運用黑箱法助力高中生物教學效益提高

郭建生

[摘要]當前的高中生物學中有許多內容難以進行直觀的展示，課時的限制也不利于教師引導學生通過長期的實驗來對生物學的知識進行探究。在當前的教學改革中，教師借助黑箱法對傳統的教學方式進行了改革。借助這一方法，學生可以在課堂上完成對復雜生物學知識的探究和學習。

[關鍵詞]黑箱法;高中生物;教學效益

[中圖分類號]G633.91 [文獻標識碼]A [文章編號]1674-6058（2020）05-0091-02

高中生物教學中包含有許多“黑箱”內容，例如遺傳、神經、內分泌以及細胞等，教師在教學中難以對這些內容進行直觀的展示，影響了學生對這類內容的認識和理解，不利于教學效益的提升。對此，教師可以運用黑箱法來完成對這類內容的教學，控制輸入和輸出信息，幫助學生分析黑箱結構，進而全面促進高中生物教學效益的提升。

一、運用黑箱法助力學生思維發展

黑箱法已經成為當前高中生物教學中使用較多的方法，因此，黑箱思維成為當前許多生物試題的考查重點。這一類型問題主要考查學生是否可以借助題目中所提供的數據來對未知的問題或是生物機制進行分析，進而探索生物現象的產生原因。當前生物教學重視對學生黑箱思維的培養，極力促進學生在日常的學習過程中分析生物現象，思考問題的本質，進而養成嚴謹的學習和思考習慣。

例如，一些題目中要求學生結合資料以及所學的知識對心跳減慢的生物機制進行分析，這屬于典型的黑箱問題。在問題的解答中，學生可以通過構建黑箱模型以及分析相應的輸入和輸出信息來完成對這一生物機制的分析。學生可以將心跳減慢的生物機制設置為黑箱模型，將一些影響心臟跳動的措施作為輸入信息，將心跳的變化情況作為輸出信息。題目資料顯示，實驗中當刺激心臟神經或是滴入心臟浸泡液之后，心跳速度都會出現減慢的現象。通過對這一實驗現象的分析，學生可以結合實際知識和黑箱思維來構建心跳速度變化調節模型。資料中神經和心臟浸泡液都能影響心跳速度，這說明了神經可以通過分泌化學物質來降低心跳速度。

二、運用黑箱法助力課堂教學質量提高

黑箱法在高中生物教學中的主要應用是結合課程內容來構建黑箱模型，設計合適的輸入和輸出信息，并借助對這些信息的分析來完成對課程內容的探究性學習。在生物教學中推行黑箱法，可以極大地優化課堂教學，幫助學生在自行研究和思考過程中培養自身的邏輯思維能力和分析能力，進而提升生物教學質量。

1.生物學模型的構建

教師在課堂中要結合輸入和輸出信息以及課程內容來自主性地構建黑箱模型。例如，在“植物細胞的滲透吸水原理”的教學中，教師可結合課程的實例，將洋蔥表皮細胞作為實驗研究對象，引導學生在實驗中通過改變實驗參數來觀察不同的實驗現象，研究細胞外界溶液濃度變化情況對植物細胞滲透吸水性能的影響。植物細胞的滲透吸水原理就是黑箱模型，學生對植物細胞滲透吸水性能以及在不同環境下植物細胞的吸水性能變化情況不清楚，因此，教學中教師可將這一內容作為黑箱模型，在實驗和探究中強化學生對這一知識的理解。

2.確定輸入和輸出信息

由上可知，植物細胞的滲透吸水原理是黑箱模型，因此，在教學中，教師可將植物細胞外界環境的溶液濃度作為主要的輸入信息，將植物細胞在不同的溶液中的滲透吸水性能作為輸出信息進行分析。當輸入信息為高濃度溶液時，植物細胞的滲透吸水性能下降，出現質壁分離以及細胞中液泡體積縮小等現象;當輸入信息為蒸餾水等低濃度溶液時，植物細胞質壁分離復原，液泡體積增大，滲透吸水性能提升。根據對輸入信息和輸出信息的對應分析，學生可以得出結論：細胞在不同的外部環境下，滲透吸水性能也會發生變化，不同濃度的外部溶液會促成植物細胞的吸水或是失水。

3.結合黑箱分析結果，深入探究課程內容

在完成對“植物細胞的滲透吸水原理”這一黑箱模型的分析之后，學生對細胞滲透吸水性能的變化有了一定的了解。在這之后，教師可以結合這一黑箱模型的分析內容，繼續引導學生深入思考水分子的移動規律以及細胞滲透吸水功能的結構基礎等問題，借助對更為深入的黑箱模型的分析，使學生的學習興趣得到提升，掌握的細胞結構知識也更為全面，進而提升生物教學質量。

在高中生物教學中，教師應當善用黑箱法來構建生物教學模型。黑箱模型的使用有助于學生直觀認識生物知識，并在課程的學習中掌握科學的實驗思想以及研究方法，對學生的全面發展有著重要的影響。

三、運用黑箱法助力實驗教學效果提升

黑箱法在實驗課程中進行運用，可幫助學生掌握生物實驗的操作細節，促進學生生物能力的全面發展。

黑箱法在高中生物教學中的主要運用目的之一是培養學生的實驗操作能力。在對學生的實驗操作能力進行培養的過程中，教師可針對學生的一些實驗操作以及生物實驗中的常見問題進行分析。例如，在顯微鏡的操作過程中，常常出現觀察視野中存在黑點的問題，影響學生的觀察質量。在對黑點的位置進行探究的過程中，由于顯微鏡屬于精密儀器，學生難以對其結構進行直接的探究，在這一情況下，教師可將顯微鏡視野中黑點的位置作為黑箱模型，通過一些合適的操作來對黑點的位置進行分析。黑點可能存在于顯微鏡的目鏡、物鏡以及裝片之中，因此，在探究中，學生可對這三個結構的位置進行調整，以此設置為黑箱分析中的輸入信息，將觀察視野中黑點位置是否變化作為輸出信息進行分析，以此來判斷黑點的位置。這種教學方式不僅培養了學生正確的實驗操作思想，還有效發展了學生的實驗對比思維。

黑箱法在高中生物教學中的主要運用目的之二是培養學生的生物實驗思維。教師可以將一些未知的生物知識作為黑箱，引導學生通過資料的閱讀以及歷史經典實驗的分析來對這一黑箱模型進行探究。例如，歷史上，科學家通過使用同位素標記法來對細胞分裂中DNA的復制形式進行探究。在實驗中，科學家使用同位素標記了大腸桿菌的分離DNA，在細胞分裂之后，科學家發現第一代細胞的DNA為中帶，第二代細胞的DNA一半為中帶、一半為輕帶。這一實驗結果說明了DNA在細胞分裂過程中的復制形式為半保留復制。這一精巧的實驗具備科學的實驗思想。將這一內容設置為黑箱模型在課程中使用，有助于引導學生認同和掌握科學的實驗方式，并提升學生自主參與探究的積極性。

總之，在高中生物教學中合理運用黑箱法可以有效提升課堂教學效益。黑箱法可以引導學生通過自主探究來完成課程的學習，提升學生的學習主動性。同時，黑箱法也能在實驗教學中使用，促進學生養成科學的實驗思維。黑箱思維是當前許多生物試題考查的重點，教師在教學中要注意培養學生的黑箱思維，推動學生能力的全面發展。