可视化思维工具在“生物的进化”教学中的运用

唐晓春

(江苏省南京师范大学附属扬子中学 210048)

可视化思维是指一种通过可以觉察的视觉方式，将思维进行外化呈现的过程。通过可视化思维将抽象事物变成图形图像，形成能够直接作用于人感官的知识表现形式，从而促进知识的获取与创新[1]。“生物的进化”这一节的内容较抽象，存在许多思维障碍，可借助可视化思维工具将学生的思维外显，突破知识重难点，促进学生的思维认知。

1 用时间轴呈现进化理论发展的科学史

借助时间轴可视化思维工具，让学生了解生物进化理论发展的科学史，对进化理论发展有一个全新的认识。

例如，在教学过程中，利用时间轴(图1)，再由学生进行角色扮演，分别讲解不同时期各学说的主要内容，促进学生对生物进化科学史的认识与理解。

图1 进化理论发展科学史的时间轴

2 用流程图呈现达尔文“自然选择学说”

借助流程图可视化思维工具，让学生理解“自然选择学说”的内在逻辑关系，对“自然选择学说”有一个明晰的认识。

图2 “自然选择学说”的流程图

例如，在教学过程中，利用流程图(图2)，讲清达尔文“自然选择学说”的主要内容，促进学生对“自然选择学说”的认识与理解。

3 用分析图呈现生物进化理论的基本概念

借助分析图可视化思维工具，让学生理解现代生物进化理论中基本概念的内涵和外延，对现代生物进化理论有一个基础的认识。

例如，案例分析：某昆虫种群100个体，其中翅色为绿色的AA 30个，Aa 60个，褐色的aa 10个，求出相应基因型频率和基因频率。

在教学过程中，利用分析图(图3)，分析现代生物进化理论中各个基本概念之间的联系与转换，促进学生对现代生物进化理论中基本概念的认识与理解。

图3 现代生物进化理论基本概念的分析图

4 用故事板分析桦尺蠖基因频率的变化

借助故事板可视化思维工具，通过计算让学生探究基因频率的变化与进化的关系，理解现代生物进化理论中进化的实质，对现代生物进化理论有一个本质的认识。

例如，创设故事情境：1870年，桦尺蠖种群的基因型频率如下：SS是10 %，Ss是20 %，ss是70%。在树干变黑这一环境条件下，使得种群中浅色个体每年减少10 %，黑色个体增加10%。在第2～10年间，该种群每年的基因型频率是多少？每年的基因频率是多少？将计算结果填入故事板(表1)。问题1：根据计算结果，桦尺蠖种群中s基因(决定浅色性状)的频率为什么越来越低？问题2：你认为从19世纪到20世纪桦尺蠖进化了吗？为什么？进化的本质是什么？

在教学过程中，利用故事情境形成的故事板，分析进化过程中基因频率的变化规律，能促进学生深刻地理解进化的实质。

表1 桦尺蠖基因频率变化的故事板

5 用鱼骨图分析生物进化理论中物种的形成

借助鱼骨图可视化思维工具，让学生理解新物种形成的条件，对现代生物进化理论中物种的形成有一个深刻的认识。

例如，在教学过程中，利用鱼骨图(图4)，分析进化过程中物种的形成方式，可促进学生理解物种的概念。

图4 物种形成的鱼骨图

6 用维恩图比较“自然选择学说”与现代生物进化理论的异同

借助维恩图可视化思维工具，让学生通过比较“自然选择学说”与现代生物进化理论的异同，可对现代生物进化理论的主要内容有一个深刻地认识。

例如，在教学过程中，利用维恩图(图5)比较分析“自然选择学说”与现代生物进化理论的异同，促进学生理解现代生物进化的理论。

图5 “自然选择学说”与现代生物进化理论比较的维恩图