深度教學(xué)視角下對實(shí)驗(yàn)“小鼠走迷宮獲取食物的學(xué)習(xí)行為”的探究與實(shí)踐

梁旭 鮑永娟

摘要 以教材中的探究實(shí)驗(yàn)“小鼠走迷宮獲取食物的學(xué)習(xí)行為”為載體，以學(xué)生課外實(shí)踐活動為形式開展該實(shí)驗(yàn)，通過對明確探究問題、確立探究方案、方案的實(shí)施、探究結(jié)論及反思交流等幾個方面進(jìn)行闡述，將該實(shí)驗(yàn)在探究的高度上進(jìn)行了適當(dāng)?shù)匕胃?，旨在為教師針對該?shí)驗(yàn)進(jìn)行深度教學(xué)和引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)時，提供一些可供參考的借鑒和啟示。

關(guān)鍵詞 深度教學(xué) 小鼠走迷宮 學(xué)習(xí)行為 實(shí)驗(yàn)探究 實(shí)驗(yàn)實(shí)施

中圖分類號Q-331

文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

從教育發(fā)展中來看，深度教學(xué)就是教師借助于一定的活動情境，帶領(lǐng)學(xué)生超越表層知識與符號的學(xué)習(xí)，并進(jìn)入知識內(nèi)部的意義領(lǐng)域、邏輯形式之中，深入挖掘知識內(nèi)在的豐富價值與內(nèi)涵，并將知識體系相對完整地呈現(xiàn)在人們面前。探究實(shí)驗(yàn)“小鼠走迷宮獲取食物的學(xué)習(xí)行為”是2013年出版的人教版《生物學(xué)》八年級上冊第五單元第二章第二節(jié)“先天性行為和學(xué)習(xí)行為”中的內(nèi)容。教材中安排了“小鼠走迷宮獲取食物的學(xué)習(xí)行為”的實(shí)驗(yàn)，旨在讓學(xué)生通過探究活動親身體驗(yàn)和研究一種動物學(xué)習(xí)行為的獲得和獲得學(xué)習(xí)行為的過程。但是在實(shí)際教學(xué)活動中，尤其是學(xué)生關(guān)于這個實(shí)驗(yàn)往往會有這樣或那樣的疑惑和好奇，然而卻很少有教師或者學(xué)生對這個實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入細(xì)致的探究和分析。其實(shí)這種疑惑和好奇恰恰是進(jìn)行深度教學(xué)最好的條件基礎(chǔ)，所以以該實(shí)驗(yàn)為切入點(diǎn)開展深度教學(xué)是很有必要的。

1 實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

動物的運(yùn)動和行為對動物的生存和繁衍至關(guān)重要，從行為的獲得途徑來說，可以分為先天性行為和學(xué)習(xí)行為。二者都有遺傳的基礎(chǔ)，只是遺傳因素所起作用的程度不同，既各有優(yōu)勢，也都有一定的局限性。一般，動物越高等，其學(xué)習(xí)能力越強(qiáng)，學(xué)習(xí)行為越復(fù)雜。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備

選擇加卡利亞倉鼠（俗稱三線倉鼠）為實(shí)驗(yàn)動物。實(shí)驗(yàn)動物的選擇是保證良好實(shí)驗(yàn)效果的決定性因素。通過搜集和查閱相關(guān)資料，最終選擇了哺乳動物之中與人親近、學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、體型較小、性格活躍、行動敏捷的加卡利亞倉鼠作為實(shí)驗(yàn)動物。

迷宮：選用硬紙板等容易獲得且易剪裁的材質(zhì)制作迷宮。迷宮的樣式可由學(xué)生自行設(shè)計(jì)，根據(jù)難易程度，將迷宮設(shè)置為簡單、適中、復(fù)雜3個梯度。為避免小鼠從隔板上方越過，迷宮的隔板應(yīng)適當(dāng)?shù)丶痈咭恍叨燃s為8 cm。同時，迷宮通道的寬度要便于小鼠行動的折返，寬度約為6 cm，如圖1～圖3所示。

2 明確探究問題

針對教材中該實(shí)驗(yàn)“提出問題”這個環(huán)節(jié)，學(xué)生經(jīng)過交流討論集中提出了兩個具有科學(xué)性和可操作性的探究問題。①在同一迷宮里小鼠經(jīng)過“嘗試與錯誤”走出迷宮的次數(shù)越多，所花時間會越少嗎？②將接受過簡單迷宮獲取食物訓(xùn)練的小鼠取消訓(xùn)練一段時間后，將其置于復(fù)雜迷宮之中重新接受獲取食物的訓(xùn)練，相較于從未接受任何訓(xùn)練的小鼠而言，“嘗試與錯誤”的次數(shù)會減少嗎？小鼠走出迷宮成功獲取食物的時間會縮短嗎？針對以上兩個探究問題，師生共同制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案。

3 確立探究方案及探究方案的實(shí)施

3.1 探究問題①探究過程

提出問題：在同一迷宮里小鼠經(jīng)過“嘗試與錯誤”走出迷宮的次數(shù)越多，所花時間會越少嗎？

做出假設(shè)：在同一迷宮里小鼠經(jīng)過“嘗試與錯誤”走出迷宮的次數(shù)越多，所花時間越少。

制定并實(shí)施計(jì)劃：探究前：（1）選擇9只生活狀態(tài)良好，精力充沛，身體狀況相似的倉鼠，每只倉鼠的體重為20-25g。同時為確保在探究過程中小鼠有覓食動力，在進(jìn)行探究的前一天投放小鼠體重10%的鼠糧（約2.5 g），然后饑餓處理1d，期間保障小鼠正常飲水。（2）將學(xué)生分為A、B、C三個小組，記錄每只小鼠從迷宮起點(diǎn)至迷宮終點(diǎn)成功獲取食物所花費(fèi)的時間、”嘗試與錯誤”次數(shù)。（3）當(dāng)小鼠在迷宮內(nèi)徘徊停滯不前時，需借助食物或者其他工具對小鼠做適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，讓小鼠動起來，該過程不計(jì)入總時間。（4）每只小鼠需重復(fù)多次走迷宮，記錄探究結(jié)果（表1）。 探究結(jié)果：以迷宮難易程度適中（B）組的3只小鼠為例，探究結(jié)果見表2。

結(jié)論：同一迷宮里小鼠經(jīng)過“嘗試與錯誤”走出迷宮的次數(shù)越多，所花時間會越少。

結(jié)論分析：（1）學(xué)生在對難易程度不同的三組迷宮之中的小鼠進(jìn)行重復(fù)多次適當(dāng)引導(dǎo)和訓(xùn)練之后，三組小鼠最終均能夠走出迷宮成功獲取食物，說明小鼠具有學(xué)習(xí)行為而且學(xué)習(xí)能力很強(qiáng)，經(jīng)過訓(xùn)練之后都可以逐漸適應(yīng)、熟悉迷宮環(huán)境，走出迷宮獲取食物。（2）小鼠獲得該學(xué)習(xí)行為的能力與迷宮難易程度呈負(fù)相關(guān)即迷宮越簡單小鼠走出迷宮獲取食物的速度越快，“嘗試與錯誤”次數(shù)也越少。（3）在同一組迷宮之中的不同小鼠之間，“嘗試與錯誤”的次數(shù)與走出迷宮所需時間不盡相同，說明個體之間獲得學(xué)習(xí)行為的能力存在差異性。

3.2 探究問題②探究過程

提出問題：將接受過簡單迷宮獲取食物訓(xùn)練的小鼠，取消訓(xùn)練一段時間后，將其置于復(fù)雜迷宮之中重新接受獲取食物的訓(xùn)練，相較于從未接受任何訓(xùn)練的小鼠而言，“嘗試與錯誤”的次數(shù)會減少嗎？小鼠走出迷宮成功獲取食物的時間會縮短嗎？

做出假設(shè)：將接受過簡單迷宮獲取食物訓(xùn)練的小鼠，取消訓(xùn)練一段時間后，將其置于復(fù)雜迷宮之中重新接受獲取食物的訓(xùn)練，相較于從未接受任何訓(xùn)練的小鼠而言，“嘗試與錯誤”的次數(shù)會減少，小鼠走出迷宮成功獲取食物的時間會縮短。

制定并實(shí)施計(jì)劃：在探究問題①的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行探究問題②。

（1）將A、B兩組小鼠停止訓(xùn)練一周，消除小鼠的短時記憶，削弱小鼠已獲得的學(xué)習(xí)行為，期間保證小鼠的正常喂食、飲水，實(shí)驗(yàn)前l(fā)d將它們進(jìn)行饑餓處理（饑餓處理方法和步驟同探究問題1）。（2）將學(xué)生分為B和C兩個小組（B組放入的是A1、A2、A3三只小鼠，C組放入的是B1、B2、B3三只小鼠），記錄每只小鼠從迷宮起點(diǎn)至迷宮終點(diǎn)成功獲取食物所花費(fèi)的時間、“嘗試與錯誤”次數(shù)。（3）當(dāng)小鼠在迷宮內(nèi)徘徊停滯不前時，需借助食物或者其他工具對小鼠做適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，讓小鼠動起來，該過程不計(jì)入總時間。（4）每只小鼠需重復(fù)多次走迷宮，記錄探究結(jié)果。

探究結(jié)果：探究結(jié)果以迷宮難易程度適中（B）組的3只小鼠為例，探究結(jié)果見表3。

結(jié)論：與探究問題1中迷宮難易程度適中（B）組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比，接受過簡單迷宮（A）組訓(xùn)練的小鼠，取消其訓(xùn)練一段時間后，加大難度，將其置于難易程度適中（B）組迷宮之中重新接受獲取食物的訓(xùn)練，相較于從未接受任何訓(xùn)練的小鼠而言，“嘗試與錯誤”的次數(shù)以會明顯減少，小鼠走出迷宮成功獲取食物的時間也相應(yīng)縮短，C組同理，可以得出相似的探究結(jié)果和結(jié)論。

結(jié)論分析：（1）探究中發(fā)現(xiàn)小鼠短時記憶雖然消失，但在經(jīng)過前期利用食物刺激的反復(fù)訓(xùn)練之后，小鼠可能已然形成了一些長時記憶，所以當(dāng)停止訓(xùn)練小鼠一段時間后，被置于難度相對較高的迷宮之中時，相較于從未接受過訓(xùn)練的小鼠而言，它們所表現(xiàn)出來的學(xué)習(xí)能力更強(qiáng)，獲得新的學(xué)習(xí)行為所需要的時間也明顯縮短。（2）在訓(xùn)練小鼠的過程中，要注意及時記錄和總結(jié)給與小鼠食物刺激的量和時間節(jié)點(diǎn)，以免小鼠缺乏覓食動力，影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

4 探究反思

實(shí)驗(yàn)“小鼠走迷宮獲取食物的學(xué)習(xí)行為”源于教材，師生對教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，針對小鼠走出迷宮獲取食物的學(xué)習(xí)行為提出了兩個探究問題并分別設(shè)計(jì)方案進(jìn)行探究。參與實(shí)驗(yàn)探究的整個過程就是學(xué)生進(jìn)行深度教學(xué)的過程，學(xué)生對本節(jié)課核心概念——“學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)行為的獲得及其對動物生存和繁衍的重要作用”有了更為深刻的認(rèn)知和理解。同時，學(xué)生通過對探究結(jié)果的討論和交流，由物及己，認(rèn)識到學(xué)習(xí)是一個循序漸進(jìn)的過程，需要堅(jiān)持養(yǎng)成習(xí)慣，才能使學(xué)習(xí)到的知識得到加強(qiáng)、加深。但是由于該實(shí)驗(yàn)的整個探究過程周期較長，同時需要學(xué)生具有較高的合作配合能力，所以該實(shí)驗(yàn)并沒有在課堂上面向所有學(xué)生開展，只有部分學(xué)生以興趣小組的形式在課外活動時間參與到該探究實(shí)驗(yàn)中。建議教師可以將整個探究過程錄制下來，以視頻的形式在課堂中展示，以此激發(fā)學(xué)生探究的熱情，也鼓勵更多的學(xué)生在課后進(jìn)行更多、更深層次的探究。

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