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摘 要：随着新课程改革的不断发展，初中生物实验教学也需要因时而变，转变以学为中心的初中生物实验教学课堂，将抽象、复杂 的生物实验知识具体化、形象化、直观化，达到化繁为简的目的，激发学生生物实验学习的积极性和主动性，有效提升生物实验 课堂教学的质量。基于此，本文围绕初中生物实验教学展开研究，探讨思维可视化视野下初中生物实验教学的创新路径。
关键词：思维可视化,初中生物,实验教学
《义务教育生物学课程标准(2022 年版) 》指出： “通过实验、探究类学 习活动或跨学科实践活动，使学生加深 对生物学概念的理解，提升应用知识的 能力，激发探究生命奥秘的兴趣。”在 探究类学习活动中，生物实验活动是重 要组成部分，是提升学生探究能力的重 要途径。在新课程改革背景下，初中生 物实验教学的思维可视化发挥着重要的 作用。在初中生物实验教学过程中进行 思维可视化，能够运用一系列图示技术 将本来不可忽的思维清晰地呈现在学生 面前，将隐形的知识变得显性化、可视 化， 便于学生思考、理解和交流。因此， 在初中生物实验教学过程中，生物教师 要善于借助画图、操作和语言表达，促 使学生的生物思维充分展现，成就生物 教师的“教”和学生的“学”。下面， 将围绕思维可视化视野下初中生物实验 教学的创新路径进行深入探讨。
一、思维可视化与初中生物实验 教学
随着近年来人们对教育关注度的提升，大家越来越认识到思维在引导 学生行为方面的重要作用，具备学科 思维则能够让学生对该学科产生清晰 的认识，让学生的学科学习更具逻辑 性，并逐渐形成学科体系。在初中生 物实验教学过程中，如何促使学生的 学科思维可视化成为初中生物教师关 注的重点内容。
(一)思维可视化的含义
何为思维可视化?所谓思维可视 化、就是在初中生物实验教学过程中， 初中生物教师利用一系列图示技术将 本来不可视、抽象化的思维呈现出来， 促使整个思维的发展变化过程变得清 晰可见。传统思维认知更多的是抽象 的，思维可视化则将原本抽象的、无 法看到的思维结构、逻辑以及方法通 过具体的、详细的图示或图示组合展 现出来， 以可以看到的方式呈现出来。 当前，我们所了解到的思维可视化主 要包括图片、思维导图、问题树等图 示方法，这些图示方法与生物学科结 合，也带动了该学科新的教学方式发展，让学生能够深刻理解自身思维的体系，让学生的心智水平得以发展， 鼓励学生在课堂上充分表达自己的思 想。
(二)思维可视化的运用价值
在传统的初中生物实验教学中， 学生针对生物实验问题解决展开的思 考过程是不可见的，初中生物教师和 学生也更为关注答案的呈现，忽视答 案的生成过程。在这种情况下，初中 生物实验教学效能的提升就需要转变 观念，变强调答案结果为强调答案的 生成过程，将生物实验学习过程中看 不见的、无形的思维过程和方法清晰 地呈现出来。在这个过程中，思维 可视化方法是一种极为有效的教学方 法，能够将复杂的生物实验教学变得 简单化，促使初中生在轻松的氛围中 学习生物知识、发展生物素养。在可 视化思维背景下，初中生物实验教学 能够促使学生在学习的过程中更好地 理解和记忆生物实验知识。因此，在 初中生物实验教学过程中，思维可视 化方法发挥着重要作用，能够有效提升教师的“教”和学生的“学”的效率，真正构建高效初中生物实验教学 课堂，为学生的生物实验学习搭建有 效平台。
二、思维可视化视野下初中生物 实验教学的创新路径
初中生物实验教学作为培养初中 生探究素养的有效途径，需要坚持 以学为中心，尊重学生在实验教学 过程中的主体地位， 全方位展示学生 在实验学习过程中的情况，包括学 生思维的发展情况。在这个过程中， 思维可视化是初中生物教师需要重 点关注的问题。在思维可视化视野 下，初中生物教师组织生物实验教 学， 能够通过多样化的手段和形式， 直观呈现学生学习过程中的思维， 促使学生更好地学习生物实验知识， 在生物探究活动中有效成长和发展， 促使初中生物实验教学展现出丰富 的思维可视化色彩。
(一)设计实验方案简图，明确 实验开展思路
对初中生而言，生物实验是促使 其直观掌握生物知识的有力途径，也 是实现思维可视化的有效场所。在初 中生物实验教学过程中，实验方案简 图往往对整个实验的展开有着关键作 用。思维可视化视野下初中生物实验 教学过程中，初中生物教师作为实验 教学的组织者、引导者和合作者，要 从生物实验教学的具体内容出发，促 使学生能够围绕生物实验主题进行自 主思考、设计实验方案简图;让学生 在设计实验方案简图的过程中呈现不 同实验步骤间的关联，将实验问题清 晰化、具象化;促使学生通过实验方 案简图呈现实验步骤的思维，达到可视化的目的。
例如，苏科版八年级上册第十八 章“生态系统的稳定”第 2 节“绿色 植物与生物圈的水循环”中，实验“观 察植物叶表皮的气孔”是学生需要重 点掌握的内容。在思维可视化视野下， 为了促使学生顺利完成观察植物叶表 皮的气孔的实验任务，促使学生在实 验中的思维能够伴随着具体实验行为 呈现出来， 初中生物教师在对实验“观 察植物叶表皮的气孔”进行具体分析 的基础上，鼓励学生自行绘制实验方 案导图。通过实验环节的层层展示， 学生的实验思维自然得以呈现出来。
(二)设计实验思维导图，助力 学生深度学习
初中生物实验教学过程中，思维 可视化是初中生物教师重点关注的内 容。在初中生物实验教学中实现思维 的可视化，需要初中生物教师从思维 可视化的特点出发，将图片和思维有 效结合起来，用直观鲜明的图片呈现 无形抽象的思维。在这个过程中，思 维导图发挥着重要的作用，是实现初 中生物实验学习思维可视化的重要工 具。在思维导图的帮助下，初中生在 生物实验学习的过程中能够理清思 路、形成逻辑，以便更好地掌握生物 知识。对此，初中生物教师在教学活 动中可以利用色彩、图形、线条、箭头、 分支、联想等对思维导图进行深入介 绍，促使初中生在生物实验学习的过程中使用和设计思维导图，利用直观 的思维导图实现思维的可视化，促使 学生对生物知识具备清晰的认识，从 而实现学生的深度学习。
例如，苏科版八年级上册第十八 章“生态系统的稳定”第 2 节“绿 色植物与生物圈的水循环”中， “叶 的蒸腾作用”是需要学生掌握的生 物实验，主要通过枝条、锥形瓶、 塑料袋、水等材料，促使学生在实 验的过程中观察实验现象，认识水 分能够从植物体内散发到植物体外。 在实验教学过程中， 为了促使学生在 操作的过程中展现思维的变化和发 展，初中生物教师鼓励学生通过思 维导图的方式呈现实验的过程以及 观察到的现象。在设计思维导图的 过程中，学生围绕两种枝条设计思 维导图的分支，一步一步呈现观察 到的两种枝条相关的实验现象，如 锥形瓶内水的液面高度是否发生变 化， 并且在思维导图旁边尝试解答。 在对比的过程中，学生将思维导图 的两个分支结合起来，认识到塑料 袋上沾上小水珠是由叶片散发出来 的水蒸气凝结而生的，从而真正把 握植物的蒸腾作用。具体思维导图 如下(图 1)。
显然，在上述实验“叶的蒸腾作 用”教学过程中，思维导图为学生在 实验教学过程中思考状态的呈现提供了工具。在设计思维导图的过程中， 学生不仅能够将整个实验过程呈现 出来，还能呈现自身对实验现象的 思考和观察，在对比实验内容的过 程中有效解决问题。更为重要的是， 在运用思维导图的过程中，学生的 实验思维始终和思维导图密切结合 起来，伴随着思维导图的逐渐铺开 而深入思考。在思维导图的作用下， 学生的生物实验学习呈现出思维可 视化的特点。
(三)借助信息技术工具，直观 呈现实验情境
毫无疑问，生物是一门逻辑性比 较强的学科，对初中生的思维逻辑 提出了很大的挑战，导致很多学生 在生物实验学习的过程中遇到很多 问题和困难，生物成绩不理想。思 维可视化视野下初中生物实验教学 的过程中，信息技术的引入发挥着 重要的作用，为学生的思维可视化 提供了平台。在使用多样化信息技 术的过程中，初中生物教师能够直 观呈现实验情境，促使学生在深入 实验情境的过程中， 解放各个感官， 实现思维的可视化， 提升思维能力。 随着实验情境的层层铺开，学生能 够深入实验，展开思考，最终通过 任务单的方式实现思维的可视化。 因此， 在初中生物实验教学过程中， 初中生物教师要借助信息技术工具， 促使实验情境直观呈现出来，引导 学生在观察实验情境的过程中有效 思考，将思维成果以任务单的形式 呈现， 最终促使学生的思维可视化。
例如，苏科版八年级上册第十九 章“植物的生殖和发育”第 2 节“植 物的生长发育”中，实验“种子的结构”旨在向学生提供丰富的实验材料，促使学生在操作实验材料的过程中了 解种子的结构。面对“蚕豆和玉米种 子的结构有什么不同”这个问题，初 中生物教师在教学过程中引入了交互 式电子白板，直观呈现蚕豆和玉米种 子的图片，引导学生思考，吸引学生 的注意力。在此基础上，生物教师分 别向学生展现了蚕豆和玉米种子的结 构实验视频，促使学生直观地了解实 验情境，学习、分析蚕豆和玉米种子 的结构。
在运用交互式电子白板的过程 中，学生可以充分调动视觉、听觉， 让思维随着实验过程的开展而产生波 动。当观看完蚕豆和玉米种子的结构 实验视频后，为了实现思维可视化， 生物教师再次利用交互式电子白板出 示蚕豆和玉米种子的结构任务单，鼓 励学生在观看实验视频的基础上完成 学习任务单，有效区分蚕豆和玉米种 子结构的不同。在这个过程中，学生 的思维通过表格的方式呈现出来，有 效达成了思维可视化的目的。
在上述实验“种子的结构”教学 过程中，初中生物教师通过交互式电 子白板呈现真实实验情境，促使学生 在观看和聆听实验过程中获得感官的 解放，实现观看、聆听和思考的有效 结合，从而实现对蚕豆和玉米种子结 构的认知和了解。在以信息技术工具 直观呈现实验情境的基础上，生物教 师以学习任务单为载体，以问题为导 向，能够促使学生的思维可视化。
生物学科逻辑性强的特点，对初 中生的逻辑思维能力提出了较高的要 求。在初中生物实验课堂教学过程中 将思维可视化，能够展现初中生的逻 辑思维能力。作为基础教育的一种重要教学技术，思维可视化能够减轻初中生的生物实验学习负担，促使初中 生在学习的过程中有效掌握生物知 识，实现初中生物学科核心素养的培 养。作为初中生物实验教学的组织者， 初中生物教师要遵循思维可视化教学 模式，提供形象的实验材料，强化学 生自主探究;设计实验思维导图，助 力学生深度学习;创设直观实验情境， 激发学生学习兴趣。初中生物教师要 重视思维可视化在初中生物实验课堂 教学中的应用，不断创新思维可视化 在生物实验课堂中的呈现方式，促使 初中生在生物实验学习的过程中高效 学习。更为重要的是，初中生物教师 还要转变自己的生物实验教学理念， 促使生物实验教学直观化。
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