高中生物運用黑箱法開展教學探討

陳仁妙 池上裕

摘 要：在當前的高中生物課程教學中，黑箱法是使用較多的一種現代教學思想，其有助于創設合理的教學情境，幫助學生更為深入地理解課程的內容。黑箱法是指在課程的教學中通過將課程內容設置為不可見系統，借助對輸入和輸出信息的分析來完成對黑箱結構的研究，借助探究性教學來強化學生對生物課程內容的理解質量。本文結合實際，介紹了黑箱在教學中的應用，并就黑箱法在“細胞的能量通貨ATP”一課教學中的應用設計進行了分析。

關鍵詞：黑箱法；高中生物；細胞的能量通貨ATP；教學設計

高中生物課程中的許多內容較為抽象，不利于學生的直觀認識，影響了學生對生物知識的學習。在當前的高中生物課程改革中，教師可以在生物教學中引入黑箱法，以此來強化課程教學質量，借助課堂探究以及課堂實驗等方式來加強學生在課堂學習中的主動性，引領學生自行通過信息的分析來構筑生物知識模型，有助于提升生物課程的教學質量。

一、 黑箱法的概述

在實際應用中，教師首先應當理解黑箱的含義。黑箱一般是指內部結構不明的系統，在對其內部結構進行了解的過程中，人們會借助實驗和對信息的分析來完成對其內部結構的分析。這種探索研究技術也被稱作黑箱研究法。在這類問題的研究中，人們一般會對系統進行一定信息的輸入，借助對輸出信息的分析來對其內部結構進行推理。在當前的生物教學中，許多生物知識和結構都屬于黑箱，其結構等都屬于教學內容。傳統的教學方式忽視了學生的自主探索，影響了學生對生物知識的掌握質量。因此，在未來的教學中，教師可以應用黑箱法，在教學中模擬研究過程，通過給學生提供合理的輸入和輸出信息，幫助學生對黑箱結構進行分析，借助探究過程來完成授課，提升學生對課程內容的掌握質量，促進學生思維的成熟和發展。

黑箱法除了在課程教學中使用之外，還能在生物實驗課程中使用。在生物課程的教學中，實驗也是重要的組成部分。實驗可以培養學生的實踐操作能力，對學生未來大學的專業學習以及職業發展等有著重要的影響。在生物教學中，教師要注意對學生能力的全面培養，通過科學的手段來鍛煉學生的實驗操作技能，幫助學生養成重視實驗過程，注意實驗現象的態度，提升實驗能力。在實驗教學中，教師也能借助黑箱法來培養學生的能力，促進學生實驗操作能力和實驗操作思維的發展。箱法在實驗教學中也有著較高的使用價值，有助于學生分析能力和實驗能力的提升。黑箱法也是一些實驗中常用的思想，借助這種教學方式，學生的實驗思維也能得到培養，對學生未來的學習和研究工作進行有著重要的影響，促進了學生發散性思維和邏輯思維的成熟。

二、 黑箱法在“細胞的能量通貨ATP”課程中的教學設計

（一） 課程內容分析

“細胞的能量通貨ATP”是高中生物課程教學中的重要內容，對學生生物整體知識結構的成型有著重要的影響。課程的主要內容是介紹ATP分子的結構組成以及功能特性，結合實際對ATP在細胞活動之中的作用進行分析，研究細胞之中ATP和ADP之間的轉化關系。課程之中的內容較少，但是，教學內容的抽象性強，且不同教學內容之間的聯系較為緊密，因此教學過程應當具備整體性，以強化學生對課程內容的綜合理解質量。

在ATP內容的教學之前，學生在以往的學習中已經有了對細胞分子以及能源物質的基礎認識。但是，針對ATP課程中一些抽象的分子結構以及功能性內容，教師在課程中應當采取合理的教學方式來提升學生對抽象知識的掌握和理解質量。因此，在這一課程的教學中，教師可以使用黑箱法來完成對ATP內容的教學，借助課堂探究方式來強化學生對課程的掌握質量。

（二） 教學目標和教學思想

課程的教學目標是幫助學生掌握ATP分子的化學成分以及結構特點，并在教學中保證學生正確認識ATP在細胞活動中的作用。在課程的教學中，教師可以使用黑箱法來完成教學，借助使用螢火蟲的發光教學案例來引導學生對ATP分子在細胞活動中的功能進行分析，并結合教學實驗來完成相關內容的教學。教師在課程中使用黑箱法時應當注意對學生的能力培養，促進學生的全面發展。教師可以培養學生掌握實驗設計的原則，并借助課堂探究方式來強化學生對學習和實驗問題的分析和解決能力，促進學生的邏輯思維的發展。

（三） 構建教學情境

課程教學中教師可以使用螢火蟲作為教學案例，為了提升課程的直觀性，吸引學生的注意力，教師在課程上可以使用多媒體技術或是使用便于觀察的活體螢火蟲來作為教學中的實例。在課前，教師可以將螢火蟲分裝在試管之中，作為教學案例進行使用。為了直觀展示螢火蟲的發光能力，教師可以在課程上使用多媒體設備來播放漆黑環境中螢火蟲的發光能力。之后，教師可以引導學生對試管中的螢火蟲進行觀察，思考螢火蟲的發光機制和發光部位，并在這個過程中引入課程內容。為了提升學生思考的好奇心，教師可以結合螢火蟲的發光能力，提出發光原因、發光能量來源以及能源物質等多項問題，進而引入ATP這種細胞中重要的供能物質，引入課程的主題。

（四） 構建黑箱模型，設計合適的輸入和輸出信息

在黑箱法的教學中，學生進行分析研究的基礎是教師提供的數據資料，這些數據資料是黑箱研究中的輸入信息和輸出信息，學生由此來得出對黑箱結構的認識，構建黑箱模型。教師在教學中要結合課程內容合理選擇輸入和輸出信息。在ATP課程的教學中，教師可以借助設計探究實驗，在實驗中將實驗操作和實驗結果作為輸入和輸出信息，完成對黑箱模型的構建和分析。實驗中，教師可以使用葡萄糖注射液以及ATP注射液進行對比，設計合適的實驗對參與細胞代謝的物質進行對比和探究。在實驗的設計上，部分學生可能由于思維定式，通過直接將葡萄糖和ATP注射液進行飼喂來證明能量轉換機制。為了避免實驗設計錯誤的出現，教師可以引導學生來完成實驗設計。實驗中，學生通過對割下的發光器官進行葡萄糖以及ATP注射液的滴加操作來完成對能量機制的探究。在實驗機制的設計中，教師除了引導學生思維之外應當給學生充足的討論時間，促進學生實驗思維的形成。

（五） 實驗操作，黑箱機制的分析

實驗中，教師可以將兩個學生分為一組進行實驗，保證實驗操作和數據的記錄可以同時進行，并提升學生的合作能力。在實驗中，學生應當保證發光器官切割中的準確性，并在后續實驗中準確記錄實驗結果。實驗發現，滴加葡萄糖的發光器官并未發光，滴加ATP注射液的發光器官很快發出綠色的熒光，這一實驗結果說明了直接參與細胞代謝的能源物質是ATP。

但是，實際實驗中也會出現這種現象：分割之后的發光器官仍然在發光。針對這一問題，教師可以開展課堂討論，引導學生對這種實驗現象進行分析。造成這種實驗現象的原因可能是發光器官細胞中存在較多的直接能量物質，使得發光器官可以在不依賴外界能源供給的情況之下進行發光。針對這一現象，教師可以引導學生在實驗前對發光器官進行處理，將其放置在生理鹽水中，待細胞中的直接能源物質消耗完之后再參與實驗，減少細胞中的能量物質殘留對實驗結果的影響。

借助黑箱教學模式，教師可以通過實驗和課堂討論形式完成對ATP功能的探索，構建了ATP功能的基礎結構。在學生初步了解課程內容之后，教師可以結合教材來完成對ATP分子結構特性、能量來源以及在細胞活動中相互轉換機制的教學。教師在這個過程中可以對學生的疑問進行答疑，最終完成課程的教學，提升學生的學習質量。

總之，黑箱法是當前高中生物教學改革中應當采取的教學方式。針對當前高中生物教學中存在的教學知識抽象、學生學習熱情不高的問題，教師可以在課堂上結合黑箱教學機制，開展課堂探究活動來提升學生的生物學習熱情，加深學生對抽象生物知識的理解質量，以此來強化課堂教學質量，營造積極的課堂氛圍，對現代教育的發展有著重要的作用。

參考文獻：

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[2]劉洋.高中生物高效課堂教學策略初探——以“生物膜的流動鑲嵌模型”為例[J].考試周刊，2016（15）：145.

作者簡介：

陳仁妙，福建省三明市，福建省三明市大田縣鴻圖中學；

池上裕，福建省三明市，福建省三明市大田縣柯坑初級中學。