《“黑箱法”在高中生物教学中运用》 常州市第三中学 凌祎丽 一、“黑箱法”简介 控制论的创始人,美国数学家维纳在《模型在科学中的作用》中对黑箱作了界定：“所有科学问题都是作为`闭合’问题开始的,… …若干可供选择的结构被密闭在`闭合’中,研究它们的唯一途径是利用闭合的输入和输出.”他所说的“闭合”,就是“黑箱 ”，它是指科学研究中一类内部结构无法打开或无法清楚展示和认识的系统。国内学者认为:黑箱是指内部构造及作用机理还不清楚,但能通过外部的观测与试验,认识其功能和性质的系统或事物。 其主要特征有：1、黑箱是人们对其结构和作用机理尚无认识的系统和事物，但是并非不可认识,人们通过从外部输入黑箱一种信息,测试或观察黑箱输出的信息,便可认识其功能和作用机理。2、黑箱和人的认识有关。黑箱反映的是人们对于客观事物的不同认知程度，若对事物或系统的内部结构全部认识，称之为白箱; 若仅为部分认识，则称为灰箱。此外，是否为黑箱还与人的知识水平、经验阅历等相关。随着学习认识的不断深入，原先的黑箱问题会逐步变成灰箱、白箱。 其操作原理是模型——信息分析相结合，通过控制输入进入黑箱的信息，然后观察分析黑箱的输出信息。 “黑箱法”对人们探索和研究未知世界，特别是对生命系统、生物体的生命过程研究是有效的手段。 二、案例阐述 1、动物生理实验中的“黑箱” 《促胰液素的发现》 黑箱一：探究活动一：酸性食糜进入小肠，胰腺马上会分泌胰液，那食糜中的什么物质促使胰腺分泌胰液？ 黑箱二：探究活动二：稀盐酸到达小肠的信息如何传递到胰腺呢？ 2、利用科学史创设“黑箱” 《细胞分裂》 黑箱一：已知原始生殖细胞图像和四个成熟生殖细胞中染色体形态和图像，求黑箱即：减数分裂中染色体如何变化？ 黑箱二：已知亲代细胞图像和子代细胞图像，求黑箱即：有丝分裂中染色体如何变化？ 《DNA是主要的遗传物质》 黑箱问题：加热后的S型菌和R型菌混合后，为什么会出现活的S型菌？如何确立S型菌的转化因子到底是什么物质？ 3、联系学习经验建立“黑箱” 《基因指导蛋白质的合成》 黑箱一：DNA中基因的遗传信息如何转变形成蛋白质呢？ 黑箱二：mRNA中4种碱基的排列顺序如何决定20种氨基酸的排列顺序呢？ 4、利用学习现场创造“黑箱” 《光合作用的发现史》 黑箱问题：钟罩内放入植物，蜡烛为什么熄灭更快？ 三、感悟收获，思考待续。。。。。。 生命科学的发展来源于不断探索和发现，教学中将学生未知的生物学结构或系统当作黑箱，引导学生结合生命科学史中经典实验开展探究，逐步揭开黑箱的结构或机制，使之最终成为白箱。这个过程中可以引导学生认同科学方法的重要作用，激发学生主动探索的积极性!在渗透科学史教育的同时，促进学生对知识的理解。 运用黑箱法教学，实则是学生基于问题的学习，从中可逐步培养学生的科学探究能力和逻辑分析能力，促进其科学素养、核心素养的全面提高，尤其是在理性思维方面的提高。 近年来考查学生生物学知识与能力的试题中也体现了黑箱法，这种类型的问题要求学生利用所提供的实验数据或现象分析推理问题的内部机制，探索生物现象发生的本质，旨在促进学生对于科学现象及本质的思考，形成严谨的思维方式，提升思维品质! 目前我组黑箱法案例多为结合科学史中的实验开展的教学案例，如何运用黑箱法开展更好的真实实验类教学是我们后面要思考、学习和努力的。。。。。。