“Y 型迷宮在中學的應用”一節選修課教學設計

黃克堅 （浙江省溫州市第八高級中學 浙江溫州 325000）

1 教學背景

有效學習是學會學習、發現學習，是知識構建。建構主義認為，學生的學習是自我構建的過程。 學生需要學會如何學習， 在學習過程中占據主體地位，強調突出學習過程，突出學習方法的掌握，這是一種探索性、研究性、理解性的學習過程。 實驗教學是實現高質量人才培養目標的一個重要環節，實踐性和探索性強， 具有理論教學所無法替代的作用。筆者開設了選修課《奇妙的動物行為》，將Y 型迷宮用于實驗設計、探究。 教師創設情境，學生通過小組合作，運用科研思維和方法，創造性解決問題。 學習中，學生不再只關心實驗原理、操作和結果，還關注科研問題的提出、假說、研究方案、方法的優化、實驗對象和工具的選擇、如何觀察實驗，以及實驗數據的記錄和分析處理等方面。 這種再學習、再發現的過程，就是一種創新學習的過程。 通過實驗教學，不僅訓練學生的科研思維， 提高實驗設計能力，且達到促進學生有效學習的目的。

2 教學思路

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

圖1 教學思路

基于以上標準， 對Y 型迷宮的使用主要表現為以上思路（圖1）。

3 教學過程（含操作要點）

3.1 創設實驗情境 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 假設雄鼠偏好雌鼠氣味。

現場展示Y 型迷宮（圖2），簡要介紹迷宮：不銹鋼材質，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。學生分組，教師發放實驗報告，要求組長對每位成員指派任務，例如抓取小鼠、計時、儀器擦拭等，分工合作并設計實驗。提醒學生注意實驗設計中的自變量、因變量、無關變量。 同時，教師積極指導實驗設計。

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1 min 后，打開適應箱的隔板；觀察者在適應箱一端， 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 個觀察臂內的時間。 每次測試持續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。每次測試結束后，用清水和75%酒精將迷宮內側擦洗干凈，用熱風吹干，再進行下一次測試。

教師隨機選取一組學生，描述實驗名稱、假設和步驟等，并現場合作演示實驗。 實驗完畢后，該組描述實驗數據、結果、實驗結論和問題。

3.2.4 師生評價

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

①沒有讓被試鼠適應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，影響實驗結果，需要先適應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實驗次數問題。 僅一組實驗無法證明小鼠的氣味偏好，會有偶然性，應該進行至少5~6 次實驗才算合理。

2）教師點評：實驗操作、實驗次數、刺激源左右交換問題，以及實驗數據記錄、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、因變量和無關變量的問題展開教學， 主要由學生指出實驗中哪些屬于自變量、因變量和無關變量。

3.2.5 進一步思考 教師引導學生思考、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， 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，利于實驗結果的真實性。 ）

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小鼠的飼養有何要求？［有，室溫（23±2）℃，根據實驗要求，決定群養還是單獨飼養等。 ］

⑥小鼠單獨飼養和兩兩飼養有什么區別？（兩兩飼養，會產生熟悉性干擾實驗。 ）

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計的實驗。

教師總結，應呈現規范的實驗報告，并指出書寫實驗報告需注意哪些地方，要科學、嚴謹，強調正確的科研實驗是可重復的。

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

筆者收集了學生的想法：①探究小鼠對熟悉鼠和陌生鼠的偏好。小鼠均單獨飼養，每天選取被試鼠放入某一只刺激源鼠的飼養箱內， 熟悉幾分鐘，持續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，學生自行設計、操作實驗，分析數據，結果討論分析，以及撰寫論文。教師從中給予適當指導，將更多自主權交予學生，讓學生自己多想、多查、多做，在發現錯誤、修正錯誤中落實實驗，以達到訓練思維，繼而促進有效學習，促進學生發展的目的。

4 效果評析

教師帶領學生初步了解了化學通訊這個動物界通訊的主要方式。通過實驗，學生了解了嚴謹的實驗方法。 課后，某學生依舊十分興奮，她說：“這門課讓我對生物學的看法有了很大的改變。 以前我以為生物學就是天天研究那些枯燥的遺傳、細胞分裂。學了這門課，我才知道生物學也是很有趣的。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。 ”