多重表征理论视野下实现高中生物深度学习的策略探究

杨金阳

一、 引言

随着新课程改革的不断深入推进和落实，以多重表征作用于高中生物教学为目的的学科整合与课程改革，成为生物教育教学所追求的主要目标。但是，在高中生物课堂中，由于存在学科间、班级间和学生间差异较大的问题，使得传统“单一式”教学难以适应新形势下高中生物教育教学要求。因此，在新课改实践中应充分发挥多重表征作用于高中生物教学优势，使课堂教学真正实现多维、动态、开放与创新。

二、 关于多重表征理论

从字面上看，“表征”即指“表现出来的特征”；从心理学上看，“表征”表示的是“知识、信息在个体心理的反映和存在方式”。根据心理学研究成果，表征包括图式、心象、认知地图和心理语言四种类型。信息加工理论研究者提出，人们在接触和接收到外部信息后，会将信息进行编码，转化为适合大脑存储的方式，以表征的形式存于大脑之中。换句话说，表征也就是人脑对客观世界信息的一种概括反映，是对概念的认知表现方式。

人脑对客观世界进行概括反映后，形成概念。对同一个概念的外显表征，可能是多样的，比如对某一生物特征的概念，人们可以用语言来表征，也可以用图像来表征，可以从宏观角度表征，也可以从微观角度表征。如果不同形式的表征具有层次关系，就形成“多重表征”现象。换句话说，“多重表征”就是指人们“运用两种或两种以上的外显表现方式有层次地显示同一概念”而形成的多层级多元化的表征，也称“多元表征”。这是人脑的一种思维方式，有助于人们学习和理解相对复杂的概念。但人类并非天然就有多重表征思维方式，这是一种需要训练才能得到发展的思维方式，可以说是一种思维能力。

三、 多重表征理论用于高中生物教学的价值

高中生物学科包含不少复杂的概念，对这些概念，可以从宏观、微观两大视角，也可以从外部和内部两个角度，还可以从与人类的关系等角度，进行认识、分析和建构。当学生多层次、多角度地对相关生物概念进行表征时，就可以实现对概念的有效理解和对知识的有效建构。这对学生合理快速地建构概念体系以及相应的生物学知识体系有积极的促进作用，进而有利于学生较好地进行高中生物深度学习。

四、 多重表征理论作用于高中生物教学的前提条件

(一)以教材为基础，构建知识体系

多重表征作用于高中生物教学，首先是指以教材为基础，对其进行有效而准确的多重表征作用。在传统的生物教材中，知识体系相对单一、内容相对陈旧，无法满足新课改对学科核心素养的要求；而基于情境创设的多重表征作用于高中生物教学不仅能够有效地帮助学生构建起知识体系，更能够让学生从宏观上掌握学科核心知识。如在《遗传规律》教学中，通过分析教材、学生与教师之间、生物与非生物环境之间等多重表征体系的存在情况发现：①由于教学内容多且复杂，教材章节设置分散；②教师授课经验不足和不能进行系统性讲解；③重难点部分没有突出；④学生无法理解。在这种情况下，多重表征作用于高中生物教学中能够有效地帮助教师构建起知识体系。

第一，通过对教材中的各个知识点进行有效的组合，可以帮助教师快速、准确地将教学内容联系起来，使教学内容在整体上形成一个完整的体系。比如，在教学《遗传的分子基础》时，教师在对这一节课进行讲授时需要将学生熟悉的知识体系中的各个知识点和非生物环境知识相结合。通过教师对教材中的内容进行讲解，再从非生物环境以及细胞和生物体等角度将各章节知识体系中相关知识点相结合，从而形成了一个完整的“遗传”知识体系。在教学《光合作用和呼吸作用》时，可以将光合作用的过程和结果进行组合。例如，在对光合产物的分配情况进行讲解时，可以用绿色植物通过光进行光合作用、通过呼吸作用获取能量、通过光进行呼吸作用。再结合学生对光合作用过程中各种现象和结果的了解，以及所学过知识来进行分析，就会比较容易掌握光合产物的分配情况。第二，通过基于学生和教师之间的多重表征构建起知识体系，也能够帮助学生从宏观上掌握学科核心知识，更能有效地提高学生在生物学习中对问题解决能力以及科学思维方法培养能力。比如，在《人类基因组计划》教学中，就可以通过学生和教师之间的多重表征来帮助学生理解学科核心知识，如人类基因组计划研究的目的是什么？为什么要做这个研究？教师通过基于多重表征的课堂教学能够有效地对学生进行科学思维能力培养，让学生能够掌握学科核心知识及关键能力。再如在《动物与环境》教学中，为了让学生对基因的产生、遗传、变异和表达等核心知识进行掌握，可以利用情境创设来为学生创设探究动物与环境关系的问题情境和实验情境，让学生能够从宏观上掌握知识体系。又如在《结构与功能》教学中，可以通过对核心概念——基因、线粒体功能、叶绿体功能等进行理解和分析来帮助学生理解结构与功能之间的关系并掌握知识体系。通过以上内容的学习也就更能帮助同学们在学习高中生物中形成科学思维方法，掌握生物学核心知识。

(二)联系生活实际，激发学习兴趣

教师在教学过程中，应充分利用生物教材内容，结合生活实际创设问题情境，使学生产生浓厚的学习兴趣。同时教师要注意结合不同层次学生的实际情况，选择恰当的方式进行组织。例如，在《生物体的生命活动》一课中，教师在讲授到有氧呼吸时应采用以下两种方式：①创设情境；②引导学生进行思考：如何进行有氧呼吸？首先，教师可以通过创设问题情境激发学习兴趣，并引导学生分析生活中存在的问题和现象。其次，教师可以采用“设问”来引导学生展开思考。在“生态系统是怎样维持生态平衡”一课中，教师可以通过创设情境引出“地球上所有的生物都是人类的朋友，请大家来保护我们共同的家园吧”。这样不但培养了学生发现问题、解决问题的能力；而且使学生认识到保护环境有利于人类生存及发展。以上两种教学方式均以学习兴趣为导向，但后者对学生能力培养更有意义。例如，在讲解“生命活动原理及其应用”一课中可以创设情境：“我有一个梦想：在生命科学领域成为一流的科学家。”这种提问式学习有助于提高学生学习的主动性与积极性，有利于培养学生学习兴趣、探究能力和实践意识；也可以使教师及时了解到学生所学内容中存在的不足、需要解决之处和未理解之处等问题；同时也为教师组织教学活动提供了新思路和新方法；另外，还有利于调动课堂气氛、激发学生的学习兴趣、提高教学效果及优化教学过程。

(三)注重学习方法指导，培养创新能力

创新能力是指个体从事有目的的、创造性的活动时，表现出来的创造思维能力。在高中生物教学中，教师应重视对学生学习方法的指导，培养学生正确地分析问题、解决问题的能力和创新意识。在教学实践中，教师要帮助学生养成良好的学习习惯，如正确听课、做笔记、及时复习、独立思考等。教师在讲解新课内容时要注重对学习方法和思维品质等方面的培养：要注重对学生进行学习习惯的培养，如：认真做好课前预习和课后复习等；还要注重对学生进行学习方法指导，包括学会自主学习、培养科学思维方式、学会自学等。另外，由于高中生物教材编排上都是按照章节顺序安排内容的，而各章节之间又存在着一定联系。教师要注意引导学生进行知识归纳整理和知识体系构建，并引导学生运用已有知识解决新问题。

(四)利用多媒体技术和网络资源实现多重表征功能

网络资源的开放性和互动性使得人们在网络上可以随意搜索和学习所需知识，并能及时与他人进行交流与讨论。因此，教师在利用多媒体技术组织教学时，可以根据不同的教学内容设计制作相应的多媒体课件，同时也可以通过网络资源丰富课堂教学内容。例如在讲授《人体结构》一节时，利用多媒体技术和网络资源可以通过不同的表现形式呈现人体各个部位的结构与功能。首先通过直观图进行呈现，包括皮肤、骨骼、肌肉和各种脏器；然后再利用文字、图片等方式展示各个器官的功能；最后通过视频形式展示各个器官的形态变化以及不同部位的生理功能。教师在组织课堂教学时可采用这种形式，利用多媒体技术和网络资源使生物课程内容更直观地呈现给学生。

五、 多重表征作用于高中生物教学的策略探究

(一)利用多重表征，促进概念的生成

概念是学科学习的基础，是学生对生物知识理解和认识的前提和基础，也是学生解决问题的关键。生物概念涉及很多领域，而高中生物是一门基础学科。教师在教学中，要引导学生在理解概念的基础上学习新知识，而传统的概念教学模式容易使学生死记硬背概念和内容，不利于学生对知识的理解和掌握。因此，教师要转变传统单一讲解的教学方式，灵活运用多重表征策略来帮助学生对知识点进行理解学习。

例如在学习《光合作用》时，教师可以采用以下教学模式进行教学：首先引导学生通过实验探究光合作用的过程，从实验结果中总结出光合作用有两种类型。然后指导学生以此为基础结合自己的生活经历和实际问题展开探究活动：首先让学生自主设计实验进行验证；然后让不同层次的学生参与讨论交流。在这个过程中，教师不能把自己摆在一个高高在上的位置。要让学习水平较低、接受能力较差的孩子参与进来；让中等水平、有一定能力的孩子参与进来；把那些动手能力较强、合作意识较强、能够积极思考问题的孩子邀请入课堂与同学们一起探究学习。通过这种方式培养他们主动思考和提出问题等能力。在这个过程中，调动了学生的学习热情，而且也使其理解了光合作用这一概念。高中生物教材中关于光合作用有很多相关概念：光合作用既可以发生在无光环境下，也可以发生在有光环境下；植物是通过叶片进行光合作用的；叶绿素、叶绿体等都是光合色素，所以我们把这种情况叫作“无光条件下的光合作用”。我们的教材中对这些概念都有介绍，但是没有系统地总结出来。因此，为了让我们更好地理解这些概念，又能让我们将知识点融会贯通起来，教师可以利用多重表征策略来帮助学生更加形象生动地理解这些知识点。

(二)利用多重表征，培养科学思维

传统教学中，教师主要通过讲授、分析问题和解决问题来培养学生的科学思维，但这一过程往往会出现大量的知识点和信息，很难让学生真正理解。多重表征是指在对问题进行分析后，通过表征形式来构建新知识的过程。例如：《蛋白质的合成》一节内容主要是介绍了蛋白质分子间及分子内的相互作用、反应过程等相关知识。这就需要教师通过多重表征将学生所学的内容以具体情境为基础，引导学生从实际生活出发来学习生物知识，而不是单纯将知识简单地填鸭式教学。因此在学习这一节内容时，教师可以利用多重表征对知识点进行教学。比如：在讲解“酶的应用”这一教学主题时，老师可以结合具体情境将课本中介绍的“蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等”都呈现给学生进行学习。

第一，尝试问题驱动，促进思维发展。问题驱动是指教师通过设置一个简单的问题，引导学生对问题进行分析，然后在学生脑海中构建出相关的表征。例如：在讲解“蛋白质类”这一节内容时，教师可以以蛋白质在生物体内的作用以及蛋白质的组成等方面的知识为基础，通过问题驱动的方式引导学生对其进行分析、探究。当学生从教材中找到相应知识点后，教师就可以以该知识点为中心提出相关问题，例如：“高中生物中‘蛋白质’的组成”“蛋白质与环境有什么关系？”“哪些因素影响着蛋白质合成？”等。在对这些问题进行分析后，教师就可以通过多重表征帮助学生构建有关的知识体系。第二，尝试情境引入，启发思维发散。通过“情境引入”来激发学生对学习内容的好奇心，并启发其发散思维，启发学生对知识的记忆和理解。教师结合教学内容将抽象知识具体化，有利于提升学生思维发散的能力，从而让学生更好地掌握学习内容。

(三)利用多重表征，培养科学探究能力

高中生物的教学内容涉及生物科学知识，教师可以利用多重表征方式帮助学生深入理解知识，使学习过程更加生动有趣，同时学生也能通过多种方式进行探究，从而实现学生对知识的理解和掌握，培养学生科学探究能力。在高中生物课堂上，教师要合理运用多重表征策略，通过设置合理情境引导学生主动参与到学习过程中。

例如：在“植物的根和茎”一课学习完之后，教师可以让大家思考这样一个问题：如果我们把植物的根和茎砍下来并分别保存起来会怎么样？这个过程中有哪些现象是与植物根系有关的？通过设置这样一个问题引导学生思考、探究，不仅激发了学生的探究兴趣，而且也提升了学生的科学探究能力。教师在教学过程中要多创设情境帮助学生理解和掌握知识，只有这样才能让学生真正从生活实践中学会独立思考、主动探究，并在不断实践中锻炼自己、发展自己。

(四)利用多重表征，总结知识要点

教师在讲授完知识要点后，可以让学生进行知识归纳总结，这也是一种帮助学生梳理知识点的好方法。例如在讲授“基因工程”的内容时，教师可以引导学生将相关知识进行归纳总结。如：“本节课我们学习了基因工程的概念、原理和方法”等内容。为了帮助学生更好地总结学习要点，可以引导学生对课本进行回顾，然后让每个学生用表格形式进行归纳。在进行上述归纳总结时，教师不要单纯地让学生记下知识点，而是让他们结合课本分析知识点并找出其与实际生活间的联系，从而达到帮助学生总结知识要点的目的。

六、 结语

我国新课程标准明确提出：在新课标的指导下，培养学生的核心素养，即对学生有理想、信念、道德品质等方面的要求。而要达到这些目标，教师要不断提高自身的教学能力，将知识融入情境中让学生体验学习过程。在高中生物教学中，要根据学科特点合理运用多重表征策略，促进学生对高中生物概念以及概念间的关系实现良好的深入理解，进而建构起相应的概念体系和知识系统，实现对高中生物知识的深度学习，帮助学生全面发展和提升高中生物核心素养。