运用黑箱法助力高中生物教学效益提高

    郭建生

    [摘要]当前的高中生物学中有许多内容难以进行直观的展示，课时的限制也不利于教师引导学生通过长期的实验来对生物学的知识进行探究。在当前的教学改革中，教师借助黑箱法对传统的教学方式进行了改革。借助这一方法，学生可以在课堂上完成对复杂生物学知识的探究和学习。

    [关键词]黑箱法;高中生物;教学效益

    [中图分类号]G633.91 [文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2020）05-0091-02

    高中生物教学中包含有许多“黑箱”内容，例如遗传、神经、内分泌以及细胞等，教师在教学中难以对这些内容进行直观的展示，影响了学生对这类内容的认识和理解，不利于教学效益的提升。对此，教师可以运用黑箱法来完成对这类内容的教学，控制输入和输出信息，帮助学生分析黑箱结构，进而全面促进高中生物教学效益的提升。

    一、运用黑箱法助力学生思维发展

    黑箱法已经成为当前高中生物教学中使用较多的方法，因此，黑箱思维成为当前许多生物试题的考查重点。这一类型问题主要考查学生是否可以借助题目中所提供的数据来对未知的问题或是生物机制进行分析，进而探索生物现象的产生原因。当前生物教学重视对学生黑箱思维的培养，极力促进学生在日常的学习过程中分析生物现象，思考问题的本质，进而养成严谨的学习和思考习惯。

    例如，一些题目中要求学生结合资料以及所学的知识对心跳减慢的生物机制进行分析，这属于典型的黑箱問题。在问题的解答中，学生可以通过构建黑箱模型以及分析相应的输入和输出信息来完成对这一生物机制的分析。学生可以将心跳减慢的生物机制设置为黑箱模型，将一些影响心脏跳动的措施作为输入信息，将心跳的变化情况作为输出信息。题目资料显示，实验中当刺激心脏神经或是滴入心脏浸泡液之后，心跳速度都会出现减慢的现象。通过对这一实验现象的分析，学生可以结合实际知识和黑箱思维来构建心跳速度变化调节模型。资料中神经和心脏浸泡液都能影响心跳速度，这说明了神经可以通过分泌化学物质来降低心跳速度。

    二、运用黑箱法助力课堂教学质量提高

    黑箱法在高中生物教学中的主要应用是结合课程内容来构建黑箱模型，设计合适的输入和输出信息，并借助对这些信息的分析来完成对课程内容的探究性学习。在生物教学中推行黑箱法，可以极大地优化课堂教学，帮助学生在自行研究和思考过程中培养自身的逻辑思维能力和分析能力，进而提升生物教学质量。

    1.生物学模型的构建

    教师在课堂中要结合输入和输出信息以及课程内容来自主性地构建黑箱模型。例如，在“植物细胞的渗透吸水原理”的教学中，教师可结合课程的实例，将洋葱表皮细胞作为实验研究对象，引导学生在实验中通过改变实验参数来观察不同的实验现象，研究细胞外界溶液浓度变化情况对植物细胞渗透吸水性能的影响。植物细胞的渗透吸水原理就是黑箱模型，学生对植物细胞渗透吸水性能以及在不同环境下植物细胞的吸水性能变化情况不清楚，因此，教学中教师可将这一内容作为黑箱模型，在实验和探究中强化学生对这一知识的理解。

    2.确定输入和输出信息

    由上可知，植物细胞的渗透吸水原理是黑箱模型，因此，在教学中，教师可将植物细胞外界环境的溶液浓度作为主要的输入信息，将植物细胞在不同的溶液中的渗透吸水性能作为输出信息进行分析。当输入信息为高浓度溶液时，植物细胞的渗透吸水性能下降，出现质壁分离以及细胞中液泡体积缩小等现象;当输入信息为蒸馏水等低浓度溶液时，植物细胞质壁分离复原，液泡体积增大，渗透吸水性能提升。根据对输入信息和输出信息的对应分析，学生可以得出结论：细胞在不同的外部环境下，渗透吸水性能也会发生变化，不同浓度的外部溶液会促成植物细胞的吸水或是失水。

    3.结合黑箱分析结果，深入探究课程内容

    在完成对“植物细胞的渗透吸水原理”这一黑箱模型的分析之后，学生对细胞渗透吸水性能的变化有了一定的了解。在这之后，教师可以结合这一黑箱模型的分析内容，继续引导学生深入思考水分子的移动规律以及细胞渗透吸水功能的结构基础等问题，借助对更为深入的黑箱模型的分析，使学生的学习兴趣得到提升，掌握的细胞结构知识也更为全面，进而提升生物教学质量。

    在高中生物教学中，教师应当善用黑箱法来构建生物教学模型。黑箱模型的使用有助于学生直观认识生物知识，并在课程的学习中掌握科学的实验思想以及研究方法，对学生的全面发展有着重要的影响。

    三、运用黑箱法助力实验教学效果提升

    黑箱法在实验课程中进行运用，可帮助学生掌握生物实验的操作细节，促进学生生物能力的全面发展。

    黑箱法在高中生物教学中的主要运用目的之一是培养学生的实验操作能力。在对学生的实验操作能力进行培养的过程中，教师可针对学生的一些实验操作以及生物实验中的常见问题进行分析。例如，在显微镜的操作过程中，常常出现观察视野中存在黑点的问题，影响学生的观察质量。在对黑点的位置进行探究的过程中，由于显微镜属于精密仪器，学生难以对其结构进行直接的探究，在这一情况下，教师可将显微镜视野中黑点的位置作为黑箱模型，通过一些合适的操作来对黑点的位置进行分析。黑点可能存在于显微镜的目镜、物镜以及装片之中，因此，在探究中，学生可对这三个结构的位置进行调整，以此设置为黑箱分析中的输入信息，将观察视野中黑点位置是否变化作为输出信息进行分析，以此来判断黑点的位置。这种教学方式不仅培养了学生正确的实验操作思想，还有效发展了学生的实验对比思维。

    黑箱法在高中生物教学中的主要运用目的之二是培养学生的生物实验思维。教师可以将一些未知的生物知识作为黑箱，引导学生通过资料的阅读以及历史经典实验的分析来对这一黑箱模型进行探究。例如，历史上，科学家通过使用同位素标记法来对细胞分裂中DNA的复制形式进行探究。在实验中，科学家使用同位素标记了大肠杆菌的分离DNA，在细胞分裂之后，科学家发现第一代细胞的DNA为中带，第二代细胞的DNA一半为中带、一半为轻带。这一实验结果说明了DNA在细胞分裂过程中的复制形式为半保留复制。这一精巧的实验具备科学的实验思想。将这一内容设置为黑箱模型在课程中使用，有助于引导学生认同和掌握科学的实验方式，并提升学生自主参与探究的积极性。

    总之，在高中生物教学中合理运用黑箱法可以有效提升课堂教学效益。黑箱法可以引导学生通过自主探究来完成课程的学习，提升学生的学习主动性。同时，黑箱法也能在实验教学中使用，促进学生养成科学的实验思维。黑箱思维是当前许多生物试题考查的重点，教师在教学中要注意培养学生的黑箱思维，推动学生能力的全面发展。