“小鼠走迷宫获取食物”实验的实施与反思

姚玲莉

生物学是一门以实验为主的的自然科学。2011年版课程标准教学建议中详述了“关注重要概念的教学”，实验的目的也是帮助学生建立、理解概念。8年级上册第5单元第2章第2节《先天性行为和学习行为》中探究小鼠走迷宫获取食物的实验教学实施，也是在于帮助学生理解学习行为建立的过程以及学习行为对动物生存的意义。下面谈谈笔者在教学中对本实验的处理和课后反思。

1实验原理

学习和记忆是神经系统不断受到外界环境刺激而获得的，动物的学习和记忆对其自身的生存具有重要的意义，学习行为有利于动物适应复杂多变的环境。在人为设置的迷宫里，动物能体验到复杂的通道结构，积累经验和教训来调整自己的行为。随着走迷宫次数的增加，动物走出迷宫获取食物所花的时间就会越来越少。动物的学习行为在这个反复的过程中就逐步建立形成起来了。小鼠能通过肢体接触迷宫挡板来判断前方是否有障碍物，在不断地摸索和尝试中前进，最终找到出口。经过训练，小鼠能在很短的时间内形成一种新的行为。

2实验准备

2.1知识准备

本实验的实施是建立在理论知识学习的基础之上的。学生需先学习先天性行为和学习行为的概念和意义，并要求学生能将小鼠走迷宫与蚯蚓走“T”形迷宫的实验加以比较。蚯蚓在走“T”形迷宫的实验中，大约经过200次尝试，遭受多次轻微的电击后才学会直接爬向潮湿的暗室。小鼠属于哺乳动物，学习能力比蚯蚓强，“尝试与错误”的次数要少一些。将其作为探究实验的背景知识加以分析，有助于学生在探究实验中提出问题。

2.2研究方法指导

研究动物行为的方法，主要有观察法和实验法。

2.3组织学生分组讨论

实验前组织学生分组讨论探究步骤，确定实验方案，填写实验报告。

可以给学生提供如下讨论探究步骤的提示。①怎样使小鼠积极寻找食物？对小鼠进行饥饿处理且实验时准备小鼠喜欢吃的食物。②若较长时间内，小鼠不能自行到达迷宫出口，怎么办？若小鼠第1次走迷宫时，2 min内不能自行到达迷宫出口，需要进行适当的引导，诱使小鼠到达出口处获取食物。③怎样记录小鼠走出迷宫找到食物的快慢？用秒表记录小鼠走出迷宫所需的时间。④实验只做一次行不行？至少需要做3次实验。

3实验过程

3.1实验目的

（1）观察小鼠通过“尝试与错误”的经验累积，形成一种新的行为的过程。

（2）联系分析实验数据，得出合理结论。

（3）理解学习行为对于动物生存的重要意义。

3.2实验材料

健康小鼠，纸板，玻璃板（用于制作“迷宫”），制作“迷宫”的各种工具（剪刀、胶带等），小鼠食物（面包、鼠粮），记录用具（秒表、纸、笔等），饮水装置。

在“提出问题”这个步骤中，学生经过讨论提出了两类问题。问题一：将食物放在“迷宫”出口，小鼠放在“迷宫”入口，小鼠能走出“迷宫”获取食物吗？问题二：小鼠经过“尝试与错误”走出迷宫的次数越多，所花的时间会越来越少吗？

针对这两类不同的问题，学生各自制定实验方案，现以学生实验报告的形式呈现。

探究问题一的实验情况见表1。

制定并实施计划（1）构建迷宫。迷宫隔板高度以小鼠不能爬上为宜，宽度要便于小鼠折返，迷宫上面盖上1块玻璃板。

（2）选择健康活泼且身体状况相似的小鼠5只，均进行饥饿处理1天，但需提供水。

（3）将5只小鼠标号为①②③④⑤。选择①号小鼠将其从迷宫的入口放入，同时马上计时，并在迷宫的出口等待，记录小鼠是否能从入口到达出口。若2 min内小鼠不能自行到达迷宫出口，需要进行适当的引导，使小鼠到达出口处获取食物。

（4）使用②③④⑤号小鼠重复步骤（3）。

制定并实施计划（1）构建迷宫。迷宫隔板高度以小鼠不能爬上为宜，宽度要便于小鼠折返，迷宫上面盖上1块玻璃板。

（2）选择健康活泼的小鼠1只，进行饥饿处理1天，但需提供水。

（3）将小鼠从迷宫的入口放入，同时马上计时，并在迷宫的出口等待，记录小鼠从入口到达出口的时间，以及“尝试与错误”的次数。若2 min内小鼠不能自行到达迷宫出口，需要进行适当的引导。把小鼠移到出口让它看到、嗅到食物，再把它移回入口处进行下一次实验，这种情况不记录时间。

（4）重复实验3次。

4交流与拓展

全班学生讨论和交流。

（1）本实验的注意事项有哪些？①在观察或引导过程中应注意爱护实验动物；②边观察边记录；③小鼠碰壁一次则视为“尝试与错误”一次；④实验结束后清理实验台，按要求回收实验动物，并洗手。

（2）实验成败的关键是什么？对小鼠进行饥饿处理，迷宫的设计难易适中。

（3）你所在的小组实验数据与其他小组的数据是否相同？为什么？可能不同，原因有二：①构建的迷宫难易程度不同；②学习行为受遗传因素的影响，不同的小鼠学习能力有差别。

（4）如果把实验动物换成乌龟，你预期“尝试与错误”的次数将会增加还是减少？为什么？（用乌龟做实验，“尝试与错误“的次数将会增加，因为动物越高等，学习能力越强。就物种而言，乌龟比小鼠低等。

（5）这项探究活动对你自己的学习有什么启发？

“兴趣是最好的老师”，在本次实验中学生积极参与，兴趣浓厚，善于探索，锻炼了思维能力，提高了动手能力和表达能力。笔者就本节实验课谈谈教学后的反思，实验课的实施前期准备工作繁琐，组织好一节实验课前前后后所花的时间和精力很多，这往往是我们在教学中减少实验课的主要原因。然而“授人以鱼不如授人以渔”，学生在动手实验的过程中能养成严谨的科学思维，理解学习行为这个重要概念。学生有着无限的创造力，在本实验中各小组设计构建的迷宫都不同，这给了学生很大的发挥空间，让学生在快乐中学习和创新。在选择实验动物时，有同学提出问题：“为什么要用小鼠做实验，能不能用大鼠？”笔者采用“菜青虫取食十字花科植物”实验中采用的是刚从受精卵中孵化出来的幼虫做实验这个例子加以引导，学生便能明白用小鼠做实验能尽量排除生活经验对实验结果的影响，且动物的年龄越小，学习能力越强，实验效果越明显。总体来说，本实验操作难度不大，但提出问题和制订实验计划至关重要，“万事开头难”，怎样引导学生提出有价值的探究问题是本次实验的难点，也是今后教学中值得深思的问题。