“Y 型迷宫在中学的应用”一节选修课教学设计

黄克坚 （浙江省温州市第八高级中学 浙江温州 325000）

1 教学背景

有效学习是学会学习、发现学习，是知识构建。建构主义认为，学生的学习是自我构建的过程。 学生需要学会如何学习， 在学习过程中占据主体地位，强调突出学习过程，突出学习方法的掌握，这是一种探索性、研究性、理解性的学习过程。 实验教学是实现高质量人才培养目标的一个重要环节，实践性和探索性强， 具有理论教学所无法替代的作用。笔者开设了选修课《奇妙的动物行为》，将Y 型迷宫用于实验设计、探究。 教师创设情境，学生通过小组合作，运用科研思维和方法，创造性解决问题。 学习中，学生不再只关心实验原理、操作和结果，还关注科研问题的提出、假说、研究方案、方法的优化、实验对象和工具的选择、如何观察实验，以及实验数据的记录和分析处理等方面。 这种再学习、再发现的过程，就是一种创新学习的过程。 通过实验教学，不仅训练学生的科研思维， 提高实验设计能力，且达到促进学生有效学习的目的。

2 教学思路

“有效学习”标准，主要通过2 个方面的判断进行认定：一是行为判断，即判断这种学习是否是有效；二是价值判断，即判断这种有效的行为是否符合素质教育和促进学生全面发展的要求。

图1 教学思路

基于以上标准， 对Y 型迷宫的使用主要表现为以上思路（图1）。

3 教学过程（含操作要点）

3.1 创设实验情境 教师介绍金仓鼠的皮肤腺（胁腺、 阴道腺等）， 阐述这些腺体分泌物的功能（性识别、个体识别等），引出气味偏好的实验。

3.2 体验科学研究

3.2.1 问题提出 如何探究气味偏好实验？ 需要借助的仪器是什么？

3.2.2 实验假设 假设雄鼠偏好雌鼠气味。

现场展示Y 型迷宫（图2），简要介绍迷宫：不锈钢材质，有3 个臂，每个臂长×宽×高=40 cm×15 cm×15 cm，且3 个臂夹角均是120°。 每个臂均有一个长和宽均为15 cm 的不锈钢隔板挡住，分隔出2 个刺激源箱和1 个适应箱，并在隔板上钻出若干个直径为1 cm 的孔， 隔板与迷宫末端的距离为15 cm。 每个臂都有一个有机玻璃盖与外界隔离。

图2 Y 型迷宫

以小白鼠为实验对象。学生分组，教师发放实验报告，要求组长对每位成员指派任务，例如抓取小鼠、计时、仪器擦拭等，分工合作并设计实验。提醒学生注意实验设计中的自变量、因变量、无关变量。 同时，教师积极指导实验设计。

3.2.3 实验步骤 在实验开始前， 先用清水和75%酒精擦拭迷宫，干燥后方可用于实验。正式测试时，依次放置好刺激源、被试鼠、有机玻璃盖，被试鼠适应1 min 后，打开适应箱的隔板；观察者在适应箱一端， 从迷宫上方透过有机玻璃盖观察鼠的活动， 用秒表记录被试鼠分别在2 个观察臂内的时间。 每次测试持续5 min。 如果探究雄鼠对雌雄气味的偏好，则刺激源的组合为雄性和雌性。每次测试结束后，用清水和75%酒精将迷宫内侧擦洗干净，用热风吹干，再进行下一次测试。

教师随机选取一组学生，描述实验名称、假设和步骤等，并现场合作演示实验。 实验完毕后，该组描述实验数据、结果、实验结论和问题。

3.2.4 师生评价

1）组间评价：其余小组对该组实验提出质疑，以及可能造成的后果、如何纠正。笔者收集了学生的几个质疑：

①没有让被试鼠适应1 min， 直接进行实验。由于小鼠胆小的天性，选择停留在原地一段时间，影响实验结果，需要先适应1 min。

②抓取小鼠时，没有佩戴一次性手套。使得小鼠身上残留人体气味，可能影响实验结果，所以必须佩戴一次性手套。

③没有用清水和75%酒精擦洗，直接做实验，这样以前残留的气味，影响实验。

④实验次数问题。 仅一组实验无法证明小鼠的气味偏好，会有偶然性，应该进行至少5~6 次实验才算合理。

2）教师点评：实验操作、实验次数、刺激源左右交换问题，以及实验数据记录、实验时间控制、实验完成后的迷宫处理等问题，并围绕自变量、因变量和无关变量的问题展开教学， 主要由学生指出实验中哪些属于自变量、因变量和无关变量。

3.2.5 进一步思考 教师引导学生思考、讨论：

①实验时，众人围观合适吗？ 为什么？ （不合适，有干扰。 ）

②小鼠适合在白天进行实验吗？ 如果不适合应怎么做？ （不合适， 因为小鼠是夜行性动物，不合适的生物作息时间会影响实验结果的真实性。正确处理为光、暗时间比为10 L∶14 D，光周期逆转， 光照时间20∶00～6∶00， 即颠倒小鼠的作息时间。这样有利于小鼠在白天处于活动状态，利于实验结果的真实性。 ）

③能否用纸箱制作迷宫？ 能否用透明玻璃制作？ （都不可以，纸箱容易残留小鼠气味，且擦洗难；透明玻璃易对小鼠造成干扰。 ）

④对小鼠的选取有何要求？ （有，视实验具体要求而定，若探究雄鼠对雌雄气味的偏好，则必须选取体重相近、年龄相仿、健康的小鼠；若探究年龄是否为影响气味偏好的因素， 则刺激源的鼠需要是成年个体和幼年个体。 ）

⑤小鼠的饲养有何要求？［有，室温（23±2）℃，根据实验要求，决定群养还是单独饲养等。 ］

⑥小鼠单独饲养和两两饲养有什么区别？（两两饲养，会产生熟悉性干扰实验。 ）

⑦如何排除小鼠对左右臂的偏好？（同一刺激源在同一组实验中， 于左、 右刺激源内各放置1次，以保证其随机性。 ）

修正后， 教师选取另一小组按照正确的操作方法演示自己设计的实验。

教师总结，应呈现规范的实验报告，并指出书写实验报告需注意哪些地方，要科学、严谨，强调正确的科研实验是可重复的。

3.2.6 进一步思考 利用迷宫还可以做哪些实验探究？要求学生说出如何设立实验组和对照组。

笔者收集了学生的想法：①探究小鼠对熟悉鼠和陌生鼠的偏好。小鼠均单独饲养，每天选取被试鼠放入某一只刺激源鼠的饲养箱内， 熟悉几分钟，持续7 天。 ②探究小鼠是否可以个体识别。 实验时，将某一只小鼠的巢材作为刺激源，对照组为干净的巢材； 或用鼠作为刺激源时， 对照组为空白。③探究小鼠偏好同类还是天敌的气味。选取小鼠的巢材作为实验组，对照组则为家猫的气味。

3.3 课后实验拓展 以小组为单位，学生自行设计、操作实验，分析数据，结果讨论分析，以及撰写论文。教师从中给予适当指导，将更多自主权交予学生，让学生自己多想、多查、多做，在发现错误、修正错误中落实实验，以达到训练思维，继而促进有效学习，促进学生发展的目的。

4 效果评析

教师带领学生初步了解了化学通讯这个动物界通讯的主要方式。通过实验，学生了解了严谨的实验方法。 课后，某学生依旧十分兴奋，她说：“这门课让我对生物学的看法有了很大的改变。 以前我以为生物学就是天天研究那些枯燥的遗传、细胞分裂。学了这门课，我才知道生物学也是很有趣的。课堂上大量的实验需要小组成员紧密合作，这也增强了我们的团队协作能力。另外，我觉得这门课还提供了锻炼表达能力的机会， 需要我们充分地将自己的想法表达出来，并获得大家的认可。 ”