深度教學視角下對實驗“小鼠走迷宮獲取食物的學習行為”的探究與實踐

梁旭 鮑永娟

摘要 以教材中的探究實驗“小鼠走迷宮獲取食物的學習行為”為載體，以學生課外實踐活動為形式開展該實驗，通過對明確探究問題、確立探究方案、方案的實施、探究結論及反思交流等幾個方面進行闡述，將該實驗在探究的高度上進行了適當地拔高，旨在為教師針對該實驗進行深度教學和引導學生進行深度學習時，提供一些可供參考的借鑒和啟示。

關鍵詞 深度教學 小鼠走迷宮 學習行為 實驗探究 實驗實施

中圖分類號Q-331

文獻標志碼B

從教育發展中來看，深度教學就是教師借助于一定的活動情境，帶領學生超越表層知識與符號的學習，并進入知識內部的意義領域、邏輯形式之中，深入挖掘知識內在的豐富價值與內涵，并將知識體系相對完整地呈現在人們面前。探究實驗“小鼠走迷宮獲取食物的學習行為”是2013年出版的人教版《生物學》八年級上冊第五單元第二章第二節“先天性行為和學習行為”中的內容。教材中安排了“小鼠走迷宮獲取食物的學習行為”的實驗，旨在讓學生通過探究活動親身體驗和研究一種動物學習行為的獲得和獲得學習行為的過程。但是在實際教學活動中，尤其是學生關于這個實驗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生對這個實驗進行深入細致的探究和分析。其實這種疑惑和好奇恰恰是進行深度教學最好的條件基礎，所以以該實驗為切入點開展深度教學是很有必要的。

1 實驗原理及實驗材料的準備

1.1 實驗原理

動物的運動和行為對動物的生存和繁衍至關重要，從行為的獲得途徑來說，可以分為先天性行為和學習行為。二者都有遺傳的基礎，只是遺傳因素所起作用的程度不同，既各有優勢，也都有一定的局限性。一般，動物越高等，其學習能力越強，學習行為越復雜。

1.2 實驗材料的準備

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

迷宮：選用硬紙板等容易獲得且易剪裁的材質制作迷宮。迷宮的樣式可由學生自行設計，根據難易程度，將迷宮設置為簡單、適中、復雜3個梯度。為避免小鼠從隔板上方越過，迷宮的隔板應適當地加高一些，高度約為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

針對教材中該實驗“提出問題”這個環節，學生經過交流討論集中提出了兩個具有科學性和可操作性的探究問題。①在同一迷宮里小鼠經過“嘗試與錯誤”走出迷宮的次數越多，所花時間會越少嗎？②將接受過簡單迷宮獲取食物訓練的小鼠取消訓練一段時間后，將其置于復雜迷宮之中重新接受獲取食物的訓練，相較于從未接受任何訓練的小鼠而言，“嘗試與錯誤”的次數會減少嗎？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，師生共同制定相應的實驗方案。

3 確立探究方案及探究方案的實施

3.1 探究問題①探究過程

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

做出假設：在同一迷宮里小鼠經過“嘗試與錯誤”走出迷宮的次數越多，所花時間越少。

制定并實施計劃：探究前：（1）選擇9只生活狀態良好，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）將學生分為A、B、C三個小組，記錄每只小鼠從迷宮起點至迷宮終點成功獲取食物所花費的時間、”嘗試與錯誤”次數。（3）當小鼠在迷宮內徘徊停滯不前時，需借助食物或者其他工具對小鼠做適當的引導，讓小鼠動起來，該過程不計入總時間。（4）每只小鼠需重復多次走迷宮，記錄探究結果（表1）。 探究結果：以迷宮難易程度適中（B）組的3只小鼠為例，探究結果見表2。

結論：同一迷宮里小鼠經過“嘗試與錯誤”走出迷宮的次數越多，所花時間會越少。

結論分析：（1）學生在對難易程度不同的三組迷宮之中的小鼠進行重復多次適當引導和訓練之后，三組小鼠最終均能夠走出迷宮成功獲取食物，說明小鼠具有學習行為而且學習能力很強，經過訓練之后都可以逐漸適應、熟悉迷宮環境，走出迷宮獲取食物。（2）小鼠獲得該學習行為的能力與迷宮難易程度呈負相關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”的次數與走出迷宮所需時間不盡相同，說明個體之間獲得學習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練的小鼠，取消訓練一段時間后，將其置于復雜迷宮之中重新接受獲取食物的訓練，相較于從未接受任何訓練的小鼠而言，“嘗試與錯誤”的次數會減少嗎？小鼠走出迷宮成功獲取食物的時間會縮短嗎？

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

制定并實施計劃：在探究問題①的基礎之上，進行探究問題②。

（1）將A、B兩組小鼠停止訓練一周，消除小鼠的短時記憶，削弱小鼠已獲得的學習行為，期間保證小鼠的正常喂食、飲水，實驗前ld將它們進行饑餓處理（饑餓處理方法和步驟同探究問題1）。（2）將學生分為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至迷宮終點成功獲取食物所花費的時間、“嘗試與錯誤”次數。（3）當小鼠在迷宮內徘徊停滯不前時，需借助食物或者其他工具對小鼠做適當的引導，讓小鼠動起來，該過程不計入總時間。（4）每只小鼠需重復多次走迷宮，記錄探究結果。

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

結論：與探究問題1中迷宮難易程度適中（B）組實驗數據相比，接受過簡單迷宮（A）組訓練的小鼠，取消其訓練一段時間后，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練，相較于從未接受任何訓練的小鼠而言，“嘗試與錯誤”的次數以會明顯減少，小鼠走出迷宮成功獲取食物的時間也相應縮短，C組同理，可以得出相似的探究結果和結論。

結論分析：（1）探究中發現小鼠短時記憶雖然消失，但在經過前期利用食物刺激的反復訓練之后，小鼠可能已然形成了一些長時記憶，所以當停止訓練小鼠一段時間后，被置于難度相對較高的迷宮之中時，相較于從未接受過訓練的小鼠而言，它們所表現出來的學習能力更強，獲得新的學習行為所需要的時間也明顯縮短。（2）在訓練小鼠的過程中，要注意及時記錄和總結給與小鼠食物刺激的量和時間節點，以免小鼠缺乏覓食動力，影響實驗數據。

4 探究反思

實驗“小鼠走迷宮獲取食物的學習行為”源于教材，師生對教材中的實驗進行改進，針對小鼠走出迷宮獲取食物的學習行為提出了兩個探究問題并分別設計方案進行探究。參與實驗探究的整個過程就是學生進行深度教學的過程，學生對本節課核心概念——“學習行為、學習行為的獲得及其對動物生存和繁衍的重要作用”有了更為深刻的認知和理解。同時，學生通過對探究結果的討論和交流，由物及己，認識到學習是一個循序漸進的過程，需要堅持養成習慣，才能使學習到的知識得到加強、加深。但是由于該實驗的整個探究過程周期較長，同時需要學生具有較高的合作配合能力，所以該實驗并沒有在課堂上面向所有學生開展，只有部分學生以興趣小組的形式在課外活動時間參與到該探究實驗中。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，以此激發學生探究的熱情，也鼓勵更多的學生在課后進行更多、更深層次的探究。

參考文獻：

[1]于江鵬.淺論高中生物課堂深度教學策略[J].當代教研論叢，2019，（8）：97.

[2]課程教材研究所，生物課程教材研究開發中心，等.義務教育教科書生物學八年級上冊[M].北京：人民教育出版社，2013：47.

[3]林周華，“小鼠走迷宮獲取食物的學習行為”實驗教學實踐[J].中學生物教學，2019，（ZI）：84-86.