高中生物运用黑箱法开展教学探讨

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　　摘 要：在当前的高中生物课程教学中，黑箱法是使用较多的一种现代教学思想，其有助于创设合理的教学情境，帮助学生更为深入地理解课程的内容。黑箱法是指在课程的教学中通过将课程内容设置为不可见系统，借助对输入和输出信息的分析来完成对黑箱结构的研究，借助探究性教学来强化学生对生物课程内容的理解质量。本文结合实际，介绍了黑箱在教学中的应用，并就黑箱法在“细胞的能量通货ATP”一课教学中的应用设计进行了分析。
　　关键词：黑箱法；高中生物；细胞的能量通货ATP；教学设计
　　高中生物课程中的许多内容较为抽象，不利于学生的直观认识，影响了学生对生物知识的学习。在当前的高中生物课程改革中，教师可以在生物教学中引入黑箱法，以此来强化课程教学质量，借助课堂探究以及课堂实验等方式来加强学生在课堂学习中的主动性，引领学生自行通过信息的分析来构筑生物知识模型，有助于提升生物课程的教学质量。
　　一、 黑箱法的概述
　　在实际应用中，教师首先应当理解黑箱的含义。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，人们会借助实验和对信息的分析来完成对其内部结构的分析。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来对其内部结构进行推理。在当前的生物教学中，许多生物知识和结构都属于黑箱，其结构等都属于教学内容。传统的教学方式忽视了学生的自主探索，影响了学生对生物知识的掌握质量。因此，在未来的教学中，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，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。
　　黑箱法除了在课程教学中使用之外，还能在生物实验课程中使用。在生物课程的教学中，实验也是重要的组成部分。实验可以培养学生的实践操作能力，对学生未来大学的专业学习以及职业发展等有着重要的影响。在生物教学中，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，提升实验能力。在实验教学中，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。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，借助这种教学方式，学生的实验思维也能得到培养，对学生未来的学習和研究工作进行有着重要的影响，促进了学生发散性思维和逻辑思维的成熟。
　　二、 黑箱法在“细胞的能量通货ATP”课程中的教学设计
　　（一） 课程内容分析
　　“细胞的能量通货ATP”是高中生物课程教学中的重要内容，对学生生物整体知识结构的成型有着重要的影响。课程的主要内容是介绍ATP分子的结构组成以及功能特性，结合实际对ATP在细胞活动之中的作用进行分析，研究细胞之中ATP和ADP之间的转化关系。课程之中的内容较少，但是，教学内容的抽象性强，且不同教学内容之间的联系较为紧密，因此教学过程应当具备整体性，以强化学生对课程内容的综合理解质量。
　　在ATP内容的教学之前，学生在以往的学习中已经有了对细胞分子以及能源物质的基础认识。但是，针对ATP课程中一些抽象的分子结构以及功能性内容，教师在课程中应当采取合理的教学方式来提升学生对抽象知识的掌握和理解质量。因此，在这一课程的教学中，教师可以使用黑箱法来完成对ATP内容的教学，借助课堂探究方式来强化学生对课程的掌握质量。
　　（二） 教学目标和教学思想
　　课程的教学目标是帮助学生掌握ATP分子的化学成分以及结构特点，并在教学中保证学生正确认识ATP在细胞活动中的作用。在课程的教学中，教师可以使用黑箱法来完成教学，借助使用萤火虫的发光教学案例来引导学生对ATP分子在细胞活动中的功能进行分析，并结合教学实验来完成相关内容的教学。教师在课程中使用黑箱法时应当注意对学生的能力培养，促进学生的全面发展。教师可以培养学生掌握实验设计的原则，并借助课堂探究方式来强化学生对学习和实验问题的分析和解决能力，促进学生的逻辑思维的发展。
　　（三） 构建教学情境
　　课程教学中教师可以使用萤火虫作为教学案例，为了提升课程的直观性，吸引学生的注意力，教师在课程上可以使用多媒体技术或是使用便于观察的活体萤火虫来作为教学中的实例。在课前，教师可以将萤火虫分装在试管之中，作为教学案例进行使用。为了直观展示萤火虫的发光能力，教师可以在课程上使用多媒体设备来播放漆黑环境中萤火虫的发光能力。之后，教师可以引导学生对试管中的萤火虫进行观察，思考萤火虫的发光机制和发光部位，并在这个过程中引入课程内容。为了提升学生思考的好奇心，教师可以结合萤火虫的发光能力，提出发光原因、发光能量来源以及能源物质等多项问题，进而引入ATP这种细胞中重要的供能物质，引入课程的主题。
　　（四） 构建黑箱模型，设计合适的输入和输出信息
　　在黑箱法的教学中，学生进行分析研究的基础是教师提供的数据资料，这些数据资料是黑箱研究中的输入信息和输出信息，学生由此来得出对黑箱结构的认识，构建黑箱模型。教师在教学中要结合课程内容合理选择输入和输出信息。在ATP课程的教学中，教师可以借助设计探究实验，在实验中将实验操作和实验结果作为输入和输出信息，完成对黑箱模型的构建和分析。实验中，教师可以使用葡萄糖注射液以及ATP注射液进行对比，设计合适的实验对参与细胞代谢的物质进行对比和探究。在实验的设计上，部分学生可能由于思维定式，通过直接将葡萄糖和ATP注射液进行饲喂来证明能量转换机制。为了避免实验设计错误的出现，教师可以引导学生来完成实验设计。实验中，学生通过对割下的发光器官进行葡萄糖以及ATP注射液的滴加操作来完成对能量机制的探究。在实验机制的设计中，教师除了引导学生思维之外应当给学生充足的讨论时间，促进学生实验思维的形成。
　　（五） 实验操作，黑箱机制的分析
　　实验中，教师可以将两个学生分为一组进行实验，保证实验操作和数据的记录可以同时进行，并提升学生的合作能力。在实验中，学生应当保证发光器官切割中的准确性，并在后续实验中准确记录实验结果。实验发现，滴加葡萄糖的发光器官并未发光，滴加ATP注射液的发光器官很快发出绿色的荧光，这一实验结果说明了直接参与细胞代谢的能源物质是ATP。
　　但是，实际实验中也会出现这种现象：分割之后的发光器官仍然在发光。针对这一问题，教师可以开展课堂讨论，引导学生对这种实验现象进行分析。造成这种实验现象的原因可能是发光器官细胞中存在较多的直接能量物质，使得发光器官可以在不依赖外界能源供给的情况之下进行发光。针对这一现象，教师可以引导学生在实验前对发光器官进行处理，将其放置在生理盐水中，待细胞中的直接能源物质消耗完之后再参与实验，减少细胞中的能量物质残留对实验结果的影响。
　　借助黑箱教学模式，教师可以通过实验和课堂讨论形式完成对ATP功能的探索，构建了ATP功能的基础结构。在学生初步了解课程内容之后，教师可以结合教材来完成对ATP分子结构特性、能量来源以及在细胞活动中相互转换机制的教学。教师在这个过程中可以对学生的疑问进行答疑，最终完成课程的教学，提升学生的学习质量。
　　总之，黑箱法是当前高中生物教学改革中应当采取的教学方式。针对当前高中生物教学中存在的教学知识抽象、学生学习热情不高的问题，教师可以在课堂上结合黑箱教学机制，开展课堂探究活动来提升学生的生物学习热情，加深学生对抽象生物知识的理解质量，以此来强化课堂教学质量，营造积极的课堂氛围，对现代教育的发展有着重要的作用。
　　参考文献：
　　[1]陈卫东.模型建构在高中生物新课程教学中的应用[J].教学与管理（中学版），2011（2）：69-71.
　　[2]刘洋.高中生物高效课堂教学策略初探——以“生物膜的流动镶嵌模型”为例[J].考试周刊，2016（15）：145.
　　作者简介：
　　陈仁妙，福建省三明市，福建省三明市大田县鸿图中学；
　　池上裕，福建省三明市，福建省三明市大田县柯坑初级中学。
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