高中生物教學(xué)巧用黑箱法探究

楊柳春

摘?要 黑箱法在抽象的高中生物知識教學(xué)中可以發(fā)揮重要的作用，有助于提升學(xué)生的生物知識掌握質(zhì)量。在實際教學(xué)中，教師要注意黑箱模型的選擇以及輸入、輸出信息的提供，確保探究過程可以高質(zhì)量完成，提升學(xué)生的科學(xué)探索能力和自主學(xué)習(xí)能力。

關(guān)鍵詞 高中生物;教學(xué);黑箱法;探究

中圖分類號：C41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-7661（2020）01-0103-01

高中生物學(xué)知識有著一定的抽象性，影響了學(xué)生對課程內(nèi)容的直觀深入學(xué)習(xí)，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的提升。在高中生物教學(xué)改革中，教師可以借助黑箱法來引導(dǎo)學(xué)生自行完成知識模型和結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，對教學(xué)質(zhì)量的提升有著重要的作用。

一、教學(xué)中的黑箱

在當(dāng)前的高中生物教學(xué)中，教師為了提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生探索能力，常會在教學(xué)中設(shè)置探究類教學(xué)內(nèi)容，保證學(xué)生在生物概念知識的學(xué)習(xí)過程中完成對一些內(nèi)容的分析研究，但是探究教學(xué)法在實際使用中也存在不足，探究項目在短期之內(nèi)難以完成，占用學(xué)生較多的學(xué)習(xí)時間，不利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。為了提升對學(xué)生思維能力的培養(yǎng)質(zhì)量，教師可以在教學(xué)中應(yīng)用黑箱法。教師通過在課程教學(xué)中合理設(shè)置黑箱研究題目，保證課時內(nèi)完成探究內(nèi)容，有助于教師設(shè)計教學(xué)計劃，強(qiáng)化了探究中教師的引導(dǎo)作用。教師可以從如下幾方面在教學(xué)中使用黑箱法。

（一）結(jié)合課程內(nèi)容合理選擇輸入和輸出信息。在黑箱法的教學(xué)中，學(xué)生進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)是教師提供的數(shù)據(jù)資料，這些數(shù)據(jù)資料是黑箱研究中的輸入信息和輸出信息，學(xué)生由此來得出對黑箱結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，構(gòu)建黑箱模型。教師在教學(xué)中要結(jié)合課程內(nèi)容合理選擇輸入和輸出信息。首先，輸入和輸出信息在數(shù)量上要進(jìn)行精簡，在保證內(nèi)容價值的前提之下避免大量的資料影響學(xué)生的分析研究過程。其次，在資料的選擇上，教師要選擇貼近課程的內(nèi)容，保證通過分析可以得出合理的結(jié)論。在減數(shù)分裂課程的教學(xué)中，教師可以選擇原始生殖細(xì)胞以及成熟生殖細(xì)胞中染色體的數(shù)量和圖像作為輸入和輸出信息，再對數(shù)據(jù)和圖像進(jìn)行分析，有助于學(xué)生得出減數(shù)分裂過程的特點，完成課程的教學(xué)目標(biāo)。

（二）選擇合適的黑箱模型。在確認(rèn)分析中的輸入和輸出信息資料之后，學(xué)生可以結(jié)合課程目標(biāo)，來構(gòu)建合適的減數(shù)分裂過程的模型。由于信息資料未能對分裂過程進(jìn)行描述，根據(jù)染色體數(shù)量減半的信息，學(xué)生可以構(gòu)建如下的兩種模型。第一，染色體進(jìn)行有絲分裂，姐妹染色單體分開之后進(jìn)入兩個子細(xì)胞之中，在分裂中染色體數(shù)量減半。第二，同源染色體分離之后進(jìn)入兩個子細(xì)胞之中，之后再進(jìn)行有絲分裂，最終子細(xì)胞之中染色體數(shù)量減半。兩種模型都可能造成子細(xì)胞相比原始細(xì)胞染色體數(shù)量減半的現(xiàn)象，因此，在課程中，教師還需要繼續(xù)深入探索，以便正確構(gòu)建減數(shù)分裂過程的模型。

（三）結(jié)合歷史資料完成模型優(yōu)化。教師可以為學(xué)生提供歷史上減數(shù)分裂的研究資料，以便學(xué)生對比提出的假說，正確構(gòu)建減數(shù)分裂模型。在生物學(xué)的研究發(fā)展中，研究者發(fā)現(xiàn)在生殖細(xì)胞的分裂過程中，染色體在一段時期中表現(xiàn)為環(huán)狀，其包括兩條配對染色體。同時，配對染色體等長，并在后續(xù)的細(xì)胞分裂中互相分離。通過結(jié)合歷史資料可以發(fā)現(xiàn)第二種假說更加符合實際情況，最終完成了對減數(shù)分裂過程模型的構(gòu)建，完成了教學(xué)目標(biāo)。

二、實驗教學(xué)中的黑箱

實驗教學(xué)也是當(dāng)前高中生物課程中的重要組成部分，在實驗教學(xué)中引入黑箱法可以培養(yǎng)學(xué)生的實驗思維和生物學(xué)素養(yǎng)，幫助學(xué)生掌握更為科學(xué)的實驗技巧，有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和科學(xué)研究能力，增強(qiáng)實驗教學(xué)的效果。

在影響生物酶活性的實驗教學(xué)中，教師也可以沿用黑箱法的使用步驟，開展探究性的實驗。首先，教師可以結(jié)合實驗內(nèi)容來設(shè)計黑箱法的研究問題，即溫度是否影響生物酶的活性。其次，教師可以引導(dǎo)學(xué)生選擇合適的輸入和輸出信息，并結(jié)合信息需求來完成實驗操作過程。由于實驗探究的是溫度因素對生物酶活性的影響，因此學(xué)生可以將不同的溫度作為輸入信息，將不同溫度之下的生物酶活性作為輸出信息，在實驗中對酶活性進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。由于生物酶活性難以直接進(jìn)行觀測，因此，在實驗中學(xué)生可以將生物酶活性和實驗效率進(jìn)行關(guān)聯(lián)。在淀粉酶的實驗中，學(xué)生可以將淀粉和碘液的變藍(lán)情況作為實驗輸出信息，直觀地展示了不同溫度之下生物酶的活性變化情況，有助于后續(xù)的實驗信息分析過程進(jìn)行。實驗中設(shè)置了三種不同的溫度：零攝氏度、三十七攝氏度以及七十?dāng)z氏度，實驗顯示不同的溫度會直接影響淀粉的分解情況，證明了溫度影響生物酶的活性。實驗中，三十七攝氏度環(huán)境之下淀粉分解最多，這是人體溫度，證明了最適溫度之下生物酶的活性最高，反應(yīng)速率最快。

在部分實驗中，由于實驗設(shè)計不完善或是不全面，常會出現(xiàn)一些和預(yù)想情況不同的現(xiàn)象，針對這類現(xiàn)象的研究中，教師也能使用黑箱法來幫助學(xué)生更為深入地了解反應(yīng)原因。借助黑箱教學(xué)方式，學(xué)生的自主探索能力得到了提升，掌握了科學(xué)實驗中對比實驗等多種實驗思想，學(xué)生的科學(xué)研究思維得到了發(fā)展，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，符合教學(xué)改革的發(fā)展需求。

基金項目：本文為福建省教育科學(xué)規(guī)劃科研基地專項課題《黑箱法理論在高中生物概念建模教學(xué)中應(yīng)用研究》（批準(zhǔn)號：Fjjgzx18-105）階段性成果。

參考文獻(xiàn)：

[1]封三廣.“黑箱法”與教學(xué)反饋[J].榆林高等專科學(xué)校學(xué)報，1997（4）：62-63.