習(xí)者原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)，并在更高的層次上建構(gòu)新的知識(shí)結(jié)構(gòu)，而不是僅僅聆聽別人（比如教師）關(guān)于這種經(jīng)驗(yàn)、這種理論的介紹和講解。

生物學(xué)中的物理模型、數(shù)學(xué)模型呈現(xiàn)后，賦予一個(gè)有價(jià)值、有意義的問題，這看上去就像一個(gè)鐵錨、一塊磁石，它能吸引學(xué)習(xí)者的全部目光、全部身心，牢牢地將學(xué)習(xí)者"困"在那里，因而可以極大地調(diào)動(dòng)起學(xué)習(xí)者個(gè)體思維的活躍性、獨(dú)立性和創(chuàng)造性。

感性的學(xué)習(xí)道具，能讓學(xué)習(xí)者獲得豐富的情感體驗(yàn)，他們的個(gè)性品質(zhì)會(huì)得到鍛煉，主體性逐步形成和發(fā)展。在課堂教學(xué)中，應(yīng)用有效教學(xué)策略，實(shí)現(xiàn)全面提升高一學(xué)生對(duì)于生物圖文的轉(zhuǎn)化能力的目標(biāo)。

2.生物圖文轉(zhuǎn)化能力提升的有效教學(xué)策略

2.1本研究涉及的核心概念

2.1.1圖文轉(zhuǎn)化能力：圖示信息轉(zhuǎn)換為文字信息的能力。這里的"圖"包含生物結(jié)構(gòu)圖、生物曲線圖，屬生物學(xué)科中的數(shù)學(xué)模型和物理模型的識(shí)別和建構(gòu)，模型生物學(xué)含義的解讀。其中，物理模型，就是以實(shí)物或圖片形式直觀表達(dá)認(rèn)識(shí)對(duì)象的特征。如：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型。而數(shù)學(xué)模型，是用來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。如：酶活性受溫度（PH值）影響示意圖，不同細(xì)胞的細(xì)胞周期持續(xù)時(shí)間等。

2.1.2教學(xué)策略是為實(shí)現(xiàn)某一教學(xué)目標(biāo)而制定的、付諸于教學(xué)過(guò)程實(shí)施的整體方案，它包括合理組織教學(xué)過(guò)程，選擇具體的教學(xué)方法和材料，制定教師與學(xué)生所遵守的教學(xué)行為程序。

2.1.3有效教學(xué)策略指的是所用教學(xué)方法要促進(jìn)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)和基本能力的提高，促進(jìn)學(xué)生思考問題、解決問題能力的提高，同時(shí)也要促進(jìn)學(xué)生情感、態(tài)度和價(jià)值觀的發(fā)展。本課題所應(yīng)用的教學(xué)策略，是在新課程理念的正確指導(dǎo)下，科學(xué)、有效地進(jìn)行課堂教學(xué)改革，使生物圖的教學(xué)過(guò)程，真正成為教師與學(xué)生之間有機(jī)的互動(dòng)過(guò)程，真正成為教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效學(xué)習(xí)活動(dòng)的過(guò)程，真正成為師生共同發(fā)展的過(guò)程。

2.2本研究的有校教學(xué)策略——整合生物圖形教學(xué)資源，優(yōu)化生物圖形呈現(xiàn)形式，應(yīng)用有效的教學(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和認(rèn)知。筆者以課堂教學(xué)為主要平臺(tái)，對(duì)教材中所涵概的生物圖形的教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)中應(yīng)用有效的教學(xué)策略和學(xué)生學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)體系，研發(fā)與生物圖形學(xué)習(xí)內(nèi)容有關(guān)的校本作業(yè)（本課題研究的重點(diǎn)任務(wù)），引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行生物圖形識(shí)別（包含生物結(jié)構(gòu)圖、曲線圖的識(shí)別）、說(shuō)圖（圖文轉(zhuǎn)換，就是能把圖示信息轉(zhuǎn)換為文字信息，能說(shuō)出生物圖中所蘊(yùn)含的生物學(xué)概念、生物學(xué)含義）、畫圖（屬最高層次的內(nèi)容，能自主建構(gòu)圖形并畫出生物圖）。引導(dǎo)學(xué)生在認(rèn)知直觀生物圖形和模型的基礎(chǔ)上，學(xué)生能辨析復(fù)雜抽象的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)圖示信息轉(zhuǎn)換為文字信息，并能用生物學(xué)知識(shí)來(lái)解決生物圖形中涉及的問題。而通過(guò)畫圖，尤其是曲線圖，學(xué)生的識(shí)圖能力得到進(jìn)一步提升。通過(guò)識(shí)圖、說(shuō)圖、畫圖，學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)也逐步得到了提高。

2.3拓展對(duì)生物圖形有效教學(xué)策略的理解。 生物學(xué)科具有直觀性、動(dòng)態(tài)的特點(diǎn)。人教版普通高中新課標(biāo)教材中運(yùn)用了大量的插圖，有結(jié)構(gòu)圖、生理功能圖、關(guān)系圖、發(fā)育圖、進(jìn)化圖、生態(tài)圖、研究過(guò)程圖、現(xiàn)象圖、概念圖、表格圖等等，練習(xí)中也多次出現(xiàn)圖表及體現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律的坐標(biāo)曲線。這些眾多的生物學(xué)圖，既有形象直觀的一面，又具有概括、濃縮知識(shí)的一面，它既能直觀地反映生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生命的過(guò)程，又能高度地概括生物各項(xiàng)生理活動(dòng)之間的相同點(diǎn)、區(qū)別和聯(lián)系。而圖形、圖表是表述、概括、拓展、深化生物學(xué)知識(shí)的重要形式，在信息表達(dá)方面有較大優(yōu)勢(shì)。這些圖形使深?yuàn)W的道理形象化，抽象的概念具體化，枯燥的知識(shí)趣味化，繁冗的文字?jǐn)⑹鰲l理化。教師若能正確運(yùn)用圖形進(jìn)行有效教學(xué)，那將可以更好地培養(yǎng)學(xué)生獲取、抽象、歸納信息并進(jìn)行推理的能力。這也是新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生能力提出的新要求。生物圖形策略有助于師生在教學(xué)活動(dòng)中提高教學(xué)質(zhì)量，我國(guó)目前若干論文多停留在對(duì)個(gè)別圖式策略的教學(xué)研究，較缺乏嚴(yán)格的研究方法和證據(jù)支撐，或理論研究不夠系統(tǒng)。本課題研究將對(duì)這方面的高中生物圖教學(xué)策略作些梳理、總結(jié)，闡釋生物圖教學(xué)策略的定義、不同策略的特征及其教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用等，同時(shí)還將嘗試從教學(xué)原則、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)過(guò)程、教學(xué)反饋與評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)等方面概括一套以高中生物圖教學(xué)策略，優(yōu)化高中生物課堂教學(xué)的理論指導(dǎo)。圖形教學(xué)的有效策略可以從識(shí)圖、析圖、繪圖三方面入手。

2.4圖形策略啟發(fā)"思維"，提升生物課堂的有效性。本研究以學(xué)生發(fā)展為本，在教學(xué)中結(jié)合思維圖式，啟發(fā)、鼓勵(lì)學(xué)生開拓思維，利用生物科學(xué)語(yǔ)言進(jìn)行觀察、描述、提問、質(zhì)疑、比較、分類，以生物圖形為平臺(tái)，將知識(shí)串點(diǎn)成線，織線成網(wǎng)，組織已有知識(shí)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生頭腦中新知識(shí)圖式的形成或發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生思維的整體性和敏捷性，提升生物課堂的有效性。

2.5依托"圖形策略"建構(gòu)知識(shí)，促成有意義的生物學(xué)習(xí)。作業(yè)是學(xué)生鞏固學(xué)習(xí)的載體，是教師獲得學(xué)生反饋的橋梁。因此，本研究將在優(yōu)化教的基礎(chǔ)上，對(duì)"傳統(tǒng)的生物作業(yè)"進(jìn)行新的嘗試，嘗試?yán)脠D式策略設(shè)計(jì)更具結(jié)構(gòu)性、發(fā)展性、開放性等生物圖形校本作業(yè)，讓學(xué)生習(xí)得圖式，自己學(xué)會(huì)應(yīng)用思維圖式，建構(gòu)學(xué)習(xí)支架，促成有意義的生物學(xué)習(xí)。

2.6架構(gòu)形象思維到抽象思維的橋梁，提升圖式思維的層次。根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，先掌握物理模型這類較具體形象的圖式，然后引導(dǎo)學(xué)生掌握數(shù)學(xué)模型解讀的要領(lǐng)，歸納出解決這類問題的規(guī)律，引領(lǐng)學(xué)生思維的升華及提升解題能力。

筆者借助行動(dòng)研究，對(duì)自己教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行反思，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，從中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，對(duì)自己教學(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)提升，進(jìn)而通過(guò)實(shí)踐調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)策略，有效地進(jìn)行課堂教學(xué)，向45分鐘課堂要質(zhì)量；確實(shí)做到因材施教，高效地進(jìn)行課堂操練，有效地進(jìn)行課后輔導(dǎo)；在教學(xué)中，教師善于應(yīng)用激勵(lì)性評(píng)價(jià)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，真正做到教學(xué)相長(zhǎng)。全面提升了高一學(xué)生對(duì)于生物圖文的轉(zhuǎn)化能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]何克抗《建構(gòu)主義-革新傳統(tǒng)教學(xué)的理論基礎(chǔ)》

[2]加德納《多元智能理論》