教学素材：思维可视化助力高中生物概念教学.docx

思维可视化助力高中生物概念教学高中生物的学习中往往出现容易遗忘、不会应用和不懂迁移的困难，这些都是学生“以背代学”的浅层学习的表现思维可视化的教学手段不仅可以帮助学生解构自己的思维过程，也可以帮助教师认识学生的思维过程，促进深度学习思考，促进师生思维的互动，提高教与学的效率一、模型构建——在可视化情境中呈现思维模型构建是一种科学研究方法，在生物学发展历史中扮演着重要角色，如细胞膜流动镶嵌模型和DNA双螺旋结构模型的构建都是借助可视化的物理模型展现微观的分子结构或细胞结构应用模型构建法学习、检验所学可以将抽象的知识具象化，同时也能直观的反映出学生知识内化的程度在细胞分裂单元中“染色体”“姐妹染色单体”“同源染色体”“染色体组”的概念是理解分裂过程和遗传规律的基础，因此是教学的重点，由于几个概念之间易混淆不易辨识，因此也是学生学习的难点课堂上在利用动画视频和板书画图的方法演示分裂过程后，教师可以再利用“染色体模型让学生模拟细胞分裂过程中染色体行为和数目变化，此过程不但可以加深学生对所学知识的理解，还可以让教师观察到学生在内化知识的过程中的思维动态，及时了解学生的掌握情况并及时纠偏在高三复习中还可以利用此模型将细胞分裂与染色体变异进行联系，教师提出具有一定开放性和明确指向性的学生任务：模拟细胞在不同分裂时期染色体未移向两极可能导致的染色体变异，从而引导学生对“单体”“单倍体”“三体"“三倍休”形成原因进行分析。

如此，将思维过程通过模型构建呈现在师生眼前，能使学生在学习过程中不断反思反馈，逐渐形成对概念的正确认识和辨析在DNA结构和复制单元中，DNA双螺旋结构和半保留复制这两个重要概念之间有着密不可分的关系，为什么双螺旋结构能为半保留复制的进行提供了精确的模板是教学的重难点教材提供了生动的图片和严谨的配文来帮助学生将微观世界宏观化，是学习的重要手段，但若能提供"DNA双螺旋结构模型盒”让学生自己拼出双螺旋结构并解释该结构的特点，同时模拟DNA半保留复制过程，将能更有效的帮助学生突破重难点，构建重要概念间的联系二、实验——在可视化操作中展现思维作为自然科学，离不开对自然现象的观察和探究，也就离不开实验实验探究是培养科学思维和科学探究的重要方法，也是思维可视化的载体之一教材中的实验可以作为新知学习和基本技能练习的手段，在有了一定的知识储备和正确的实验操作技能后，教师可以提供半开放的实验课题供学生深度学习在物质跨膜运输单元，水分子的渗透作用是细胞吸水失水的重要方式，教材提供了紫色洋葱外表皮细胞在0.3g/ml蔗糖溶液和清水中发生质壁分离和复原的实验来帮助学生通过显微镜观察原生质层的存在、理解渗透作用发生的条件。

此后教师可以以“探究气孔开闭的原因”为题，以菠菜叶、紫鸭跖草叶为实验材料，提供不同浓度的盐溶液，让学生以植物细胞吸水和失水实验为基础，自行设计并完成实验探究，实现知识的迁移和对“渗透作用"“质壁分离和复原"“原生质层具有选择透过性”等概念的构建，教师也能通过学生的设计和操作过程了解学生的思维活动，及时对学生学习过程做出评价在DNA粗提取实验中，在学生初步掌握DNA粗提取的原理和操作之后，教师可以进一步进行拓展活动：首先为学生提供若干中知网上相关的实验论文，引导学生学习关注论文中的选材和方法，再设计出自己的实验方案并实施、检验在此过程中教师需要帮助学生修改完善实验方案，在多次与学生的交流中教师能很好的了解学生对知识的理解和独特的想法，并给予学生最大的支持，鼓励并允许他们通过实验操作验证自己的方法和想法在不断的试错和纠偏过程中，学生对“盐析”"除杂方法”等概念的认识会逐渐深入并内化三、思维导图——借助可视化图形显现思维思维导图是近年来较为流行的学习方法，在文科学习（如文本阅读理解）过程中有着绝对的优势图形是一种直观形象的表达方式，借助思维导图能清晰的将学生对文本的理解和阅读过程中的思维完整呈现出来，有助于学生理清事实概念的联系，构建复杂而明了的科学概念。

由于高中生物学科具有知识点多且散乱的特点，给学生学好生物设置了一个门槛，故想提高学习效率就要求将知识网络化、概念综合化，这同样需要借助思维导图不同学习阶段，思维导图绘制的精细程度可以不同对于新授课，若一节的内容较多较重要，可以针对一节课的内容绘制但需要要求学生做得细致完整，尽可能将知识点全包含如必修一蛋白质-节，可以用树状分支图将蛋白质的元素组成、基本单位、形成过程、功能、性质、检验等概念串联起来；对于高一高二的复习课，可以针对每一单元绘制，要求学生抓住重要概念，梳理单元内概念间的联系如必修一细胞结构单元，可以用一幅细胞模式图实现细胞壁、细胞膜、细胞器、细胞核、细胞质基质的结构功能及联系等重要概念的“知识入框”；对于高三复习课，则可以按照专题绘制，打破课本之间的壁垒，着力于相关概念内涵与外延的整合：如以“染色体”为专题，将细胞分裂、染色体变异和育种几个单元合并；以“遗传”为专题，将遗传规律和伴性遗传合并；以"DNA"为专题，将其结构、功能、复制和基因突变合并四、APP和互动教学平台——借助可视化信息技术复现思维作业和测试是课堂教学效果的评价，也是对学生学习结果的评价但课后作业和单元检测具有滞后性，教师很难及时全面了解学生的掌握情况，课堂即时反馈的需求越来越突出。

随着信息技术的强势发展，近年来针对精准教学的APP或互动教学平台逐渐走进课堂，让学生学习思维的过程和结果得到及时展示，大数据分析使师生都能在短时间内得到教与学的实时反馈，并助力教与学的不断配合如希沃教育信息化可视平台配备的反馈器在教师与每一位学生之间搭建了高效、全面的信息传递通道，教师在课件呈现题目并设置答题时间，学生通过反馈器选择答案，答题结果能马上呈现并自动生成课堂互动报告，教师通过课堂报告能第一时间掌握教学薄弱点和学生学习困难点，及时调整教学进度和教学方法，帮助学生落实课堂听课效率生物学知识需要通过大量事实证据逐级构建基本概念、重要概念、核心概念，因此通过设计相关习题并在课堂即时反馈是落实概念学习的有效手段除了希沃，还有很多也能帮助学生外显思维过程、为教师提供精准教学的软件，如智学网能针对每位同学的考试或作业错题形成各自有针对性的“错题强化训练”习题；如APP"门口易测”只需普通打印纸就能打印答题卡，直接利用就能实现答题卡扫描并即时呈现全班及每一位学生答题情况的生成性报告作为自然科学，教学的重点应放在学科核心素养的培养上，而生命观念的形成又必须依赖学生对生物学概念的理解借助模型、实验、导图、信息技术等可视化手段可将学生思维过程展现出来，有助于促进师生思维能力的发展，促进深度学习，提升学生对概念的理解和构建能力，逐渐培养学生的核心素养和终身学习能力。