“Y 型迷宮在中學(xué)的應(yīng)用”一節(jié)選修課教學(xué)設(shè)計

黃克堅 （浙江省溫州市第八高級中學(xué) 浙江溫州 325000）

1 教學(xué)背景

有效學(xué)習(xí)是學(xué)會學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)，是知識構(gòu)建。建構(gòu)主義認為，學(xué)生的學(xué)習(xí)是自我構(gòu)建的過程。 學(xué)生需要學(xué)會如何學(xué)習(xí)， 在學(xué)習(xí)過程中占據(jù)主體地位，強調(diào)突出學(xué)習(xí)過程，突出學(xué)習(xí)方法的掌握，這是一種探索性、研究性、理解性的學(xué)習(xí)過程。 實驗教學(xué)是實現(xiàn)高質(zhì)量人才培養(yǎng)目標的一個重要環(huán)節(jié)，實踐性和探索性強， 具有理論教學(xué)所無法替代的作用。筆者開設(shè)了選修課《奇妙的動物行為》，將Y 型迷宮用于實驗設(shè)計、探究。 教師創(chuàng)設(shè)情境，學(xué)生通過小組合作，運用科研思維和方法，創(chuàng)造性解決問題。 學(xué)習(xí)中，學(xué)生不再只關(guān)心實驗原理、操作和結(jié)果，還關(guān)注科研問題的提出、假說、研究方案、方法的優(yōu)化、實驗對象和工具的選擇、如何觀察實驗，以及實驗數(shù)據(jù)的記錄和分析處理等方面。 這種再學(xué)習(xí)、再發(fā)現(xiàn)的過程，就是一種創(chuàng)新學(xué)習(xí)的過程。 通過實驗教學(xué)，不僅訓(xùn)練學(xué)生的科研思維， 提高實驗設(shè)計能力，且達到促進學(xué)生有效學(xué)習(xí)的目的。

2 教學(xué)思路

“有效學(xué)習(xí)”標準，主要通過2 個方面的判斷進行認定：一是行為判斷，即判斷這種學(xué)習(xí)是否是有效；二是價值判斷，即判斷這種有效的行為是否符合素質(zhì)教育和促進學(xué)生全面發(fā)展的要求。

圖1 教學(xué)思路

基于以上標準， 對Y 型迷宮的使用主要表現(xiàn)為以上思路（圖1）。

3 教學(xué)過程（含操作要點）

3.1 創(chuàng)設(shè)實驗情境 教師介紹金倉鼠的皮膚腺（脅腺、 陰道腺等）， 闡述這些腺體分泌物的功能（性識別、個體識別等），引出氣味偏好的實驗。

3.2 體驗科學(xué)研究

3.2.1 問題提出 如何探究氣味偏好實驗？ 需要借助的儀器是什么？

3.2.2 實驗假設(shè) 假設(shè)雄鼠偏好雌鼠氣味。

現(xiàn)場展示Y 型迷宮（圖2），簡要介紹迷宮：不銹鋼材質(zhì)，有3 個臂，每個臂長×寬×高=40 cm×15 cm×15 cm，且3 個臂夾角均是120°。 每個臂均有一個長和寬均為15 cm 的不銹鋼隔板擋住，分隔出2 個刺激源箱和1 個適應(yīng)箱，并在隔板上鉆出若干個直徑為1 cm 的孔， 隔板與迷宮末端的距離為15 cm。 每個臂都有一個有機玻璃蓋與外界隔離。

圖2 Y 型迷宮

以小白鼠為實驗對象。學(xué)生分組，教師發(fā)放實驗報告，要求組長對每位成員指派任務(wù)，例如抓取小鼠、計時、儀器擦拭等，分工合作并設(shè)計實驗。提醒學(xué)生注意實驗設(shè)計中的自變量、因變量、無關(guān)變量。 同時，教師積極指導(dǎo)實驗設(shè)計。

3.2.3 實驗步驟 在實驗開始前， 先用清水和75%酒精擦拭迷宮，干燥后方可用于實驗。正式測試時，依次放置好刺激源、被試鼠、有機玻璃蓋，被試鼠適應(yīng)1 min 后，打開適應(yīng)箱的隔板；觀察者在適應(yīng)箱一端， 從迷宮上方透過有機玻璃蓋觀察鼠的活動， 用秒表記錄被試鼠分別在2 個觀察臂內(nèi)的時間。 每次測試持續(xù)5 min。 如果探究雄鼠對雌雄氣味的偏好，則刺激源的組合為雄性和雌性。每次測試結(jié)束后，用清水和75%酒精將迷宮內(nèi)側(cè)擦洗干凈，用熱風(fēng)吹干，再進行下一次測試。

教師隨機選取一組學(xué)生，描述實驗名稱、假設(shè)和步驟等，并現(xiàn)場合作演示實驗。 實驗完畢后，該組描述實驗數(shù)據(jù)、結(jié)果、實驗結(jié)論和問題。

3.2.4 師生評價

1）組間評價：其余小組對該組實驗提出質(zhì)疑，以及可能造成的后果、如何糾正。筆者收集了學(xué)生的幾個質(zhì)疑：

①沒有讓被試鼠適應(yīng)1 min， 直接進行實驗。由于小鼠膽小的天性，選擇停留在原地一段時間，影響實驗結(jié)果，需要先適應(yīng)1 min。

②抓取小鼠時，沒有佩戴一次性手套。使得小鼠身上殘留人體氣味，可能影響實驗結(jié)果，所以必須佩戴一次性手套。

③沒有用清水和75%酒精擦洗，直接做實驗，這樣以前殘留的氣味，影響實驗。

④實驗次數(shù)問題。 僅一組實驗無法證明小鼠的氣味偏好，會有偶然性，應(yīng)該進行至少5~6 次實驗才算合理。

2）教師點評：實驗操作、實驗次數(shù)、刺激源左右交換問題，以及實驗數(shù)據(jù)記錄、實驗時間控制、實驗完成后的迷宮處理等問題，并圍繞自變量、因變量和無關(guān)變量的問題展開教學(xué)， 主要由學(xué)生指出實驗中哪些屬于自變量、因變量和無關(guān)變量。

3.2.5 進一步思考 教師引導(dǎo)學(xué)生思考、討論：

①實驗時，眾人圍觀合適嗎？ 為什么？ （不合適，有干擾。 ）

②小鼠適合在白天進行實驗嗎？ 如果不適合應(yīng)怎么做？ （不合適， 因為小鼠是夜行性動物，不合適的生物作息時間會影響實驗結(jié)果的真實性。正確處理為光、暗時間比為10 L∶14 D，光周期逆轉(zhuǎn)， 光照時間20∶00～6∶00， 即顛倒小鼠的作息時間。這樣有利于小鼠在白天處于活動狀態(tài)，利于實驗結(jié)果的真實性。 ）

③能否用紙箱制作迷宮？ 能否用透明玻璃制作？ （都不可以，紙箱容易殘留小鼠氣味，且擦洗難；透明玻璃易對小鼠造成干擾。 ）

④對小鼠的選取有何要求？ （有，視實驗具體要求而定，若探究雄鼠對雌雄氣味的偏好，則必須選取體重相近、年齡相仿、健康的小鼠；若探究年齡是否為影響氣味偏好的因素， 則刺激源的鼠需要是成年個體和幼年個體。 ）

⑤小鼠的飼養(yǎng)有何要求？［有，室溫（23±2）℃，根據(jù)實驗要求，決定群養(yǎng)還是單獨飼養(yǎng)等。 ］

⑥小鼠單獨飼養(yǎng)和兩兩飼養(yǎng)有什么區(qū)別？（兩兩飼養(yǎng)，會產(chǎn)生熟悉性干擾實驗。 ）

⑦如何排除小鼠對左右臂的偏好？（同一刺激源在同一組實驗中， 于左、 右刺激源內(nèi)各放置1次，以保證其隨機性。 ）

修正后， 教師選取另一小組按照正確的操作方法演示自己設(shè)計的實驗。

教師總結(jié)，應(yīng)呈現(xiàn)規(guī)范的實驗報告，并指出書寫實驗報告需注意哪些地方，要科學(xué)、嚴謹，強調(diào)正確的科研實驗是可重復(fù)的。

3.2.6 進一步思考 利用迷宮還可以做哪些實驗探究？要求學(xué)生說出如何設(shè)立實驗組和對照組。

筆者收集了學(xué)生的想法：①探究小鼠對熟悉鼠和陌生鼠的偏好。小鼠均單獨飼養(yǎng)，每天選取被試鼠放入某一只刺激源鼠的飼養(yǎng)箱內(nèi)， 熟悉幾分鐘，持續(xù)7 天。 ②探究小鼠是否可以個體識別。 實驗時，將某一只小鼠的巢材作為刺激源，對照組為干凈的巢材； 或用鼠作為刺激源時， 對照組為空白。③探究小鼠偏好同類還是天敵的氣味。選取小鼠的巢材作為實驗組，對照組則為家貓的氣味。

3.3 課后實驗拓展 以小組為單位，學(xué)生自行設(shè)計、操作實驗，分析數(shù)據(jù)，結(jié)果討論分析，以及撰寫論文。教師從中給予適當指導(dǎo)，將更多自主權(quán)交予學(xué)生，讓學(xué)生自己多想、多查、多做，在發(fā)現(xiàn)錯誤、修正錯誤中落實實驗，以達到訓(xùn)練思維，繼而促進有效學(xué)習(xí)，促進學(xué)生發(fā)展的目的。

4 效果評析

教師帶領(lǐng)學(xué)生初步了解了化學(xué)通訊這個動物界通訊的主要方式。通過實驗，學(xué)生了解了嚴謹?shù)膶嶒灧椒ā?課后，某學(xué)生依舊十分興奮，她說：“這門課讓我對生物學(xué)的看法有了很大的改變。 以前我以為生物學(xué)就是天天研究那些枯燥的遺傳、細胞分裂。學(xué)了這門課，我才知道生物學(xué)也是很有趣的。課堂上大量的實驗需要小組成員緊密合作，這也增強了我們的團隊協(xié)作能力。另外，我覺得這門課還提供了鍛煉表達能力的機會， 需要我們充分地將自己的想法表達出來，并獲得大家的認可。 ”