核心素養(yǎng)視域下高中生物課堂思維可視化教學(xué)策略研究

【摘" 要】 隨著教育改革步伐的加速與深化，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)已成為教育領(lǐng)域的重要議題。在高中生物課堂中，教師應(yīng)當(dāng)以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，全面考慮教學(xué)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，旨在促進(jìn)學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)得到全面發(fā)展。其中，“思維可視化”技術(shù)因其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在提升學(xué)生思維能力、激發(fā)探究精神及增強(qiáng)創(chuàng)新能力方面展現(xiàn)出顯著成效，這與生物課程改革的內(nèi)在需求緊密相連。文章從核心素養(yǎng)的視角出發(fā)，對(duì)思維可視化技術(shù)進(jìn)行了深入剖析，揭示了當(dāng)前高中生物課堂存在的問(wèn)題，并系統(tǒng)地探討了實(shí)施思維可視化教學(xué)的有效策略，旨在為構(gòu)建高效的生物課堂提供實(shí)質(zhì)性的參考與指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】 核心素養(yǎng)；高中生物；思維可視化；教學(xué)策略；教學(xué)優(yōu)化

一、思維可視化技術(shù)應(yīng)用于高中生物教學(xué)現(xiàn)狀

思維可視化，作為一種創(chuàng)新的教學(xué)輔助手段，其核心精髓在于將抽象復(fù)雜的思維過(guò)程以直觀清晰的圖示形式展現(xiàn)出來(lái)，從而有效激發(fā)學(xué)生的深層次、有意義的學(xué)習(xí)活動(dòng)。在生物教學(xué)的實(shí)踐中，教師需緊密圍繞學(xué)生的思維特點(diǎn)、課程內(nèi)容及學(xué)習(xí)規(guī)律，精心設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)，并充分利用多樣化的資源與技術(shù)工具，以生動(dòng)展現(xiàn)思維的結(jié)構(gòu)、路徑及方法論。這一做法不僅顯著減輕了學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，還深化了他們對(duì)知識(shí)的理解和掌握，為促進(jìn)學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的全面發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（一）重結(jié)果輕過(guò)程的傾向亟須轉(zhuǎn)變

當(dāng)前高中生物教學(xué)中，存在一個(gè)普遍且顯著的問(wèn)題，即過(guò)分強(qiáng)調(diào)教學(xué)成果的直接呈現(xiàn)，而忽視了思維過(guò)程本身的重要性。這種傾向背后反映出對(duì)核心素養(yǎng)構(gòu)成中知識(shí)、態(tài)度與技能三個(gè)維度的片面理解，尤其是對(duì)在實(shí)際情境中解決問(wèn)題能力的忽視。具體表現(xiàn)為，部分教師的教學(xué)重心偏離了思維訓(xùn)練的本質(zhì)，過(guò)于追求結(jié)論的快速獲取。這種做法導(dǎo)致原本應(yīng)通過(guò)直觀化表達(dá)來(lái)加深理解的生物學(xué)知識(shí)變得僵化，無(wú)法有效促進(jìn)學(xué)生的思維能力和品質(zhì)的進(jìn)一步發(fā)展，從而阻礙了其生物學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

（二）思維表征手段需多樣化

在教學(xué)實(shí)踐中，盡管思維導(dǎo)圖、認(rèn)知地圖、實(shí)體模型以及動(dòng)畫(huà)視頻等多種工具在展示思維過(guò)程與結(jié)果方面具有不可替代的價(jià)值，但部分教師仍局限于使用單一的圖示法進(jìn)行教學(xué)。這種單一的教學(xué)方式往往使學(xué)生僅停留在機(jī)械記憶層面，無(wú)法充分發(fā)揮思維表征手段的多樣性和靈活性。因此，學(xué)生的自主思考和深層次理解能力受到限制，思維動(dòng)態(tài)與成果無(wú)法得到全面展現(xiàn)，這直接影響了思維可視化教學(xué)理念的實(shí)際效果及其對(duì)學(xué)生綜合能力的促進(jìn)作用。

（三）強(qiáng)化學(xué)生的主體地位

理論上，學(xué)生應(yīng)被視為教學(xué)活動(dòng)的核心，但在實(shí)際操作中，由于“灌輸式”與“演示式”這兩種傳統(tǒng)教學(xué)模式的束縛，學(xué)生在課堂上往往缺少必要的思維整合、問(wèn)題回答以及討論評(píng)價(jià)的機(jī)會(huì)。這種模式下，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性受到壓制，參與感與獲得感減弱，難以激發(fā)起對(duì)生物學(xué)的興趣和內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)力。因此，必須強(qiáng)化學(xué)生的主體地位，讓他們?cè)谡n堂上充分參與、積極思考，以實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的培育和教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。

（四）構(gòu)建教學(xué)與評(píng)價(jià)體系的緊密聯(lián)系

教學(xué)評(píng)價(jià)作為連接教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)狀況的重要橋梁，對(duì)提供即時(shí)反饋、調(diào)整教學(xué)策略具有至關(guān)重要的作用。然而，現(xiàn)實(shí)中存在著教學(xué)與評(píng)價(jià)之間缺乏緊密聯(lián)系的問(wèn)題。這導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)無(wú)法得到及時(shí)且有效的反饋，進(jìn)而在調(diào)整個(gè)人學(xué)習(xí)策略上存在困難。因此，必須構(gòu)建教學(xué)與評(píng)價(jià)體系的緊密聯(lián)系，使教學(xué)評(píng)價(jià)能夠真實(shí)反映學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，為師生間的互動(dòng)提供有力支持，從而發(fā)揮評(píng)價(jià)機(jī)制在指導(dǎo)、激勵(lì)、反饋及總結(jié)方面的功能，促進(jìn)生物課堂教學(xué)效率和整體教學(xué)質(zhì)量的提高。

二、核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的思維可視化生物教學(xué)策略

（一）對(duì)接核心素養(yǎng)，精準(zhǔn)設(shè)定可視化目標(biāo)

在核心素養(yǎng)的引領(lǐng)下，高中生物課堂中的思維可視化教學(xué)需明確并細(xì)化其目標(biāo)，這是確保教學(xué)質(zhì)量與效果的關(guān)鍵所在。教師不僅要對(duì)生物課程標(biāo)準(zhǔn)與課程內(nèi)容了如指掌，還要深入了解學(xué)生的認(rèn)知水平與學(xué)習(xí)興趣，從而制定出既符合課程標(biāo)準(zhǔn)要求又貼近學(xué)生實(shí)際的教學(xué)目標(biāo)。這些目標(biāo)應(yīng)全面覆蓋生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任等核心素養(yǎng)的各個(gè)方面。

以人教版高中生物必修二“減數(shù)分裂和受精作用”為例，教師可以設(shè)定以下具體教學(xué)目標(biāo)：在生命觀念方面，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生繪制減數(shù)分裂過(guò)程圖，使其直觀理解生殖細(xì)胞形成過(guò)程中染色體數(shù)目減半的現(xiàn)象，并認(rèn)識(shí)到這是生物體保證遺傳信息穩(wěn)定傳遞的重要機(jī)制；在科學(xué)思維培養(yǎng)上，需深入剖析減數(shù)分裂各個(gè)階段的獨(dú)特特征，強(qiáng)化學(xué)生的邏輯推理與批判性思維，以提升其解決復(fù)雜生物學(xué)問(wèn)題的能力；在科學(xué)探究領(lǐng)域，應(yīng)組織學(xué)生參與模擬實(shí)驗(yàn)或觀看視頻資料，通過(guò)親身實(shí)踐來(lái)深化對(duì)減數(shù)分裂整個(gè)過(guò)程的認(rèn)識(shí)，并鼓勵(lì)其采用圖表形式歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，以鞏固理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合；在社會(huì)責(zé)任意識(shí)的建立上，應(yīng)將減數(shù)分裂的概念與生殖健康、遺傳疾病預(yù)防等社會(huì)議題相融合，使學(xué)生意識(shí)到生物學(xué)知識(shí)在現(xiàn)實(shí)生活中的廣泛應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)而激發(fā)其對(duì)社會(huì)責(zé)任與使命感的認(rèn)知與承擔(dān)。借助“思維可視化”的教育技術(shù)手段，如繪制詳盡的流程圖或制作生動(dòng)的動(dòng)畫(huà)視頻，教師能夠?qū)㈠e(cuò)綜復(fù)雜的生物過(guò)程直觀展示給學(xué)生，助其更易于理解和掌握知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)，依據(jù)學(xué)生個(gè)體差異適時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，確保所有學(xué)生都能在清晰的學(xué)習(xí)目標(biāo)引領(lǐng)下，穩(wěn)步提升自身在生物學(xué)領(lǐng)域的核心素養(yǎng)水平。

（二）創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，激發(fā)思維活力

在高中生物課堂中，構(gòu)建真實(shí)、具體且充滿挑戰(zhàn)的學(xué)習(xí)環(huán)境，對(duì)激發(fā)學(xué)生的求知欲望、推動(dòng)其主動(dòng)探索具有極其重要的意義。這樣的情境有助于學(xué)生將抽象理論與實(shí)際生活緊密結(jié)合，并在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中提升綜合思維與實(shí)踐應(yīng)用能力。在思維可視化策略的應(yīng)用過(guò)程中，教師應(yīng)充分利用多元化的教學(xué)資源，精心創(chuàng)設(shè)情境，以促進(jìn)學(xué)生深層次的思維參與和知識(shí)的有效建構(gòu)。

以人教版高中生物選擇性必修二中的“生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)”單元為例，教師可以創(chuàng)設(shè)一個(gè)與學(xué)生日常生活緊密相關(guān)的場(chǎng)景：假設(shè)學(xué)校正籌劃創(chuàng)建一個(gè)校園生態(tài)系統(tǒng)示范區(qū)，要求學(xué)生設(shè)計(jì)一套能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)的小型生態(tài)系統(tǒng)模型。為完成該任務(wù)，學(xué)生首先需要理解碳循環(huán)、氮循環(huán)等生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的基礎(chǔ)理論，并明晰生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者等生物成分在物質(zhì)循環(huán)中的功能定位。在此基礎(chǔ)上，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)地調(diào)研、文獻(xiàn)檢索等途徑，全面了解校園現(xiàn)有生態(tài)資源及環(huán)境特征，運(yùn)用歸納與概括的方法，提煉出構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)模型所需的關(guān)鍵因素。隨后，組織學(xué)生展開(kāi)小組討論，鼓勵(lì)其運(yùn)用演繹推理的方式，結(jié)合已有知識(shí)，提出多樣化的方案構(gòu)思，并借助思維導(dǎo)圖、流程圖等可視化工具，將設(shè)計(jì)思路具象化呈現(xiàn)。在討論交流環(huán)節(jié)，學(xué)生不僅能夠深入理解生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的復(fù)雜性與動(dòng)態(tài)變化，還能通過(guò)思想碰撞激發(fā)更多創(chuàng)新思維與解決方案。最終，通過(guò)親手實(shí)踐與模型展示，學(xué)生得以將其設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)化為具體實(shí)物，并在實(shí)踐中持續(xù)改進(jìn)與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)的有效模擬。這一過(guò)程不僅鍛煉了學(xué)生的思維能力、實(shí)踐技巧與團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，還使其深刻體會(huì)到生物學(xué)知識(shí)在解決實(shí)際問(wèn)題中的重要價(jià)值，進(jìn)一步激發(fā)其對(duì)生物學(xué)科的興趣與熱情。同時(shí)，通過(guò)設(shè)置真實(shí)情境與驅(qū)動(dòng)性任務(wù)，教師能夠有效引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活中，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化與遷移，從而促進(jìn)其生物學(xué)科核心素養(yǎng)的全面提升。

（三）豐富學(xué)習(xí)資源，優(yōu)化可視化表征

在高中生物教學(xué)中，為了深化學(xué)生對(duì)復(fù)雜生物學(xué)概念和過(guò)程的理解，教師必須致力于豐富和優(yōu)化學(xué)習(xí)資源，并采用多樣化的可視化表征方式。這一舉措不僅能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能顯著降低認(rèn)知負(fù)荷，從而提升教學(xué)效果。

以人教版高中生物選擇性必修一“神經(jīng)系統(tǒng)的分級(jí)調(diào)節(jié)”章節(jié)為例，教師可以充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，引入豐富的多媒體資源來(lái)輔助教學(xué)。首先，通過(guò)展示神經(jīng)系統(tǒng)的精細(xì)解剖模型，學(xué)生可以直觀地觀察到神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)、突觸的巧妙連接方式以及神經(jīng)纖維的走行路徑，從而初步建立起對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。接著，利用生動(dòng)形象的動(dòng)畫(huà)視頻演示神經(jīng)沖動(dòng)的生成、傳導(dǎo)及突觸傳遞過(guò)程，將原本抽象的電生理現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為直觀且動(dòng)態(tài)的畫(huà)面，這有助于學(xué)生深入理解神經(jīng)信號(hào)在神經(jīng)元間傳遞的復(fù)雜機(jī)制。此外，結(jié)合實(shí)驗(yàn)演示與顯微照片的展示，進(jìn)一步揭示神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)制的深?yuàn)W之處。例如，通過(guò)展示脊髓灰質(zhì)炎病毒感染導(dǎo)致的神經(jīng)元病變顯微圖像，使學(xué)生能夠直接觀察到病毒對(duì)神經(jīng)元結(jié)構(gòu)造成的破壞，從而加深對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)脆弱性以及疾病預(yù)防重要性的認(rèn)識(shí)。在此過(guò)程中，教師應(yīng)當(dāng)靈活運(yùn)用標(biāo)注技術(shù)，如采用不同色彩的線條、箭頭以及符號(hào)來(lái)突出關(guān)鍵信息與重要步驟，以增強(qiáng)學(xué)生的視覺(jué)焦點(diǎn)并加強(qiáng)記憶效果。同時(shí)，安排學(xué)生參與反射弧實(shí)驗(yàn)，觀察并記錄在不同刺激條件下動(dòng)物的行為反應(yīng)，再通過(guò)圖表與流程圖的形式系統(tǒng)地總結(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以此強(qiáng)化對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)分級(jí)調(diào)控原理的理解。

（四）組建學(xué)習(xí)共同體，強(qiáng)化實(shí)踐應(yīng)用能力

在核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的高中生物課堂中，構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體并強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，是促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)、提升生物學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑。通過(guò)組建由不同背景、能力和興趣的學(xué)生構(gòu)成的學(xué)習(xí)小組，可以營(yíng)造積極向上的互動(dòng)互助氛圍，推動(dòng)學(xué)生的全面發(fā)展。

以人教版高中生物必修一“細(xì)胞器之間的分工合作”章節(jié)為例，教師可以根據(jù)組間同質(zhì)、組內(nèi)異質(zhì)的原則進(jìn)行分組，確保每個(gè)小組都涵蓋不同水平的學(xué)生，從而促進(jìn)小組內(nèi)部的交流與合作。小組的任務(wù)可以設(shè)定為研究不同細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其功能，并探討它們?nèi)绾螀f(xié)同工作以支持細(xì)胞的生命活動(dòng)。為了達(dá)成這一目標(biāo)，學(xué)生需要開(kāi)展資料檢索、小組討論以及實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)等工作。在小組探究過(guò)程中，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用圖表、圖片及思維導(dǎo)圖等可視化工具來(lái)記錄和展示他們的發(fā)現(xiàn)、疑問(wèn)以及結(jié)論。

例如，學(xué)生可以通過(guò)繪制細(xì)胞器功能圖解或流程圖的方式，清晰地描繪出細(xì)胞器之間的分工與協(xié)作機(jī)制。這種可視化的過(guò)程不僅有助于學(xué)生理解細(xì)胞器復(fù)雜結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系，還能提升他們的圖形表達(dá)能力和思維清晰度。同時(shí)，教師可以設(shè)置一些實(shí)踐性強(qiáng)的任務(wù)，如模擬實(shí)驗(yàn)或?qū)嵉乜疾欤詭椭鷮W(xué)生深化對(duì)細(xì)胞器功能及其相互關(guān)系的理解。任務(wù)完成后，要求學(xué)生以小組形式進(jìn)行成果展示，內(nèi)容可以包括圖表、研究報(bào)告以及實(shí)驗(yàn)視頻等多種形式。

通過(guò)實(shí)踐與應(yīng)用相結(jié)合的方式，學(xué)生不僅能夠在動(dòng)手操作中深化對(duì)知識(shí)的理解，還能提升解決實(shí)際問(wèn)題的能力，進(jìn)一步提升其實(shí)踐應(yīng)用水平。此外，在學(xué)習(xí)共同體的構(gòu)建過(guò)程中，教師還需注重培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神與溝通協(xié)作技巧，以促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

（五）構(gòu)建多元評(píng)價(jià)體系，推動(dòng)教、學(xué)、評(píng)深度融合

在核心素養(yǎng)的引領(lǐng)下，構(gòu)建一套多元化的評(píng)價(jià)體系對(duì)促進(jìn)“教、學(xué)、評(píng)”的深度融合具有舉足輕重的意義。傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方式往往偏重終結(jié)性評(píng)價(jià)，卻忽略了形成性評(píng)價(jià)在學(xué)生學(xué)習(xí)旅程中的激勵(lì)與導(dǎo)向作用。相比之下，多元評(píng)價(jià)體系倡導(dǎo)將過(guò)程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)有機(jī)結(jié)合，注重評(píng)價(jià)的多元化與綜合性，力求全方位、多層次地展現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)與發(fā)展?jié)摿?，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的自我反思與自我修正能力。

以人教版高中生物選擇性必修三“基因工程的應(yīng)用”章節(jié)的教學(xué)為例，教師可以設(shè)計(jì)一系列評(píng)價(jià)活動(dòng)，這些活動(dòng)應(yīng)涵蓋學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、參與度、合作精神、創(chuàng)新能力等多個(gè)維度，旨在全面而準(zhǔn)確地評(píng)估學(xué)生的綜合表現(xiàn)。在課程初啟階段，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查的方式，教師可以初步掌握學(xué)生對(duì)基因工程基礎(chǔ)理論的了解程度，以及他們對(duì)基因工程技術(shù)的初步認(rèn)知與態(tài)度；進(jìn)入課程中期，組織學(xué)生開(kāi)展項(xiàng)目式探究活動(dòng)，比如設(shè)計(jì)一個(gè)基因工程產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)方案。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生需要以團(tuán)隊(duì)為單位，從市場(chǎng)調(diào)研、需求分析到產(chǎn)品設(shè)計(jì)、效益評(píng)估等環(huán)節(jié)逐一深入，從而深刻體會(huì)基因工程在實(shí)際應(yīng)用中的復(fù)雜性與多面性；課程接近尾聲時(shí)，除了傳統(tǒng)的筆試或口試，教師還可以引入同伴互評(píng)、自我評(píng)價(jià)以及教師評(píng)價(jià)等多元化評(píng)價(jià)方式，以獲取來(lái)自多個(gè)角度的反饋，全面衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。通過(guò)這樣一套多元化的評(píng)價(jià)體系，不僅能夠及時(shí)捕捉到學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的每一個(gè)細(xì)微進(jìn)步，還能為他們提供個(gè)性化的指導(dǎo)與建議，幫助他們?cè)诤罄m(xù)的學(xué)習(xí)中不斷自我完善，持續(xù)進(jìn)步。

三、結(jié)語(yǔ)

核心素養(yǎng)視域下高中生物課堂“思維可視化”教學(xué)策略的研究，不僅深化了教師對(duì)教育改革的理解，也為提升高中生物教學(xué)質(zhì)量提供了有力支持。通過(guò)實(shí)施思維可視化教學(xué)，學(xué)生能夠在生動(dòng)直觀的學(xué)習(xí)環(huán)境中，更好地理解和掌握生物知識(shí)，促進(jìn)其生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任等核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。

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