生物教材配图教学：培养高中生理性思维——基于《神经系统的结构与功能》的案例

■钟 慧

一、问题的提出

2015年3月30日，在教育部印发的《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》中，首次出现“核心素养”的概念。自此“核心素养”被置于深化课程改革、落实立德树人目标的基础地位。今天，这个概念体系正在成为新一轮课程改革深化的方向。理性思维是“核心素养”中对学生认知世界、内化能力最关键的一环，它包括崇尚并形成科学思维的习惯；能够运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法探讨生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题等。学生不再是被动地接受知识，而应处于主动、积极的知识构建状态，教师需要根据不同学生的个体学习经验与知识结构，进行有针对性的引导，帮助学生逐步形成理性思维的能力和习惯。

教育形势的改变，必将带来教育理念和方式的变革。然而我们的教材没有变，知识本身没有变。我们教师该如何利用教材整合知识，将“核心素养”的要求与每一个知识模块、每一节课堂教学紧密联系起来？如何让教材中的知识焕发出新的活力，将“核心素养”的形成渗透到每一节课堂、每一位学生？来自学生的一组问题给我带来了新的启示：“课本这一页上为什么会有这样一张图片？它要说明什么问题？我们要把上面的所有信息都记背下来吗？有什么办法让我更好地认识这幅图呢？这对我认知其他的生物图像有什么帮助吗？试题中会以什么形式考查呢?笔者认为，能提出这些问题的学生一定善于思考，他们对图形的敏感性与这一素材本身的特点是有关联的，利用教材中的配图对学生进行理性思维的培养，是一个良好的突破口。

图表作为生物学的第二语言,有着语言文字无法比拟的直观、简洁以及信息量大等特点。浙江科学技术出版社出版的《普通高中课程标准实验教科书生物学》是目前我们正在使用的高中生物教材,与之前使用过的人教版教材相比，这套教材运用了更为丰富的教材配图。然而在日常教学中，师生对教材配图的解读和利用不够深入、全面，特别是对教材配图的研究不重视，缺乏系统和高效的解读方法。

掌握教材配图的一般研究方法并在教学中灵活应用配图的优势，是提高教学有效性的重要途径之一。利用好教材配图这一教学资源，有效培养学生在知识联系、模型构建、归纳概括、变式思维等方面的能力，崇尚并养成科学思维的习惯等，值得我们深入研究。

二、生物教材配图教学的内涵和内容

在教学过程中，研究教材十分重要，在关注教材文字内容的同时，不能忽视对教材配图的研究。教材配图一般包括图片、照片、图标、图例等。教学中应研究配图的来源、逻辑、分类及特点，深入挖掘配图中的知识要素，思考配图的来龙去脉，寻找配图间的关联，探索配图的诸多变式；收集教材配图的教学设计及实施案例，进行个案研究、经验总结等。借助课堂观察技术对教材配图的教学设计和实施进行检验和反思，形成螺旋式上升的积累，提炼出分析和利用教材配图的一般方法和规律。基于教材配图的教学设计和实施研究，帮助学生解读教材，理解生物学基本概念、过程、逻辑关系等，形成科学思维的习惯。对容易混淆的知识进行分析和比较，锻炼学生进行演绎、推理、变式思维的能力。通过教学实验和课堂观察，应用教材配图的教学设计，在培养学生识图析图能力的同时，增强其由整体到局部、由宏观到微观等归纳与概括的理性思维能力。通过课例研究，对观察示意图的一般方法进行归纳和提炼。

三、生物教材配图教学实践——以《神经系统的结构与功能》为例

《神经系统的结构与功能》是必修三课本第二章第二节的内容，是学生了解动物生命活动调节的重要知识环节。神经调节不仅对于内环境稳态的维持具有举足轻重的作用，而且具有协调身体的运动、语言等功能，是动物生命活动的主要调节形式。从知识本身和学生学习的特点来看，神经调节不但知识抽象，还存在不少易于混淆的知识内容。这使得该模块的学习成为重点和难点。教材对该章节的编排格局清晰，层层递进，符合认知规律。以教材配图为突破口，在解读教材知识的同时，帮助学生构建图文、图图联系，形成科学思维的习惯。

配图为认知神经元的基本结构提供了具体的案例，在学习这类细胞结构示意图时，可以先让学生通过自主阅读、观察等掌握一部分信息，通过小组讨论、汇报小结的方式交流信息。将知识信息汇总并结构化形成概念图可以深化知识理解，并培养学生从模型到建模的能力，同时不要忽视对观察示意图的一般方法的归纳和提炼：按照一定的逻辑顺序，如从上到下、从左到右、从外到内、由主到次，按照箭头顺序等进行观察，形成总分关系、平行关系等。通过多次有意识地识图训练，帮助学生形成科学思维的习惯。

从运动神经元的配图出发，还能联系接下来学习的多幅教材配图，对整个神经调节的知识进行推进。如神经细胞的极化状态配图，通过该配图引导学生描述极化状态的电荷分布特点，思考产生极化状态的原因，而后让学生通过自主构建对应的反极化模型图，理解受刺激后的膜电位变化，能动态地理解去极化、反极化过程，并描述出反极化状态的电荷分布特点和形成原因。在这一过程中，不但培养了学生识图析图的能力，并且培养了学生归纳与概括、演绎与推理、模型与建模的理性思维能力。

在神经肌肉接点的结构示意图中，第一个神经元的轴突末梢在第二个神经元的胞体、树突或轴突处组成突触。在学习反射弧及神经冲动的传递时，联系这三幅教材配图进行学习，能让学生通过图文结合、图图结合的方式，构建神经系统、神经元、突触之间的结构层次关系，培养学生由整体到局部、由宏观到微观的理性思维素养。

神经冲动的产生和传导是学生经常混淆的两个概念，如何利用教材配图落实学生对知识要素的理解，并培养学生还原实验情景、构建模型、分析概括的能力。学生经常将动作电位产生过程的膜电位变化图与动作电位传导示意图混淆，主要原因是两者的变化趋势十分相似。但实际上两者对应的实验情境和研究主题完全不同。此外，课本配图2-5蛙坐骨神经的动作电位示意图以具体的实验对象、流程和结果的形式展现了神经冲动的传导过程，为我们充分理解并区别神经冲动的产生和传导提供了依据。通过思考曲线模型的构建过程，还原实验情景，通过分析比较三幅图，概括出动作电位产生和传导的区别，帮助学生对容易混淆的知识进行整理和比较，打好运用知识的基础。在完成以上学习内容的基础上，我们再以新的图像模型来考查学生对知识的掌握情况，同时也能锻炼学生进行演绎、推理、变式思维的能力。

四、成效与思考

通过对教材配图的教学应用及对诸多案例的分析反思，利用课堂观察技术进行的测量和评价，我们发现：合理利用教材配图在发掘学生思维潜力，培养学生理性思维能力方面有很大帮助。主要表现在：归纳、概况能力的提升，演绎、推理能力的提升，分析、比较能力的提升，批判性思维的锻炼等多个方面。

取得成效的同时，也带来了更多的问题和思考：

第一，教材配图的利用怎样才能更合理和高效？这首先要求教师对教材配图进行深入剖析、拆解。因此对学习目标的研究应置于首位，在研究目标的过程中，除了要思考“是什么、为什么、怎么办”，还应该关注“怎样利用教材资源才能更好地达成目标”等问题。

第二，教学资源利用效度的信息获取可以借助课堂观察、课堂检测、师生对话、课后作业等多种途径获得。教师如何在这些动态的评价信息里准确获取有效内容，并迅速给出合理反馈？考验的恐怕不仅是教学机制或教学经验，更重要的是对信息的预设。正所谓“运筹帷幄，决胜千里”。

第三，课堂观察技术能为诸多教学行为进行测评，但在专门针对教材配图的利用情况方面的量表开发还十分有限。如果能建立专门针对这一主题的研究课题，一定能将教材配图在学生“核心素养”落实方面的研究推进得更为有效，为我们提供更多、更好的测量和使用工具。

新的教育改革形势让我们重新认识生物学核心素养的重要性。如何将生命观念、科学探究、理性思维、社会责任的培养渗透到日常教学，是摆在我们面前最切实际的问题。深入研究丰富多彩的教学资源，让这些来自我们触手可及的教材信息焕发出夺目的光彩，为我们带来新的思维挑战。

（作者单位：杭州市余杭高级中学，浙江杭州311100）

（编辑：李延旭 校对：高 原）