楊金陽(yáng)
隨著新課程改革的不斷深入推進(jìn)和落實(shí),以多重表征作用于高中生物教學(xué)為目的的學(xué)科整合與課程改革,成為生物教育教學(xué)所追求的主要目標(biāo)。但是,在高中生物課堂中,由于存在學(xué)科間、班級(jí)間和學(xué)生間差異較大的問(wèn)題,使得傳統(tǒng)“單一式”教學(xué)難以適應(yīng)新形勢(shì)下高中生物教育教學(xué)要求。因此,在新課改實(shí)踐中應(yīng)充分發(fā)揮多重表征作用于高中生物教學(xué)優(yōu)勢(shì),使課堂教學(xué)真正實(shí)現(xiàn)多維、動(dòng)態(tài)、開(kāi)放與創(chuàng)新。
從字面上看,“表征”即指“表現(xiàn)出來(lái)的特征”;從心理學(xué)上看,“表征”表示的是“知識(shí)、信息在個(gè)體心理的反映和存在方式”。根據(jù)心理學(xué)研究成果,表征包括圖式、心象、認(rèn)知地圖和心理語(yǔ)言四種類型。信息加工理論研究者提出,人們?cè)诮佑|和接收到外部信息后,會(huì)將信息進(jìn)行編碼,轉(zhuǎn)化為適合大腦存儲(chǔ)的方式,以表征的形式存于大腦之中。換句話說(shuō),表征也就是人腦對(duì)客觀世界信息的一種概括反映,是對(duì)概念的認(rèn)知表現(xiàn)方式。
人腦對(duì)客觀世界進(jìn)行概括反映后,形成概念。對(duì)同一個(gè)概念的外顯表征,可能是多樣的,比如對(duì)某一生物特征的概念,人們可以用語(yǔ)言來(lái)表征,也可以用圖像來(lái)表征,可以從宏觀角度表征,也可以從微觀角度表征。如果不同形式的表征具有層次關(guān)系,就形成“多重表征”現(xiàn)象。換句話說(shuō),“多重表征”就是指人們“運(yùn)用兩種或兩種以上的外顯表現(xiàn)方式有層次地顯示同一概念”而形成的多層級(jí)多元化的表征,也稱“多元表征”。這是人腦的一種思維方式,有助于人們學(xué)習(xí)和理解相對(duì)復(fù)雜的概念。但人類并非天然就有多重表征思維方式,這是一種需要訓(xùn)練才能得到發(fā)展的思維方式,可以說(shuō)是一種思維能力。
高中生物學(xué)科包含不少?gòu)?fù)雜的概念,對(duì)這些概念,可以從宏觀、微觀兩大視角,也可以從外部和內(nèi)部?jī)蓚€(gè)角度,還可以從與人類的關(guān)系等角度,進(jìn)行認(rèn)識(shí)、分析和建構(gòu)。當(dāng)學(xué)生多層次、多角度地對(duì)相關(guān)生物概念進(jìn)行表征時(shí),就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)概念的有效理解和對(duì)知識(shí)的有效建構(gòu)。這對(duì)學(xué)生合理快速地建構(gòu)概念體系以及相應(yīng)的生物學(xué)知識(shí)體系有積極的促進(jìn)作用,進(jìn)而有利于學(xué)生較好地進(jìn)行高中生物深度學(xué)習(xí)。
多重表征作用于高中生物教學(xué),首先是指以教材為基礎(chǔ),對(duì)其進(jìn)行有效而準(zhǔn)確的多重表征作用。在傳統(tǒng)的生物教材中,知識(shí)體系相對(duì)單一、內(nèi)容相對(duì)陳舊,無(wú)法滿足新課改對(duì)學(xué)科核心素養(yǎng)的要求;而基于情境創(chuàng)設(shè)的多重表征作用于高中生物教學(xué)不僅能夠有效地幫助學(xué)生構(gòu)建起知識(shí)體系,更能夠讓學(xué)生從宏觀上掌握學(xué)科核心知識(shí)。如在《遺傳規(guī)律》教學(xué)中,通過(guò)分析教材、學(xué)生與教師之間、生物與非生物環(huán)境之間等多重表征體系的存在情況發(fā)現(xiàn):①由于教學(xué)內(nèi)容多且復(fù)雜,教材章節(jié)設(shè)置分散;②教師授課經(jīng)驗(yàn)不足和不能進(jìn)行系統(tǒng)性講解;③重難點(diǎn)部分沒(méi)有突出;④學(xué)生無(wú)法理解。在這種情況下,多重表征作用于高中生物教學(xué)中能夠有效地幫助教師構(gòu)建起知識(shí)體系。
第一,通過(guò)對(duì)教材中的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有效的組合,可以幫助教師快速、準(zhǔn)確地將教學(xué)內(nèi)容聯(lián)系起來(lái),使教學(xué)內(nèi)容在整體上形成一個(gè)完整的體系。比如,在教學(xué)《遺傳的分子基礎(chǔ)》時(shí),教師在對(duì)這一節(jié)課進(jìn)行講授時(shí)需要將學(xué)生熟悉的知識(shí)體系中的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)和非生物環(huán)境知識(shí)相結(jié)合。通過(guò)教師對(duì)教材中的內(nèi)容進(jìn)行講解,再?gòu)姆巧锃h(huán)境以及細(xì)胞和生物體等角度將各章節(jié)知識(shí)體系中相關(guān)知識(shí)點(diǎn)相結(jié)合,從而形成了一個(gè)完整的“遺傳”知識(shí)體系。在教學(xué)《光合作用和呼吸作用》時(shí),可以將光合作用的過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行組合。例如,在對(duì)光合產(chǎn)物的分配情況進(jìn)行講解時(shí),可以用綠色植物通過(guò)光進(jìn)行光合作用、通過(guò)呼吸作用獲取能量、通過(guò)光進(jìn)行呼吸作用。再結(jié)合學(xué)生對(duì)光合作用過(guò)程中各種現(xiàn)象和結(jié)果的了解,以及所學(xué)過(guò)知識(shí)來(lái)進(jìn)行分析,就會(huì)比較容易掌握光合產(chǎn)物的分配情況。第二,通過(guò)基于學(xué)生和教師之間的多重表征構(gòu)建起知識(shí)體系,也能夠幫助學(xué)生從宏觀上掌握學(xué)科核心知識(shí),更能有效地提高學(xué)生在生物學(xué)習(xí)中對(duì)問(wèn)題解決能力以及科學(xué)思維方法培養(yǎng)能力。比如,在《人類基因組計(jì)劃》教學(xué)中,就可以通過(guò)學(xué)生和教師之間的多重表征來(lái)幫助學(xué)生理解學(xué)科核心知識(shí),如人類基因組計(jì)劃研究的目的是什么?為什么要做這個(gè)研究?教師通過(guò)基于多重表征的課堂教學(xué)能夠有效地對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維能力培養(yǎng),讓學(xué)生能夠掌握學(xué)科核心知識(shí)及關(guān)鍵能力。再如在《動(dòng)物與環(huán)境》教學(xué)中,為了讓學(xué)生對(duì)基因的產(chǎn)生、遺傳、變異和表達(dá)等核心知識(shí)進(jìn)行掌握,可以利用情境創(chuàng)設(shè)來(lái)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)探究動(dòng)物與環(huán)境關(guān)系的問(wèn)題情境和實(shí)驗(yàn)情境,讓學(xué)生能夠從宏觀上掌握知識(shí)體系。又如在《結(jié)構(gòu)與功能》教學(xué)中,可以通過(guò)對(duì)核心概念——基因、線粒體功能、葉綠體功能等進(jìn)行理解和分析來(lái)幫助學(xué)生理解結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系并掌握知識(shí)體系。通過(guò)以上內(nèi)容的學(xué)習(xí)也就更能幫助同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)高中生物中形成科學(xué)思維方法,掌握生物學(xué)核心知識(shí)。
教師在教學(xué)過(guò)程中,應(yīng)充分利用生物教材內(nèi)容,結(jié)合生活實(shí)際創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境,使學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)教師要注意結(jié)合不同層次學(xué)生的實(shí)際情況,選擇恰當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行組織。例如,在《生物體的生命活動(dòng)》一課中,教師在講授到有氧呼吸時(shí)應(yīng)采用以下兩種方式:①創(chuàng)設(shè)情境;②引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考:如何進(jìn)行有氧呼吸?首先,教師可以通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,并引導(dǎo)學(xué)生分析生活中存在的問(wèn)題和現(xiàn)象。其次,教師可以采用“設(shè)問(wèn)”來(lái)引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)思考。在“生態(tài)系統(tǒng)是怎樣維持生態(tài)平衡”一課中,教師可以通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境引出“地球上所有的生物都是人類的朋友,請(qǐng)大家來(lái)保護(hù)我們共同的家園吧”。這樣不但培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力;而且使學(xué)生認(rèn)識(shí)到保護(hù)環(huán)境有利于人類生存及發(fā)展。以上兩種教學(xué)方式均以學(xué)習(xí)興趣為導(dǎo)向,但后者對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)更有意義。例如,在講解“生命活動(dòng)原理及其應(yīng)用”一課中可以創(chuàng)設(shè)情境:“我有一個(gè)夢(mèng)想:在生命科學(xué)領(lǐng)域成為一流的科學(xué)家?!边@種提問(wèn)式學(xué)習(xí)有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性,有利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、探究能力和實(shí)踐意識(shí);也可以使教師及時(shí)了解到學(xué)生所學(xué)內(nèi)容中存在的不足、需要解決之處和未理解之處等問(wèn)題;同時(shí)也為教師組織教學(xué)活動(dòng)提供了新思路和新方法;另外,還有利于調(diào)動(dòng)課堂氣氛、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高教學(xué)效果及優(yōu)化教學(xué)過(guò)程。
創(chuàng)新能力是指?jìng)€(gè)體從事有目的的、創(chuàng)造性的活動(dòng)時(shí),表現(xiàn)出來(lái)的創(chuàng)造思維能力。在高中生物教學(xué)中,教師應(yīng)重視對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo),培養(yǎng)學(xué)生正確地分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新意識(shí)。在教學(xué)實(shí)踐中,教師要幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,如正確聽(tīng)課、做筆記、及時(shí)復(fù)習(xí)、獨(dú)立思考等。教師在講解新課內(nèi)容時(shí)要注重對(duì)學(xué)習(xí)方法和思維品質(zhì)等方面的培養(yǎng):要注重對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)習(xí)慣的培養(yǎng),如:認(rèn)真做好課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)等;還要注重對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)方法指導(dǎo),包括學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)、培養(yǎng)科學(xué)思維方式、學(xué)會(huì)自學(xué)等。另外,由于高中生物教材編排上都是按照章節(jié)順序安排內(nèi)容的,而各章節(jié)之間又存在著一定聯(lián)系。教師要注意引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)歸納整理和知識(shí)體系構(gòu)建,并引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已有知識(shí)解決新問(wèn)題。
網(wǎng)絡(luò)資源的開(kāi)放性和互動(dòng)性使得人們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上可以隨意搜索和學(xué)習(xí)所需知識(shí),并能及時(shí)與他人進(jìn)行交流與討論。因此,教師在利用多媒體技術(shù)組織教學(xué)時(shí),可以根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)制作相應(yīng)的多媒體課件,同時(shí)也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)資源豐富課堂教學(xué)內(nèi)容。例如在講授《人體結(jié)構(gòu)》一節(jié)時(shí),利用多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)資源可以通過(guò)不同的表現(xiàn)形式呈現(xiàn)人體各個(gè)部位的結(jié)構(gòu)與功能。首先通過(guò)直觀圖進(jìn)行呈現(xiàn),包括皮膚、骨骼、肌肉和各種臟器;然后再利用文字、圖片等方式展示各個(gè)器官的功能;最后通過(guò)視頻形式展示各個(gè)器官的形態(tài)變化以及不同部位的生理功能。教師在組織課堂教學(xué)時(shí)可采用這種形式,利用多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)資源使生物課程內(nèi)容更直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生。
概念是學(xué)科學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),是學(xué)生對(duì)生物知識(shí)理解和認(rèn)識(shí)的前提和基礎(chǔ),也是學(xué)生解決問(wèn)題的關(guān)鍵。生物概念涉及很多領(lǐng)域,而高中生物是一門基礎(chǔ)學(xué)科。教師在教學(xué)中,要引導(dǎo)學(xué)生在理解概念的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)新知識(shí),而傳統(tǒng)的概念教學(xué)模式容易使學(xué)生死記硬背概念和內(nèi)容,不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握。因此,教師要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)單一講解的教學(xué)方式,靈活運(yùn)用多重表征策略來(lái)幫助學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行理解學(xué)習(xí)。
例如在學(xué)習(xí)《光合作用》時(shí),教師可以采用以下教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué):首先引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究光合作用的過(guò)程,從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中總結(jié)出光合作用有兩種類型。然后指導(dǎo)學(xué)生以此為基礎(chǔ)結(jié)合自己的生活經(jīng)歷和實(shí)際問(wèn)題展開(kāi)探究活動(dòng):首先讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證;然后讓不同層次的學(xué)生參與討論交流。在這個(gè)過(guò)程中,教師不能把自己擺在一個(gè)高高在上的位置。要讓學(xué)習(xí)水平較低、接受能力較差的孩子參與進(jìn)來(lái);讓中等水平、有一定能力的孩子參與進(jìn)來(lái);把那些動(dòng)手能力較強(qiáng)、合作意識(shí)較強(qiáng)、能夠積極思考問(wèn)題的孩子邀請(qǐng)入課堂與同學(xué)們一起探究學(xué)習(xí)。通過(guò)這種方式培養(yǎng)他們主動(dòng)思考和提出問(wèn)題等能力。在這個(gè)過(guò)程中,調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,而且也使其理解了光合作用這一概念。高中生物教材中關(guān)于光合作用有很多相關(guān)概念:光合作用既可以發(fā)生在無(wú)光環(huán)境下,也可以發(fā)生在有光環(huán)境下;植物是通過(guò)葉片進(jìn)行光合作用的;葉綠素、葉綠體等都是光合色素,所以我們把這種情況叫作“無(wú)光條件下的光合作用”。我們的教材中對(duì)這些概念都有介紹,但是沒(méi)有系統(tǒng)地總結(jié)出來(lái)。因此,為了讓我們更好地理解這些概念,又能讓我們將知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通起來(lái),教師可以利用多重表征策略來(lái)幫助學(xué)生更加形象生動(dòng)地理解這些知識(shí)點(diǎn)。
傳統(tǒng)教學(xué)中,教師主要通過(guò)講授、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維,但這一過(guò)程往往會(huì)出現(xiàn)大量的知識(shí)點(diǎn)和信息,很難讓學(xué)生真正理解。多重表征是指在對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析后,通過(guò)表征形式來(lái)構(gòu)建新知識(shí)的過(guò)程。例如:《蛋白質(zhì)的合成》一節(jié)內(nèi)容主要是介紹了蛋白質(zhì)分子間及分子內(nèi)的相互作用、反應(yīng)過(guò)程等相關(guān)知識(shí)。這就需要教師通過(guò)多重表征將學(xué)生所學(xué)的內(nèi)容以具體情境為基礎(chǔ),引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際生活出發(fā)來(lái)學(xué)習(xí)生物知識(shí),而不是單純將知識(shí)簡(jiǎn)單地填鴨式教學(xué)。因此在學(xué)習(xí)這一節(jié)內(nèi)容時(shí),教師可以利用多重表征對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)。比如:在講解“酶的應(yīng)用”這一教學(xué)主題時(shí),老師可以結(jié)合具體情境將課本中介紹的“蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等”都呈現(xiàn)給學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。
第一,嘗試問(wèn)題驅(qū)動(dòng),促進(jìn)思維發(fā)展。問(wèn)題驅(qū)動(dòng)是指教師通過(guò)設(shè)置一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析,然后在學(xué)生腦海中構(gòu)建出相關(guān)的表征。例如:在講解“蛋白質(zhì)類”這一節(jié)內(nèi)容時(shí),教師可以以蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)的作用以及蛋白質(zhì)的組成等方面的知識(shí)為基礎(chǔ),通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的方式引導(dǎo)學(xué)生對(duì)其進(jìn)行分析、探究。當(dāng)學(xué)生從教材中找到相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)后,教師就可以以該知識(shí)點(diǎn)為中心提出相關(guān)問(wèn)題,例如:“高中生物中‘蛋白質(zhì)’的組成”“蛋白質(zhì)與環(huán)境有什么關(guān)系?”“哪些因素影響著蛋白質(zhì)合成?”等。在對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行分析后,教師就可以通過(guò)多重表征幫助學(xué)生構(gòu)建有關(guān)的知識(shí)體系。第二,嘗試情境引入,啟發(fā)思維發(fā)散。通過(guò)“情境引入”來(lái)激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的好奇心,并啟發(fā)其發(fā)散思維,啟發(fā)學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶和理解。教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容將抽象知識(shí)具體化,有利于提升學(xué)生思維發(fā)散的能力,從而讓學(xué)生更好地掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容。
高中生物的教學(xué)內(nèi)容涉及生物科學(xué)知識(shí),教師可以利用多重表征方式幫助學(xué)生深入理解知識(shí),使學(xué)習(xí)過(guò)程更加生動(dòng)有趣,同時(shí)學(xué)生也能通過(guò)多種方式進(jìn)行探究,從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力。在高中生物課堂上,教師要合理運(yùn)用多重表征策略,通過(guò)設(shè)置合理情境引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)過(guò)程中。
例如:在“植物的根和莖”一課學(xué)習(xí)完之后,教師可以讓大家思考這樣一個(gè)問(wèn)題:如果我們把植物的根和莖砍下來(lái)并分別保存起來(lái)會(huì)怎么樣?這個(gè)過(guò)程中有哪些現(xiàn)象是與植物根系有關(guān)的?通過(guò)設(shè)置這樣一個(gè)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考、探究,不僅激發(fā)了學(xué)生的探究興趣,而且也提升了學(xué)生的科學(xué)探究能力。教師在教學(xué)過(guò)程中要多創(chuàng)設(shè)情境幫助學(xué)生理解和掌握知識(shí),只有這樣才能讓學(xué)生真正從生活實(shí)踐中學(xué)會(huì)獨(dú)立思考、主動(dòng)探究,并在不斷實(shí)踐中鍛煉自己、發(fā)展自己。
教師在講授完知識(shí)要點(diǎn)后,可以讓學(xué)生進(jìn)行知識(shí)歸納總結(jié),這也是一種幫助學(xué)生梳理知識(shí)點(diǎn)的好方法。例如在講授“基因工程”的內(nèi)容時(shí),教師可以引導(dǎo)學(xué)生將相關(guān)知識(shí)進(jìn)行歸納總結(jié)。如:“本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了基因工程的概念、原理和方法”等內(nèi)容。為了幫助學(xué)生更好地總結(jié)學(xué)習(xí)要點(diǎn),可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)課本進(jìn)行回顧,然后讓每個(gè)學(xué)生用表格形式進(jìn)行歸納。在進(jìn)行上述歸納總結(jié)時(shí),教師不要單純地讓學(xué)生記下知識(shí)點(diǎn),而是讓他們結(jié)合課本分析知識(shí)點(diǎn)并找出其與實(shí)際生活間的聯(lián)系,從而達(dá)到幫助學(xué)生總結(jié)知識(shí)要點(diǎn)的目的。
我國(guó)新課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出:在新課標(biāo)的指導(dǎo)下,培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng),即對(duì)學(xué)生有理想、信念、道德品質(zhì)等方面的要求。而要達(dá)到這些目標(biāo),教師要不斷提高自身的教學(xué)能力,將知識(shí)融入情境中讓學(xué)生體驗(yàn)學(xué)習(xí)過(guò)程。在高中生物教學(xué)中,要根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)合理運(yùn)用多重表征策略,促進(jìn)學(xué)生對(duì)高中生物概念以及概念間的關(guān)系實(shí)現(xiàn)良好的深入理解,進(jìn)而建構(gòu)起相應(yīng)的概念體系和知識(shí)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)高中生物知識(shí)的深度學(xué)習(xí),幫助學(xué)生全面發(fā)展和提升高中生物核心素養(yǎng)。