人类进入21世纪以后,由于信息技术呈现出飞速发展的趋势,也使得人类开始步入了一个知识迅速积累的时代。人们为了促进知识的传播与理解,逐渐开始尝试将大量本来用语言表示的、较为抽象的知识转变为更易于被人们接受的形式,例如图像、动画等,这便是所谓的“知识可视化”,而被用来表示抽象知识的这些图像、动画等,称为知识可视化的工具,即我们通常称之为“视觉表征”。随着知识可视化视觉表征的研究与应用不断扩大,其巨大作用也慢慢在教育领域中得到充分体现,教学人员们愈加发现,如果将知识可视化视觉表征应用于一线教学之中,具有提高学生的学习兴趣、减轻认知负荷、加深理解效果的优势。目前,提高公民的科学素养已经成为全球一种普遍化趋势。而要培养和提高学生的科学素养,基础是要让学生正确掌握科学概念。在生物学领域,国家教育部于2011年颁布的《义务教育生物学课程标准》中明确指出要“要提高生物学科学素养”,其核心也是首先要让学生掌握生物学科学概念,因此,如何让学生正确高效地学习生物学科学概念是教师不断进行思考的问题。在本文中,笔者将知识可视化视觉表征与初中生物学科学概念结合起来,利用视觉表征工具进行教学设计,并用于初中学生的科学概念学习中,期望利用知识可视化视觉表征提高学生生物学科学概念的学习效果。本论文共分为5个部分,分别是研究背景、研究综述、实践研究、研究结果分析和研究小结,这5个部分代表了笔者的研究思路和具体的实践研究过程。首先在研究背景笔者基于当前研究形式提出了本研究的具体研究问题和研究方法,而在研究综述中通过对与本论文有关的大部分研究进行分析梳理出本研究中的相关研究理论,接着在实践研究中笔者设计了部分知识可视化视觉表征并深入一线教学进行实践,并在研究结果分析中利用统计学方法系统分析了学生进行知识可视化教学后的效果,最后在研究小结中总结了本论文的研究结果和研究的不足与展望。总结而言,本论文以七年级上册初中生物“绿色植物与生物圈的水循环”为研究内容,以七年级4个班的学生为实验对象,分别实施基于知识可视化视觉表征的教学设计和一线教师日常采用的常规教学方式,通过教学后的测验分数分析发现,知识可视化视觉表征在一定程度上确实能够改善科学概念学习的教学效果,并且有助于培养学生的创造性思维。