“動(dòng)物學(xué)習(xí)行為”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新

鄭桂香（山東省淄博市臨淄區(qū)實(shí)驗(yàn)中學(xué)山東淄博255400）

探究“動(dòng)物學(xué)習(xí)行為”實(shí)驗(yàn)是魯教版8年級上冊第7單元第2章第2節(jié)“先天性行為和學(xué)習(xí)行為”中的一個(gè)重要內(nèi)容，要求學(xué)生初步運(yùn)用生物科學(xué)探究的一般方法，感受動(dòng)物學(xué)習(xí)行為形成的過程，發(fā)展提出問題、作出假設(shè)、制定計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃、得出結(jié)論、表達(dá)和交流的科學(xué)探究能力。學(xué)生對此實(shí)驗(yàn)較感興趣，但因條件所限，該實(shí)驗(yàn)很少開設(shè)。筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)與創(chuàng)新。

1 實(shí)驗(yàn)材料的改進(jìn)

原教材在研究“動(dòng)物的學(xué)習(xí)行為”實(shí)驗(yàn)時(shí)以雞作為研究對象，研究它的繞道取食，但對于城市學(xué)校的學(xué)生來說，該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)場地很受限制。筆者改用小鼠作為研究對象，探究小鼠走迷宮獲取食物的行為是學(xué)習(xí)行為。一方面小鼠容易購買，且有些學(xué)生將其當(dāng)作寵物飼養(yǎng)；另一方面可用各種廢舊紙箱制作迷宮。在實(shí)驗(yàn)室和家中都易做此實(shí)驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)

原教材的實(shí)驗(yàn)方案是記錄動(dòng)物繞道取食的次數(shù)，新的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為：實(shí)驗(yàn)前學(xué)生經(jīng)過充分的討論、交流，最終形成了2種方案進(jìn)行觀察記錄。

方案1：將處于饑餓狀態(tài)的小鼠放在迷宮入口處，在出口處放置食物，讓小鼠在自然狀態(tài)下自行尋找食物。每天定時(shí)觀察，連續(xù)觀察6 d，記錄小鼠經(jīng)過多少次“嘗試與錯(cuò)誤”最終到達(dá)出口獲取食物，并將數(shù)據(jù)記錄在表1中。

表1 小鼠走迷宮獲得食物的次數(shù)記錄

方案2：如同方案1的處理方式，但記錄的是小鼠從入口到達(dá)出口所用的時(shí)間，如表2。

表2 小鼠走迷宮獲得食物的時(shí)間記錄

通過實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，動(dòng)物“嘗試與錯(cuò)誤”的次數(shù)越少，學(xué)習(xí)能力越強(qiáng)；一次走完迷宮所用的時(shí)間越短，學(xué)習(xí)能力越強(qiáng)。學(xué)生通過這2種方案，都可以總結(jié)動(dòng)物學(xué)習(xí)行為建立的過程（實(shí)驗(yàn)過程如圖1，實(shí)驗(yàn)裝置如圖2）。

圖1 學(xué)生做“小鼠走迷宮獲取食物”的實(shí)驗(yàn)過程

圖2 “小鼠走迷宮獲取食物”的實(shí)驗(yàn)裝置

3 信息技術(shù)的融合

由于該實(shí)驗(yàn)在課堂上較難完成，可采用課下實(shí)驗(yàn)探究、觀察記錄和課堂交流展示相結(jié)合的方式。學(xué)生以社區(qū)為單位進(jìn)行分組在家中完成實(shí)驗(yàn)，并充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)的優(yōu)勢，用DV機(jī)拍攝視頻，用照相機(jī)或手機(jī)拍攝照片，利用相關(guān)軟件編輯視頻資料，在課堂上進(jìn)行交流展示、匯報(bào)成果。在觀察錄制的過程中記錄好實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這樣，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究精神和理性思維能力，也養(yǎng)成了使用現(xiàn)代信息技術(shù)如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和利用圖表處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的良好習(xí)慣。

學(xué)生將數(shù)據(jù)輸入到Excel表格中，生成了柱狀圖和折線圖，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著時(shí)間的推移，小鼠“嘗試與錯(cuò)誤”的次數(shù)越來越少。每次走完迷宮所用的時(shí)間也越來越短，從而得出結(jié)論——小鼠走迷宮獲取食物的行為是學(xué)習(xí)行為（數(shù)據(jù)圖如圖3，圖4）。

圖3 小鼠走迷宮獲取食物嘗試與錯(cuò)誤的次數(shù)統(tǒng)計(jì)

圖4 小鼠走迷宮獲取食物所用時(shí)間統(tǒng)計(jì)

4 實(shí)驗(yàn)方法的創(chuàng)新

在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，小鼠因品種、年齡和個(gè)體大小的不同學(xué)習(xí)能力也有較大差異。此外，在生活中也發(fā)現(xiàn)鼠類都是夜間取食或是在黑暗的環(huán)境中生活，小鼠的取食是靠視覺還是靠嗅覺？為解決這些疑惑，在探究小鼠走迷宮獲取食物的基礎(chǔ)上又增加了4個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)1：相同迷宮不同個(gè)體之間的比較，取大小年齡相同的黑鼠和黃鼠各1只，觀察它們在相同迷宮中獲取食物所用的時(shí)間是否相同。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)2：相同個(gè)體不同迷宮之間的比較，取2個(gè)不同的迷宮，觀察同一只小鼠在不同迷宮中獲取食物所用的時(shí)間是否相同。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)3：取2塊等量的奶酪，一塊用保鮮膜包裹，另一塊直接暴露在空氣中，看小鼠取食哪塊奶酪？即使將2塊奶酪換一下位置，小鼠也會(huì)直接取食沒包保鮮膜的那塊奶酪，所以學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)小鼠獲取食物主要靠嗅覺。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)4：用烏龜作為實(shí)驗(yàn)對象，比較它與小鼠學(xué)習(xí)能力的差異，觀察發(fā)現(xiàn)烏龜經(jīng)過多次訓(xùn)練也未學(xué)會(huì)繞道取食。

通過這些實(shí)驗(yàn)學(xué)生很容易得出結(jié)論：動(dòng)物的學(xué)習(xí)能力是有差異的，不同個(gè)體的生物學(xué)習(xí)能力不同，動(dòng)物越高等，學(xué)習(xí)能力越強(qiáng)。

學(xué)生通過本次探究和實(shí)踐,在獲取事實(shí)證據(jù)、進(jìn)行批判性思維的過程中，既獲得了科學(xué)方法的訓(xùn)練，又理解了生物學(xué)知識是怎么形成的。通過對實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)和創(chuàng)新,激發(fā)了學(xué)生的探究欲望和興趣，創(chuàng)新意識得到了提升。通過對信息技術(shù)的使用,提高了信息技術(shù)的操作能力,讓信息技術(shù)真正服務(wù)于教學(xué)。

［1］中華人民共和國教育部.義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）.北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.