黃克堅(jiān) （浙江省溫州市第八高級(jí)中學(xué) 浙江溫州 325000）

1 教學(xué)背景

有效學(xué)習(xí)是學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)，是知識(shí)構(gòu)建。建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)生的學(xué)習(xí)是自我構(gòu)建的過程。 學(xué)生需要學(xué)會(huì)如何學(xué)習(xí)， 在學(xué)習(xí)過程中占據(jù)主體地位，強(qiáng)調(diào)突出學(xué)習(xí)過程，突出學(xué)習(xí)方法的掌握，這是一種探索性、研究性、理解性的學(xué)習(xí)過程。 實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量人才培養(yǎng)目標(biāo)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，實(shí)踐性和探索性強(qiáng)， 具有理論教學(xué)所無法替代的作用。筆者開設(shè)了選修課《奇妙的動(dòng)物行為》，將Y 型迷宮用于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、探究。 教師創(chuàng)設(shè)情境，學(xué)生通過小組合作，運(yùn)用科研思維和方法，創(chuàng)造性解決問題。 學(xué)習(xí)中，學(xué)生不再只關(guān)心實(shí)驗(yàn)原理、操作和結(jié)果，還關(guān)注科研問題的提出、假說、研究方案、方法的優(yōu)化、實(shí)驗(yàn)對(duì)象和工具的選擇、如何觀察實(shí)驗(yàn)，以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄和分析處理等方面。 這種再學(xué)習(xí)、再發(fā)現(xiàn)的過程，就是一種創(chuàng)新學(xué)習(xí)的過程。 通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅訓(xùn)練學(xué)生的科研思維， 提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，且達(dá)到促進(jìn)學(xué)生有效學(xué)習(xí)的目的。

2 教學(xué)思路

“有效學(xué)習(xí)”標(biāo)準(zhǔn)，主要通過2 個(gè)方面的判斷進(jìn)行認(rèn)定：一是行為判斷，即判斷這種學(xué)習(xí)是否是有效；二是價(jià)值判斷，即判斷這種有效的行為是否符合素質(zhì)教育和促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的要求。

圖1 教學(xué)思路

基于以上標(biāo)準(zhǔn)， 對(duì)Y 型迷宮的使用主要表現(xiàn)為以上思路（圖1）。

3 教學(xué)過程（含操作要點(diǎn)）

3.1 創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境 教師介紹金倉鼠的皮膚腺（脅腺、 陰道腺等）， 闡述這些腺體分泌物的功能（性識(shí)別、個(gè)體識(shí)別等），引出氣味偏好的實(shí)驗(yàn)。

3.2 體驗(yàn)科學(xué)研究

3.2.1 問題提出 如何探究氣味偏好實(shí)驗(yàn)？ 需要借助的儀器是什么？

3.2.2 實(shí)驗(yàn)假設(shè) 假設(shè)雄鼠偏好雌鼠氣味。

現(xiàn)場(chǎng)展示Y 型迷宮（圖2），簡(jiǎn)要介紹迷宮：不銹鋼材質(zhì)，有3 個(gè)臂，每個(gè)臂長(zhǎng)×寬×高=40 cm×15 cm×15 cm，且3 個(gè)臂夾角均是120°。 每個(gè)臂均有一個(gè)長(zhǎng)和寬均為15 cm 的不銹鋼隔板擋住，分隔出2 個(gè)刺激源箱和1 個(gè)適應(yīng)箱，并在隔板上鉆出若干個(gè)直徑為1 cm 的孔， 隔板與迷宮末端的距離為15 cm。 每個(gè)臂都有一個(gè)有機(jī)玻璃蓋與外界隔離。

圖2 Y 型迷宮

以小白鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。學(xué)生分組，教師發(fā)放實(shí)驗(yàn)報(bào)告，要求組長(zhǎng)對(duì)每位成員指派任務(wù)，例如抓取小鼠、計(jì)時(shí)、儀器擦拭等，分工合作并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。提醒學(xué)生注意實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的自變量、因變量、無關(guān)變量。 同時(shí)，教師積極指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

3.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟 在實(shí)驗(yàn)開始前， 先用清水和75%酒精擦拭迷宮，干燥后方可用于實(shí)驗(yàn)。正式測(cè)試時(shí)，依次放置好刺激源、被試鼠、有機(jī)玻璃蓋，被試鼠適應(yīng)1 min 后，打開適應(yīng)箱的隔板；觀察者在適應(yīng)箱一端， 從迷宮上方透過有機(jī)玻璃蓋觀察鼠的活動(dòng)， 用秒表記錄被試鼠分別在2 個(gè)觀察臂內(nèi)的時(shí)間。 每次測(cè)試持續(xù)5 min。 如果探究雄鼠對(duì)雌雄氣味的偏好，則刺激源的組合為雄性和雌性。每次測(cè)試結(jié)束后，用清水和75%酒精將迷宮內(nèi)側(cè)擦洗干凈，用熱風(fēng)吹干，再進(jìn)行下一次測(cè)試。

教師隨機(jī)選取一組學(xué)生，描述實(shí)驗(yàn)名稱、假設(shè)和步驟等，并現(xiàn)場(chǎng)合作演示實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)完畢后，該組描述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、結(jié)果、實(shí)驗(yàn)結(jié)論和問題。

3.2.4 師生評(píng)價(jià)

1）組間評(píng)價(jià)：其余小組對(duì)該組實(shí)驗(yàn)提出質(zhì)疑，以及可能造成的后果、如何糾正。筆者收集了學(xué)生的幾個(gè)質(zhì)疑：

①?zèng)]有讓被試鼠適應(yīng)1 min， 直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。由于小鼠膽小的天性，選擇停留在原地一段時(shí)間，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，需要先適應(yīng)1 min。

②抓取小鼠時(shí)，沒有佩戴一次性手套。使得小鼠身上殘留人體氣味，可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所以必須佩戴一次性手套。

③沒有用清水和75%酒精擦洗，直接做實(shí)驗(yàn)，這樣以前殘留的氣味，影響實(shí)驗(yàn)。

④實(shí)驗(yàn)次數(shù)問題。 僅一組實(shí)驗(yàn)無法證明小鼠的氣味偏好，會(huì)有偶然性，應(yīng)該進(jìn)行至少5~6 次實(shí)驗(yàn)才算合理。

2）教師點(diǎn)評(píng)：實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)次數(shù)、刺激源左右交換問題，以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、實(shí)驗(yàn)時(shí)間控制、實(shí)驗(yàn)完成后的迷宮處理等問題，并圍繞自變量、因變量和無關(guān)變量的問題展開教學(xué)， 主要由學(xué)生指出實(shí)驗(yàn)中哪些屬于自變量、因變量和無關(guān)變量。

3.2.5 進(jìn)一步思考 教師引導(dǎo)學(xué)生思考、討論：

①實(shí)驗(yàn)時(shí)，眾人圍觀合適嗎？ 為什么？ （不合適，有干擾。 ）

②小鼠適合在白天進(jìn)行實(shí)驗(yàn)嗎？ 如果不適合應(yīng)怎么做？ （不合適， 因?yàn)樾∈笫且剐行詣?dòng)物，不合適的生物作息時(shí)間會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性。正確處理為光、暗時(shí)間比為10 L∶14 D，光周期逆轉(zhuǎn)， 光照時(shí)間20∶00～6∶00， 即顛倒小鼠的作息時(shí)間。這樣有利于小鼠在白天處于活動(dòng)狀態(tài)，利于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性。 ）

③能否用紙箱制作迷宮？ 能否用透明玻璃制作？ （都不可以，紙箱容易殘留小鼠氣味，且擦洗難；透明玻璃易對(duì)小鼠造成干擾。 ）

④對(duì)小鼠的選取有何要求？ （有，視實(shí)驗(yàn)具體要求而定，若探究雄鼠對(duì)雌雄氣味的偏好，則必須選取體重相近、年齡相仿、健康的小鼠；若探究年齡是否為影響氣味偏好的因素， 則刺激源的鼠需要是成年個(gè)體和幼年個(gè)體。 ）

⑤小鼠的飼養(yǎng)有何要求？［有，室溫（23±2）℃，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，決定群養(yǎng)還是單獨(dú)飼養(yǎng)等。 ］

⑥小鼠單獨(dú)飼養(yǎng)和兩兩飼養(yǎng)有什么區(qū)別？（兩兩飼養(yǎng)，會(huì)產(chǎn)生熟悉性干擾實(shí)驗(yàn)。 ）

⑦如何排除小鼠對(duì)左右臂的偏好？（同一刺激源在同一組實(shí)驗(yàn)中， 于左、 右刺激源內(nèi)各放置1次，以保證其隨機(jī)性。 ）

修正后， 教師選取另一小組按照正確的操作方法演示自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。

教師總結(jié)，應(yīng)呈現(xiàn)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并指出書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告需注意哪些地方，要科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)，強(qiáng)調(diào)正確的科研實(shí)驗(yàn)是可重復(fù)的。

3.2.6 進(jìn)一步思考 利用迷宮還可以做哪些實(shí)驗(yàn)探究？要求學(xué)生說出如何設(shè)立實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組。

筆者收集了學(xué)生的想法：①探究小鼠對(duì)熟悉鼠和陌生鼠的偏好。小鼠均單獨(dú)飼養(yǎng)，每天選取被試鼠放入某一只刺激源鼠的飼養(yǎng)箱內(nèi)， 熟悉幾分鐘，持續(xù)7 天。 ②探究小鼠是否可以個(gè)體識(shí)別。 實(shí)驗(yàn)時(shí)，將某一只小鼠的巢材作為刺激源，對(duì)照組為干凈的巢材； 或用鼠作為刺激源時(shí)， 對(duì)照組為空白。③探究小鼠偏好同類還是天敵的氣味。選取小鼠的巢材作為實(shí)驗(yàn)組，對(duì)照組則為家貓的氣味。

3.3 課后實(shí)驗(yàn)拓展 以小組為單位，學(xué)生自行設(shè)計(jì)、操作實(shí)驗(yàn)，分析數(shù)據(jù)，結(jié)果討論分析，以及撰寫論文。教師從中給予適當(dāng)指導(dǎo)，將更多自主權(quán)交予學(xué)生，讓學(xué)生自己多想、多查、多做，在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤、修正錯(cuò)誤中落實(shí)實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到訓(xùn)練思維，繼而促進(jìn)有效學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的目的。

4 效果評(píng)析

教師帶領(lǐng)學(xué)生初步了解了化學(xué)通訊這個(gè)動(dòng)物界通訊的主要方式。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生了解了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法。 課后，某學(xué)生依舊十分興奮，她說：“這門課讓我對(duì)生物學(xué)的看法有了很大的改變。 以前我以為生物學(xué)就是天天研究那些枯燥的遺傳、細(xì)胞分裂。學(xué)了這門課，我才知道生物學(xué)也是很有趣的。課堂上大量的實(shí)驗(yàn)需要小組成員緊密合作，這也增強(qiáng)了我們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。另外，我覺得這門課還提供了鍛煉表達(dá)能力的機(jī)會(huì)， 需要我們充分地將自己的想法表達(dá)出來，并獲得大家的認(rèn)可。 ”