黑箱研究法在高中生物教学中的运用

邱功发

【摘要】在高中生物教学中，针对一些较为抽象的知识，教师难以借助一般的教学方式进行展示，从而影响了学生对这类知识的理解程度，不利于教学质量的提升。针对这类知识，教师在教学中可以使用黑箱法进行教学，引导学生在课上通过自主分析完成对教学内容的深入理解，优化教学质量。基于此，笔者介绍了黑箱法在教学中的应用策略，希望可以推动教学质量的发展。

【关键词】高中生物;实验教学;方法运用

【基金项目】本文系福建省教育科学规划科研基地专项课题“黑箱法理论在高中生物概念建模教学中应用研究”（ 批准号：Fjjgzx18-105）的研究成果。

高中生物比较抽象，学生对有关概念的深入理解总是感到畏难，而对于若干概念以一定的关系构成的原理、规律、理论，学生更是感到不知所措。将黑箱法运用于高中生物教学过程中，不仅可以培养学生的分析能力和逻辑思维能力，而且有助于培养学生的发散思维能力，提升学习兴趣。

一、黑箱研究法在实际教学中的应用

在实际应用中，教师首先应当理解黑箱法的含义。黑箱一般是指内部结构不明的系统，在对其内部结构进行了解的过程中，人们通常会借助于实验和对信息的分析，这种探索研究技术也被称作黑箱研究法。在这类问题的研究中，人们一般会对系统进行一定信息的输入，借助对输出信息的分析，对其内部结构进行推理。黑箱法在生物教学中使用的本质是借助对信息的分析来构建生物知识模型。高中生物课程许多知识不够直观，教师可以应用黑箱法，在教学中模拟研究过程，通过给学生提供合理的输入和输出信息，帮助学生对黑箱结构进行分析，借助探究过程来完成授课，进而提升学生对课程内容的掌握质量，促进学生思维的成熟和发展。本文以细胞膜的结构教学为例，分析黑箱法在实际教学中的应用。

细胞膜结构的教学是高中生物教学中的重要内容，由于其内容抽象性强，且高中教学中的资源存在限制，教师无法借助实验等手段来直觀地对细胞膜结构性质进行展示，导致学生无法直观地认识细胞膜结构。细胞膜结构在教学中属于典型的黑箱系统，学生在学习中可以借助对细胞膜的性质及功能的分析来完成对结构模型的构建，优化学习质量。

在教学设计中，教师可以将细胞膜结构作为黑箱，在教学中通过分步探索分析的方式，逐步对细胞膜结构成分等进行分析。首先，教师可以针对细胞膜的成分进行教学。在实际教学过程中，教师可以将细胞膜成分作为黑箱。在资料信息的选择上，教师可以将历史上科学家对细胞膜结构成分的探索分析实验结果作为信息基础，方便学生的分析学习。在这些研究中，科学家通过观察细胞膜对脂溶性物质和水溶性物质的通过性对细胞膜的成分进行分析，实验结果显示，细胞膜对脂溶性物质的通过性强，对水溶性物质的通过性较弱。结合这一实验结果，学生可以对细胞膜的成分进行分析，结合相似相溶原则，学生容易得出细胞膜的主要成分是脂类分子的结论。同时，科学研究也显示，当细胞膜吸附蛋白质分子时，其表面的张力会降低，结合这一现象，学生可以得出细胞膜成分中包含蛋白质分子的结论。其次，完成对细胞膜成分的教学后，教师可以将细胞膜的结构作为黑箱，探索其实际结构。在参考资料的选择上，教师可以选择科学家使用电子显微镜观察细胞膜时的图片，图片显示细胞膜呈现为暗、亮、暗三层结构，且在成分分析中，细胞膜包含脂类分子和蛋白质分子，由此，学生可以得出细胞膜的结构是脂类分子包围蛋白质分子的结构。最后，教师要针对细胞膜表面是否具备流动性进行探究。科学家使用经过放射性标记的蛋白质进行分析，通过细胞融合实验来观察细胞膜是否具备流动性。实验结果显示，融合细胞表面受标记的蛋白质分布均匀，这说明蛋白质分子可以在细胞膜上进行流动，证明了细胞膜具备流动性结构的结论。通过上述的黑箱法教学方式，学生不仅可以加深对生物学发展史的认识，学习科学实验方式，提升自身的逻辑分析能力，还能高质量地掌握细胞膜结构的内容。

二、黑箱研究法在生物实验教学中的应用

在生物课程的教学过程中，教师要注意对学生能力的全面培养，通过科学的手段来锻炼学生的实验操作技能，帮助学生养成重视实验过程、注意实验现象的态度，不断提升实验能力。在实验教学过程中，教师也能借助黑箱法来培养学生的能力，促进学生实验操作能力和实验操作思维的发展。

例如，在显微镜的使用教学过程中，常见的问题是观察中发现视野中存在的黑点等干扰，这时学生需要判断黑点的位置以及出现的原因，以便判断是否是灰尘等。显微镜是精密的实验设备，在实验中学生无法对显微镜内部进行检查，因此，这个判断过程成了一个典型的黑箱系统。学生要结合观察到的其他信息进行分析，以得出显微镜内部结构是否存在问题。首先，学生要了解可能出现黑点的位置，如目镜、物镜或装片。其次，学生可以移动装片、更换目镜或是转动物镜等方式来调整显微镜，并观察黑点是否移动，以此来判断黑点的位置。黑箱法在实验教学中也有着较高的使用价值，有助于学生分析能力和实验能力的提升。黑箱法也是一些实验中常用的思想，教师借助这种教学方式，能培养学生的实验思维，促进学生发散性思维和逻辑思维的成熟，同时也对学生未来的学习和研究工作有着重要的影响。

三、黑箱研究法对学生思维能力培养的应用

在生物教学中，教师还要对学生的逻辑思维能力进行培养，帮助学生在学习中养成灵活使用所学知识的能力。在学生能力的培养过程中，黑箱法可以发挥较为突出的作用。在一些题目的分析中，教师可以使用黑箱法对题目进行解答。

例如，将青蛙大脑破坏保留脊髓，并在脊柱下部打开脊椎骨，剥离脊髓一侧的一对脊神经根，之后对背根和腹根使用电刺激，这时青蛙后肢发生运动。已知背根和腹根包含传出神经，请设计实验来证明背根和腹根的功能。解答这个题目我们可以使用黑箱法来进行分析，通过设置合适的输入来获取输出信息，对输出信息进行分析之后，可以获得背根和腹根的正确功能。这类题目的设计主要是为了考查学生对生物知识的灵活应用能力，也考查了学生的实验思想，对学生的能力有着较高的要求。学生可以利用题目的条件或是数据等来对问题的机制进行分析，以此来选择合适的实验方式，完成题目的要求。

总之，在生物教学中，教师灵活地使用黑箱法可以极大地提升教学效率。黑箱法提升了学生学习中的自主性，引导学生自行对生物知识内容进行探究，极大地推动了学生逻辑思维能力的发展，有助于优化学生对生物知识的掌握质量，为学生的全面发展和未来的深入学习奠定了基础。

【参考文献】

江训光.高中生物几个实验中常见的问题与对策[J].中学生物学，2009（05）：89.