倉鼠游泳逃生行為探究

謝震澤 張文芳 徐 捷

(1北京景山學(xué)校 北京 100006； 2北京市東城區(qū)教師研修中心 北京 100009)

“探究動(dòng)物的行為”是《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》規(guī)定的初中生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容，其目的是幫助學(xué)生建構(gòu)“動(dòng)物的行為使其能適應(yīng)環(huán)境的變化，提高其存活和繁殖的機(jī)會(huì)”以及“動(dòng)物的行為由先天遺傳或后天學(xué)習(xí)而獲得”等概念。同時(shí)，這部分內(nèi)容因貼近學(xué)生現(xiàn)有認(rèn)知、內(nèi)容生動(dòng)有趣、容易引起學(xué)生興趣等特點(diǎn)，成為學(xué)生最喜歡的探究活動(dòng)之一。已有多位教師對(duì)該探究活動(dòng)的實(shí)施進(jìn)行研究，尤其對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物改良提出多種建議，有建議采用螞蟻或家雞[1,2]來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也有用實(shí)驗(yàn)小白鼠和水迷宮進(jìn)行教學(xué)[3,4]。多樣化的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和實(shí)驗(yàn)方法，可以使本探究的內(nèi)容更加豐富。

本文采用學(xué)生喜歡的小型寵物鼠——倉鼠作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，并設(shè)計(jì)了簡易使用的實(shí)驗(yàn)裝置，指導(dǎo)學(xué)生開展“倉鼠游泳逃生行為探究”實(shí)驗(yàn)，用數(shù)據(jù)分析倉鼠逃生過程的先天行為和學(xué)習(xí)行為。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料 ①材料： 成年倉鼠、豆?jié){、清水；②器材： 玻璃缸、大燒杯(500 mL)、石子(或其他重物)、紗布、線繩、秒表、干毛巾等。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置 制作裝置如圖1所示： ①將部分石子加入到大燒杯中，并用紗布(防止傷害倉鼠爪子)封口，用線繩綁緊；②將燒杯放置在玻璃缸中，貼近一側(cè)缸壁，要求燒杯頂端距離玻璃缸上沿約2.5 cm，此距離為倉鼠踩踏在燒杯頂部并夠到玻璃缸邊緣逃生的最佳距離；③向玻璃缸中注入清水，水面剛剛沒過燒杯頂部，并向缸中混入一袋豆?jié){(約200 mL)，使缸內(nèi)清水變渾濁，目的是使倉鼠在游泳時(shí)看不清燒杯位置，排出實(shí)驗(yàn)干擾因素。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟 ①取一只倉鼠從玻璃缸一角放入水中，并使用秒表開始計(jì)時(shí)。觀察倉鼠在水中游泳、踩踏到燒杯從而逃生的過程。逃生過程中，倉鼠可能無意識(shí)踩踏到燒杯多次，但以其經(jīng)過多次嘗試最終站在燒杯上并意圖從玻璃缸邊緣爬出為止，視為逃生成功，記錄其逃生所需總時(shí)間；②將倉鼠取出并用毛巾擦干身體，休息2～3 min；③將同一只倉鼠再次從相同位置放入水中，記錄其第二次游泳逃生所需總時(shí)間；④重復(fù)步驟③，直到每次逃生所需時(shí)間變化不大為止；⑤將每次實(shí)驗(yàn)逃生所需時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，繪制曲線圖，分析得出結(jié)論。

1.4 注意事項(xiàng) ①開展動(dòng)物實(shí)驗(yàn)一定要注意人身安全，實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)佩戴橡膠手套，以免學(xué)生被倉鼠咬傷；②倉鼠游泳時(shí)間有限，每次游泳逃生需在5 min內(nèi)完成，如若個(gè)別倉鼠在5 min內(nèi)無法找到燒杯逃生，需立即撈出倉鼠，以免溺死；③倉鼠在游泳過程中體力消耗巨大，因此出水后一定立即擦干，并至少休息2～3 min，才能再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；④實(shí)驗(yàn)中，倉鼠每次入水位置一定要固定，排出干擾因素，以免影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

學(xué)生認(rèn)真觀察倉鼠在水中游泳、踩踏到燒杯從而逃生的過程，每次以相同路徑逃生。將倉鼠每次逃生時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并使用Excel繪制出柱形圖(圖2)。

圖2 倉鼠逃生所需時(shí)間

從圖2中顯示的數(shù)據(jù)可以看到，在陌生環(huán)境中，倉鼠能很快(110 s)找到逃生途徑并成功逃生。同樣環(huán)境中，第二次逃生所需時(shí)間大大縮短，僅為第1次的17%。此后，逃生速度不斷提高，第4次僅花費(fèi)6 s就能順利逃生。通過實(shí)驗(yàn)觀察和結(jié)果分析，學(xué)生可以得出結(jié)論： 倉鼠可以在水中短時(shí)間游泳逃生，屬于先天性行為，而其通過多次錯(cuò)誤嘗試，最終學(xué)習(xí)到逃生方法，并且逃生速度越來越快，這屬于學(xué)習(xí)行為。

3 討論

3.1 材料改良 實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，昆蟲、禽類或小白鼠等材料對(duì)城市學(xué)生較為陌生，會(huì)引起部分學(xué)生恐懼，不利于實(shí)驗(yàn)順利開展。而倉鼠外形可愛，喜與人親近，且不容易傷人，近年來已成為流行的家養(yǎng)寵物，學(xué)生比較喜愛。此外，倉鼠作為一種小型動(dòng)物，其活動(dòng)空間不需較大，適宜在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，是很好的實(shí)驗(yàn)材料選擇。倉鼠主要食物為植物種子，喜食堅(jiān)果，亦食植物嫩莖或葉，偶爾也吃小蟲，因此在校飼養(yǎng)也十分方便。倉鼠多數(shù)不冬眠，冬天靠儲(chǔ)存食物生活，不影響冬季開展此類觀察動(dòng)物行為的實(shí)驗(yàn)。

3.2 裝置創(chuàng)新 觀察動(dòng)物行為需要給動(dòng)物充足的活動(dòng)空間，因此實(shí)驗(yàn)裝置往往需要占地較大、且成本較高，不利于全班同時(shí)進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)或開展多班實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)為在一個(gè)玻璃水族缸內(nèi)完成，適合中學(xué)開展此探究實(shí)驗(yàn)。并且，利用本裝置開展的實(shí)驗(yàn)周期短，在一節(jié)課內(nèi)可以完成。另外，本裝置實(shí)驗(yàn)效果明顯： 部分教材及書籍中介紹過動(dòng)物迷宮取食或迷宮逃生實(shí)驗(yàn)，但常因動(dòng)物的食欲不強(qiáng)、逃生動(dòng)機(jī)不強(qiáng)，出現(xiàn)不取食或不逃生的現(xiàn)象；并且動(dòng)物的行為觀察不能受到人為控制和干擾，因此隨機(jī)性較強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)中往往出現(xiàn)與假設(shè)無關(guān)甚至相反的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)效果不佳。本實(shí)驗(yàn)改變倉鼠的陸生環(huán)境為水中游泳，環(huán)境刺激強(qiáng)烈，逃生欲望強(qiáng)烈，可以觀察到非常明顯的實(shí)驗(yàn)效果。