核心素养视域下高中生物课堂思维可视化教学策略研究

【摘" 要】 随着教育改革步伐的加速与深化，培养学生的核心素养已成为教育领域的重要议题。在高中生物课堂中，教师应当以核心素养为导向，全面考虑教学设计的各个环节，旨在促进学生的生物学科核心素养得到全面发展。其中，“思维可视化”技术因其独特优势，在提升学生思维能力、激发探究精神及增强创新能力方面展现出显著成效，这与生物课程改革的内在需求紧密相连。文章从核心素养的视角出发，对思维可视化技术进行了深入剖析，揭示了当前高中生物课堂存在的问题，并系统地探讨了实施思维可视化教学的有效策略，旨在为构建高效的生物课堂提供实质性的参考与指导。

【关键词】 核心素养；高中生物；思维可视化；教学策略；教学优化

一、思维可视化技术应用于高中生物教学现状

思维可视化，作为一种创新的教学辅助手段，其核心精髓在于将抽象复杂的思维过程以直观清晰的图示形式展现出来，从而有效激发学生的深层次、有意义的学习活动。在生物教学的实践中，教师需紧密围绕学生的思维特点、课程内容及学习规律，精心设计学习任务，并充分利用多样化的资源与技术工具，以生动展现思维的结构、路径及方法论。这一做法不仅显著减轻了学生的认知负荷，还深化了他们对知识的理解和掌握，为促进学生生物学科核心素养的全面发展奠定了坚实基础。

（一）重结果轻过程的倾向亟须转变

当前高中生物教学中，存在一个普遍且显著的问题，即过分强调教学成果的直接呈现，而忽视了思维过程本身的重要性。这种倾向背后反映出对核心素养构成中知识、态度与技能三个维度的片面理解，尤其是对在实际情境中解决问题能力的忽视。具体表现为，部分教师的教学重心偏离了思维训练的本质，过于追求结论的快速获取。这种做法导致原本应通过直观化表达来加深理解的生物学知识变得僵化，无法有效促进学生的思维能力和品质的进一步发展，从而阻碍了其生物学科核心素养的培养。

（二）思维表征手段需多样化

在教学实践中，尽管思维导图、认知地图、实体模型以及动画视频等多种工具在展示思维过程与结果方面具有不可替代的价值，但部分教师仍局限于使用单一的图示法进行教学。这种单一的教学方式往往使学生仅停留在机械记忆层面，无法充分发挥思维表征手段的多样性和灵活性。因此，学生的自主思考和深层次理解能力受到限制，思维动态与成果无法得到全面展现，这直接影响了思维可视化教学理念的实际效果及其对学生综合能力的促进作用。

（三）强化学生的主体地位

理论上，学生应被视为教学活动的核心，但在实际操作中，由于“灌输式”与“演示式”这两种传统教学模式的束缚，学生在课堂上往往缺少必要的思维整合、问题回答以及讨论评价的机会。这种模式下，学生的学习主动性受到压制，参与感与获得感减弱，难以激发起对生物学的兴趣和内在学习动力。因此，必须强化学生的主体地位，让他们在课堂上充分参与、积极思考，以实现核心素养的培育和教学目标的达成。

（四）构建教学与评价体系的紧密联系

教学评价作为连接教学与学生学习状况的重要桥梁，对提供即时反馈、调整教学策略具有至关重要的作用。然而，现实中存在着教学与评价之间缺乏紧密联系的问题。这导致学生的学习表现无法得到及时且有效的反馈，进而在调整个人学习策略上存在困难。因此，必须构建教学与评价体系的紧密联系，使教学评价能够真实反映学生的学习状况，为师生间的互动提供有力支持，从而发挥评价机制在指导、激励、反馈及总结方面的功能，促进生物课堂教学效率和整体教学质量的提高。

二、核心素养导向下的思维可视化生物教学策略

（一）对接核心素养，精准设定可视化目标

在核心素养的引领下，高中生物课堂中的思维可视化教学需明确并细化其目标，这是确保教学质量与效果的关键所在。教师不仅要对生物课程标准与课程内容了如指掌，还要深入了解学生的认知水平与学习兴趣，从而制定出既符合课程标准要求又贴近学生实际的教学目标。这些目标应全面覆盖生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等核心素养的各个方面。

以人教版高中生物必修二“减数分裂和受精作用”为例，教师可以设定以下具体教学目标：在生命观念方面，通过引导学生绘制减数分裂过程图，使其直观理解生殖细胞形成过程中染色体数目减半的现象，并认识到这是生物体保证遗传信息稳定传递的重要机制；在科学思维培养上，需深入剖析减数分裂各个阶段的独特特征，强化学生的逻辑推理与批判性思维，以提升其解决复杂生物学问题的能力；在科学探究领域，应组织学生参与模拟实验或观看视频资料，通过亲身实践来深化对减数分裂整个过程的认识，并鼓励其采用图表形式归纳总结实验发现，以巩固理论知识与实践经验的结合；在社会责任意识的建立上，应将减数分裂的概念与生殖健康、遗传疾病预防等社会议题相融合，使学生意识到生物学知识在现实生活中的广泛应用价值，进而激发其对社会责任与使命感的认知与承担。借助“思维可视化”的教育技术手段，如绘制详尽的流程图或制作生动的动画视频，教师能够将错综复杂的生物过程直观展示给学生，助其更易于理解和掌握知识点。同时，依据学生个体差异适时调整教学策略，确保所有学生都能在清晰的学习目标引领下，稳步提升自身在生物学领域的核心素养水平。

（二）创设真实情境，激发思维活力

在高中生物课堂中，构建真实、具体且充满挑战的学习环境，对激发学生的求知欲望、推动其主动探索具有极其重要的意义。这样的情境有助于学生将抽象理论与实际生活紧密结合，并在解决实际问题的过程中提升综合思维与实践应用能力。在思维可视化策略的应用过程中，教师应充分利用多元化的教学资源，精心创设情境，以促进学生深层次的思维参与和知识的有效建构。

以人教版高中生物选择性必修二中的“生态系统的物质循环”单元为例，教师可以创设一个与学生日常生活紧密相关的场景：假设学校正筹划创建一个校园生态系统示范区，要求学生设计一套能实现物质循环的小型生态系统模型。为完成该任务，学生首先需要理解碳循环、氮循环等生态系统物质循环的基础理论，并明晰生产者、消费者、分解者等生物成分在物质循环中的功能定位。在此基础上，教师应引导学生通过实地调研、文献检索等途径，全面了解校园现有生态资源及环境特征，运用归纳与概括的方法，提炼出构建生态系统模型所需的关键因素。随后，组织学生展开小组讨论，鼓励其运用演绎推理的方式，结合已有知识，提出多样化的方案构思，并借助思维导图、流程图等可视化工具，将设计思路具象化呈现。在讨论交流环节，学生不仅能够深入理解生态系统物质循环的复杂性与动态变化，还能通过思想碰撞激发更多创新思维与解决方案。最终，通过亲手实践与模型展示，学生得以将其设计方案转化为具体实物，并在实践中持续改进与优化，实现物质循环的有效模拟。这一过程不仅锻炼了学生的思维能力、实践技巧与团队协作精神，还使其深刻体会到生物学知识在解决实际问题中的重要价值，进一步激发其对生物学科的兴趣与热情。同时，通过设置真实情境与驱动性任务，教师能够有效引导学生将所学知识应用于实际生活中，实现知识的内化与迁移，从而促进其生物学科核心素养的全面提升。

（三）丰富学习资源，优化可视化表征

在高中生物教学中，为了深化学生对复杂生物学概念和过程的理解，教师必须致力于丰富和优化学习资源，并采用多样化的可视化表征方式。这一举措不仅能有效激发学生的学习兴趣，还能显著降低认知负荷，从而提升教学效果。

以人教版高中生物选择性必修一“神经系统的分级调节”章节为例，教师可以充分利用现代教育技术的优势，引入丰富的多媒体资源来辅助教学。首先，通过展示神经系统的精细解剖模型，学生可以直观地观察到神经元的结构、突触的巧妙连接方式以及神经纤维的走行路径，从而初步建立起对神经系统基本结构的认识。接着，利用生动形象的动画视频演示神经冲动的生成、传导及突触传递过程，将原本抽象的电生理现象转化为直观且动态的画面，这有助于学生深入理解神经信号在神经元间传递的复杂机制。此外，结合实验演示与显微照片的展示，进一步揭示神经系统调节机制的深奥之处。例如，通过展示脊髓灰质炎病毒感染导致的神经元病变显微图像，使学生能够直接观察到病毒对神经元结构造成的破坏，从而加深对神经系统脆弱性以及疾病预防重要性的认识。在此过程中，教师应当灵活运用标注技术，如采用不同色彩的线条、箭头以及符号来突出关键信息与重要步骤，以增强学生的视觉焦点并加强记忆效果。同时，安排学生参与反射弧实验，观察并记录在不同刺激条件下动物的行为反应，再通过图表与流程图的形式系统地总结实验数据，以此强化对神经系统分级调控原理的理解。

（四）组建学习共同体，强化实践应用能力

在核心素养导向下的高中生物课堂中，构建学习共同体并强化学生的实践应用能力，是促进学生深度学习、提升生物学科核心素养的重要途径。通过组建由不同背景、能力和兴趣的学生构成的学习小组，可以营造积极向上的互动互助氛围，推动学生的全面发展。

以人教版高中生物必修一“细胞器之间的分工合作”章节为例，教师可以根据组间同质、组内异质的原则进行分组，确保每个小组都涵盖不同水平的学生，从而促进小组内部的交流与合作。小组的任务可以设定为研究不同细胞器的结构特点及其功能，并探讨它们如何协同工作以支持细胞的生命活动。为了达成这一目标，学生需要开展资料检索、小组讨论以及实验方案的设计等工作。在小组探究过程中，教师应鼓励学生运用图表、图片及思维导图等可视化工具来记录和展示他们的发现、疑问以及结论。

例如，学生可以通过绘制细胞器功能图解或流程图的方式，清晰地描绘出细胞器之间的分工与协作机制。这种可视化的过程不仅有助于学生理解细胞器复杂结构与功能之间的关系，还能提升他们的图形表达能力和思维清晰度。同时，教师可以设置一些实践性强的任务，如模拟实验或实地考察，以帮助学生深化对细胞器功能及其相互关系的理解。任务完成后，要求学生以小组形式进行成果展示，内容可以包括图表、研究报告以及实验视频等多种形式。

通过实践与应用相结合的方式，学生不仅能够在动手操作中深化对知识的理解，还能提升解决实际问题的能力，进一步提升其实践应用水平。此外，在学习共同体的构建过程中，教师还需注重培养学生的团队合作精神与沟通协作技巧，以促进学生的全面发展。

（五）构建多元评价体系，推动教、学、评深度融合

在核心素养的引领下，构建一套多元化的评价体系对促进“教、学、评”的深度融合具有举足轻重的意义。传统评价方式往往偏重终结性评价，却忽略了形成性评价在学生学习旅程中的激励与导向作用。相比之下，多元评价体系倡导将过程性评价与终结性评价有机结合，注重评价的多元化与综合性，力求全方位、多层次地展现学生的学习状态与发展潜力，进而激发学生的自我反思与自我修正能力。

以人教版高中生物选择性必修三“基因工程的应用”章节的教学为例，教师可以设计一系列评价活动，这些活动应涵盖学生的学习态度、参与度、合作精神、创新能力等多个维度，旨在全面而准确地评估学生的综合表现。在课程初启阶段，通过问卷调查的方式，教师可以初步掌握学生对基因工程基础理论的了解程度，以及他们对基因工程技术的初步认知与态度；进入课程中期，组织学生开展项目式探究活动，比如设计一个基因工程产品的开发方案。在这个过程中，学生需要以团队为单位，从市场调研、需求分析到产品设计、效益评估等环节逐一深入，从而深刻体会基因工程在实际应用中的复杂性与多面性；课程接近尾声时，除了传统的笔试或口试，教师还可以引入同伴互评、自我评价以及教师评价等多元化评价方式，以获取来自多个角度的反馈，全面衡量学生的学习成果。通过这样一套多元化的评价体系，不仅能够及时捕捉到学生在学习过程中的每一个细微进步，还能为他们提供个性化的指导与建议，帮助他们在后续的学习中不断自我完善，持续进步。

三、结语

核心素养视域下高中生物课堂“思维可视化”教学策略的研究，不仅深化了教师对教育改革的理解，也为提升高中生物教学质量提供了有力支持。通过实施思维可视化教学，学生能够在生动直观的学习环境中，更好地理解和掌握生物知识，促进其生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等核心素养的全面发展。

■ 参考文献：■

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