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“动物的运动和行为”是中学生物课程标准中一个重要的主题，该部分知识对学生认识动物的本质特征具有非常重要的作用。动物的行为是多种多样的，从获得途径来区分，可分为先天性行为和学习行为。从中学生的知识结构和认知特点分析，区分动物的先天性行为和学习行为是该部分教学的难点。通过探究实验的方法，让学生感受动物的学习行为，有助于学生突破这一教学难点。
实验以小白鼠作为实验动物;简易组合迷宫、水迷宫为实验设施;以神经科学研究中常用的“八臂迷宫延缓反应作业”、“T迷宫交互延缓反应作业”和“Morris水迷宫”三个经典实验为实验原型，对小鼠走迷宫这一探究性活动进行设计和实验探讨。
1 过程设计和预期目标
实验前，从饲养实验动物机构购买出生约2个月的小白鼠数只备用。准备好实验使用的体积分数为5%的乙醇溶液、脱脂棉、镊子、帆布手套和足够量的去壳瓜子。
1.1 十字形迷宫和T迷宫
1.1.1 学习阶段
在迷宫内放置食物（瓜子），将小白鼠放入迷宫内让其自由取食，适应3～5 d。在此阶段，每天抓握小白鼠数次并轻轻抚摸其头背部，以消除小白鼠的紧张情绪。
1.1.2 准备阶段
实验前3 d开始控制小白鼠的食量，饲喂其自由取食时食量的50%或使其体重降至自由取食时体重的80%左右。
1.1.3 训练阶段
十字形迷宫实验：训练方法以“八臂迷宫延缓反应作业”为原型，将八臂简化为四臂（图1）。选取十字形迷宫中任意两臂作为目标臂，在其角落里放置半粒瓜子，让小白鼠寻找取食，两个目标臂均取食完为一次，每天重复训练20次。每次训练完成都必须用5%乙醇溶液擦拭四个活动闸门入口处，以消除小白鼠留下的气味对其下次训练选择的影响。对同一只小白鼠，目标臂应是固定的。训练时小白鼠能正确进入目标臂18次，连续错误不超过1次为学会标准。为了防止瓜子的气味对小鼠选择的影响，训练时可用小白鼠进入目标臂才给予食物奖励的措施。
T迷宫交互作业：训练方法依据“T迷宫交互延缓反应作业”。T迷宫的两个短臂为目标臂，长臂远离目标臂端为起始箱。在目标臂的角落里放置半粒瓜子，将小白鼠放在起始箱，打开闸门，小白鼠跑向目标臂取食瓜子。当小白鼠后肢进入目标臂后，挡住开放式活动闸门的出入口。待其取食完成后，将小白鼠拿回起始箱。再次打开起始箱活动闸门后，若其选择上一次未进入的目标臂并且后肢进入该目标臂，为选择正确，给予瓜子奖励，待取食完成后将小白鼠拿回起始箱进行下一次训练。若选择错误则不奖励，直接进行下一次训练（图2）。每天训练20次，不包括第一次。消除气味措施同“十字形迷宫实验”。训练时，如果小鼠能正确进入目标臂18次，连续错误不超过1次，则视为学会。并且可以通过延长打开起始箱活动闸门的时间来测定小白鼠的交互延缓作业时间。
1.2 水迷宫
1.2.1 适应阶段
除去水迷宫（图3）中的逃生平台，让小白鼠在水迷宫中自由游泳1 min，结束后用吸水纸或干燥毛巾擦干小鼠身上水分，间隔5 min后可进行第二次适应。每天2～3次，连续2～3 d。
1.2.2 训练阶段
训练方法依据“Morris水迷宫”。在水迷宫中注入20～23℃清水（若是冬天进行实验，可适当升高水温至26℃），预留约2 L清水用来调节水位高低，在固定的某个象限置逃生平台。将小白鼠从不同的方位面朝盆内壁放入水中，小白鼠在水池中游泳，直到碰到隐藏的逃生平台后爬到平台上。如果小白鼠在水中超过60 s还未找到逃生平台，用细木棍引导小白鼠游向逃生平台。待小白鼠在逃生平台上停留30 s后，取出并擦干其身上水分。2 min后，以同样的方式进行训练，观察其在水中游动寻找逃生平台的路径。
连续训练，观察小白鼠每次寻找到逃生平台的时间变化;若通过训练，小白鼠可以从下水位置转身后几乎沿直线直接游向逃生平台，则说明小白鼠达到学会标准。
1.3 实验后处理
实验完成后，组合迷宫经消毒处理，晒干后存放，以备以后使用。水盆需经过消毒处理后才能作它用。作为逃生平台的石块、砖块放到绿化带或花坛里。
小白鼠应按照实验规则正确处理，即可留作其他不涉及学习行为的实验用，若无其他用途则需断颈处死。
2 结果和应用
2.1 结果
在十字形迷宫实验中，训练前小白鼠在迷宫中无目的随意取食，多次取食进出目标臂的顺序和次数无规律。经过3 d连续训练，小白鼠达到学习目标，将其从不同方向放入起始箱，其选择进入目标臂的顺序相对固定，且几乎不进入无食物臂。改变迷宫的摆放方向，对小白鼠选择目标臂行为无影响。
相比较而言，T迷宫交互延缓作业训练进度较缓慢。训练过程作几乎无延迟处理，即小白鼠刚吃完目标臂的食物就拿回起始箱开始下一次训练，但经过12 d训练方能达到预期目标。未经训练的小白鼠不会连续多次交互进入目标臂。该设计如果只设一个固定短臂为目标臂，则小白鼠的学习进程明显加快，可在经过2 d连续训练后达到学会标准。且变换迷宫摆放方向，对小白鼠的选择目标臂行为无影响。
水迷宫实验中，可发现经过约10次训练后小白鼠每次寻找到逃生平台的时间明显缩短;通过训练，小白鼠可以从下水位置转身后几乎沿直线游向逃生平台。从开始训练至达到学会标准可在1课时（约40 min）内实现。
2.2 应用
实验表明，在中学生物学教学时，运用小鼠走迷宫探究实验让学生认识动物的学习行为是可行的。教师在组织教学活动时，可以本研究方法为范式指导学生进行探究，具体应用时需注意以下问题：
选取适宜的材料，创造条件保证实验顺利进行。由于制作简易迷宫的材料（旧抽屉）高度固定，低于15 cm，小鼠会从迷宫中爬出来，使实验无法进行。所以，选取实验材料时，旧抽屉高度最好能超过15 cm，低于10 cm则不宜使用。若在10～15 cm之间，需把迷宫放在凳子、桌子等较高的平台上，或用有机玻璃给迷宫加盖，也可以用气体打火机的电子打火器给小白鼠施以微电击防止小白鼠爬出迷宫。 巧设自变量，通过实验体现教育因素。选择探究课题时，教师可有意将影响小白鼠学习行为因素设置为自变量，以期暗示学生的学习需要注意的问题。例如，“不同年龄对小白鼠T迷宫交互作业学习能力的影响”为题的探究过程中，根据年龄可将小白鼠分为“幼年组”、“成年组”、“老年组”三组，每组2～3只;通过T迷宫交互作业训练，计算出各个年龄组达到预期目标的平均时间，让学生分析年龄对小白鼠T迷宫交互作业学习能力的影响。通过对实验结果的讨论，暗示学生：青少年阶段是学习的最佳时期，在校学生应该通过努力学习扩展知识、练就本领，为进入社会打下坚实基础。
根据实际情况设计实验方法，合理利用时间进行教学。学生以不超过8人的学习小组的形式进行探究性实验;除简单的水迷宫实验外，其余探究实验宜以研究性学习活动的形式在课外完成，再于课堂上展示结果，实验结果可以现场演示，也可以是训练时候用摄像机或是手机拍摄的DV。
遵守实验原则，最大限度排除无关因素的干扰。遵守实验的单一变量原则和对照原则，每个小组必须设置对照组，对照组小白鼠除不做相应训练外，其余处理都与实验组小白鼠相同。实验过程中，为保证消除小白鼠留下的气味信息对实验结果的影响，小白鼠排在组合迷宫中的粪便和尿液需要及时清除，并用5%乙醇溶液作消除气味处理。训练时保持安静，实验场所通风条件良好、无光照直晒、最大限度排除声音、气味和光照对实验结果的影响。另外，小白鼠进入目标臂取食时不能触碰，以免小鼠因受到惊吓而扰乱正常训练过程。
安全是实验的第一要务，卫生不可小觑。与小白鼠接触时必须戴帆布手套，以防小白鼠抓伤或咬伤，实验后必须用肥皂或洗手液清洗双手。
3 讨论
加强课前的资料收集是实验成功的基础。为培养学生的探究性学习能力，实验前教师应指导学生搜集足够全面的关于小白鼠的资料，引导学生通过阅读、分析资料了解小白鼠的生活习性和活动特点，从而发现有意义的探究题目。
定型的实验程序也可以组织学生探究。如果学生未能提出有意义的探究课题，教师可以利用定型的探究题目指导学生进行探究。可在组合迷宫中进行的探究有“不同温度（湿度）对小白鼠十字迷宫学习行为的影响”、“训练次数对小白鼠T迷宫交互作业学习能力的影响”、“饥饿程度对小白鼠十字迷宫学习行为的影响”和“不同光强度对小白鼠T迷宫交互作业学习行为的影响”等课题。适于在水迷宫中进行的探究有“不同性别（年龄）小白鼠之间的学习能力竞赛”、“不同环境线索对小白鼠学习行为的影响”、“一定范围内不同水温对小白鼠学习行为的影响”和“水池大小与小白鼠学习行为的关系”等。
探究建立在物质基础上，但优秀的教师可以利用自己的专业基础设计丰富的学习方式。在小白鼠走迷宫这一探究主题下，启发学生选择多样化的探究课题。通过学生亲自设计活动方案、完成活动内容，不仅能让学生了解动物学习行为的形成过程，还能让学生熟悉科学探究的过程。实验完成后，教师组织学生讨论动物在特定的环境下形成相关学习行为的意义，引导学生将探究活动与自身学习过程相联系，感悟学习的意义和本质。
实验以小白鼠作为实验动物;简易组合迷宫、水迷宫为实验设施;以神经科学研究中常用的“八臂迷宫延缓反应作业”、“T迷宫交互延缓反应作业”和“Morris水迷宫”三个经典实验为实验原型，对小鼠走迷宫这一探究性活动进行设计和实验探讨。
1 过程设计和预期目标
实验前，从饲养实验动物机构购买出生约2个月的小白鼠数只备用。准备好实验使用的体积分数为5%的乙醇溶液、脱脂棉、镊子、帆布手套和足够量的去壳瓜子。
1.1 十字形迷宫和T迷宫
1.1.1 学习阶段
在迷宫内放置食物（瓜子），将小白鼠放入迷宫内让其自由取食，适应3～5 d。在此阶段，每天抓握小白鼠数次并轻轻抚摸其头背部，以消除小白鼠的紧张情绪。
1.1.2 准备阶段
实验前3 d开始控制小白鼠的食量，饲喂其自由取食时食量的50%或使其体重降至自由取食时体重的80%左右。
1.1.3 训练阶段
十字形迷宫实验：训练方法以“八臂迷宫延缓反应作业”为原型，将八臂简化为四臂（图1）。选取十字形迷宫中任意两臂作为目标臂，在其角落里放置半粒瓜子，让小白鼠寻找取食，两个目标臂均取食完为一次，每天重复训练20次。每次训练完成都必须用5%乙醇溶液擦拭四个活动闸门入口处，以消除小白鼠留下的气味对其下次训练选择的影响。对同一只小白鼠，目标臂应是固定的。训练时小白鼠能正确进入目标臂18次，连续错误不超过1次为学会标准。为了防止瓜子的气味对小鼠选择的影响，训练时可用小白鼠进入目标臂才给予食物奖励的措施。
T迷宫交互作业：训练方法依据“T迷宫交互延缓反应作业”。T迷宫的两个短臂为目标臂，长臂远离目标臂端为起始箱。在目标臂的角落里放置半粒瓜子，将小白鼠放在起始箱，打开闸门，小白鼠跑向目标臂取食瓜子。当小白鼠后肢进入目标臂后，挡住开放式活动闸门的出入口。待其取食完成后，将小白鼠拿回起始箱。再次打开起始箱活动闸门后，若其选择上一次未进入的目标臂并且后肢进入该目标臂，为选择正确，给予瓜子奖励，待取食完成后将小白鼠拿回起始箱进行下一次训练。若选择错误则不奖励，直接进行下一次训练（图2）。每天训练20次，不包括第一次。消除气味措施同“十字形迷宫实验”。训练时，如果小鼠能正确进入目标臂18次，连续错误不超过1次，则视为学会。并且可以通过延长打开起始箱活动闸门的时间来测定小白鼠的交互延缓作业时间。
1.2 水迷宫
1.2.1 适应阶段
除去水迷宫（图3）中的逃生平台，让小白鼠在水迷宫中自由游泳1 min，结束后用吸水纸或干燥毛巾擦干小鼠身上水分，间隔5 min后可进行第二次适应。每天2～3次，连续2～3 d。
1.2.2 训练阶段
训练方法依据“Morris水迷宫”。在水迷宫中注入20～23℃清水（若是冬天进行实验，可适当升高水温至26℃），预留约2 L清水用来调节水位高低，在固定的某个象限置逃生平台。将小白鼠从不同的方位面朝盆内壁放入水中，小白鼠在水池中游泳，直到碰到隐藏的逃生平台后爬到平台上。如果小白鼠在水中超过60 s还未找到逃生平台，用细木棍引导小白鼠游向逃生平台。待小白鼠在逃生平台上停留30 s后，取出并擦干其身上水分。2 min后，以同样的方式进行训练，观察其在水中游动寻找逃生平台的路径。
连续训练，观察小白鼠每次寻找到逃生平台的时间变化;若通过训练，小白鼠可以从下水位置转身后几乎沿直线直接游向逃生平台，则说明小白鼠达到学会标准。
1.3 实验后处理
实验完成后，组合迷宫经消毒处理，晒干后存放，以备以后使用。水盆需经过消毒处理后才能作它用。作为逃生平台的石块、砖块放到绿化带或花坛里。
小白鼠应按照实验规则正确处理，即可留作其他不涉及学习行为的实验用，若无其他用途则需断颈处死。
2 结果和应用
2.1 结果
在十字形迷宫实验中，训练前小白鼠在迷宫中无目的随意取食，多次取食进出目标臂的顺序和次数无规律。经过3 d连续训练，小白鼠达到学习目标，将其从不同方向放入起始箱，其选择进入目标臂的顺序相对固定，且几乎不进入无食物臂。改变迷宫的摆放方向，对小白鼠选择目标臂行为无影响。
相比较而言，T迷宫交互延缓作业训练进度较缓慢。训练过程作几乎无延迟处理，即小白鼠刚吃完目标臂的食物就拿回起始箱开始下一次训练，但经过12 d训练方能达到预期目标。未经训练的小白鼠不会连续多次交互进入目标臂。该设计如果只设一个固定短臂为目标臂，则小白鼠的学习进程明显加快，可在经过2 d连续训练后达到学会标准。且变换迷宫摆放方向，对小白鼠的选择目标臂行为无影响。
水迷宫实验中，可发现经过约10次训练后小白鼠每次寻找到逃生平台的时间明显缩短;通过训练，小白鼠可以从下水位置转身后几乎沿直线游向逃生平台。从开始训练至达到学会标准可在1课时（约40 min）内实现。
2.2 应用
实验表明，在中学生物学教学时，运用小鼠走迷宫探究实验让学生认识动物的学习行为是可行的。教师在组织教学活动时，可以本研究方法为范式指导学生进行探究，具体应用时需注意以下问题：
选取适宜的材料，创造条件保证实验顺利进行。由于制作简易迷宫的材料（旧抽屉）高度固定，低于15 cm，小鼠会从迷宫中爬出来，使实验无法进行。所以，选取实验材料时，旧抽屉高度最好能超过15 cm，低于10 cm则不宜使用。若在10～15 cm之间，需把迷宫放在凳子、桌子等较高的平台上，或用有机玻璃给迷宫加盖，也可以用气体打火机的电子打火器给小白鼠施以微电击防止小白鼠爬出迷宫。 巧设自变量，通过实验体现教育因素。选择探究课题时，教师可有意将影响小白鼠学习行为因素设置为自变量，以期暗示学生的学习需要注意的问题。例如，“不同年龄对小白鼠T迷宫交互作业学习能力的影响”为题的探究过程中，根据年龄可将小白鼠分为“幼年组”、“成年组”、“老年组”三组，每组2～3只;通过T迷宫交互作业训练，计算出各个年龄组达到预期目标的平均时间，让学生分析年龄对小白鼠T迷宫交互作业学习能力的影响。通过对实验结果的讨论，暗示学生：青少年阶段是学习的最佳时期，在校学生应该通过努力学习扩展知识、练就本领，为进入社会打下坚实基础。
根据实际情况设计实验方法，合理利用时间进行教学。学生以不超过8人的学习小组的形式进行探究性实验;除简单的水迷宫实验外，其余探究实验宜以研究性学习活动的形式在课外完成，再于课堂上展示结果，实验结果可以现场演示，也可以是训练时候用摄像机或是手机拍摄的DV。
遵守实验原则，最大限度排除无关因素的干扰。遵守实验的单一变量原则和对照原则，每个小组必须设置对照组，对照组小白鼠除不做相应训练外，其余处理都与实验组小白鼠相同。实验过程中，为保证消除小白鼠留下的气味信息对实验结果的影响，小白鼠排在组合迷宫中的粪便和尿液需要及时清除，并用5%乙醇溶液作消除气味处理。训练时保持安静，实验场所通风条件良好、无光照直晒、最大限度排除声音、气味和光照对实验结果的影响。另外，小白鼠进入目标臂取食时不能触碰，以免小鼠因受到惊吓而扰乱正常训练过程。
安全是实验的第一要务，卫生不可小觑。与小白鼠接触时必须戴帆布手套，以防小白鼠抓伤或咬伤，实验后必须用肥皂或洗手液清洗双手。
3 讨论
加强课前的资料收集是实验成功的基础。为培养学生的探究性学习能力，实验前教师应指导学生搜集足够全面的关于小白鼠的资料，引导学生通过阅读、分析资料了解小白鼠的生活习性和活动特点，从而发现有意义的探究题目。
定型的实验程序也可以组织学生探究。如果学生未能提出有意义的探究课题，教师可以利用定型的探究题目指导学生进行探究。可在组合迷宫中进行的探究有“不同温度（湿度）对小白鼠十字迷宫学习行为的影响”、“训练次数对小白鼠T迷宫交互作业学习能力的影响”、“饥饿程度对小白鼠十字迷宫学习行为的影响”和“不同光强度对小白鼠T迷宫交互作业学习行为的影响”等课题。适于在水迷宫中进行的探究有“不同性别（年龄）小白鼠之间的学习能力竞赛”、“不同环境线索对小白鼠学习行为的影响”、“一定范围内不同水温对小白鼠学习行为的影响”和“水池大小与小白鼠学习行为的关系”等。
探究建立在物质基础上，但优秀的教师可以利用自己的专业基础设计丰富的学习方式。在小白鼠走迷宫这一探究主题下，启发学生选择多样化的探究课题。通过学生亲自设计活动方案、完成活动内容，不仅能让学生了解动物学习行为的形成过程，还能让学生熟悉科学探究的过程。实验完成后，教师组织学生讨论动物在特定的环境下形成相关学习行为的意义，引导学生将探究活动与自身学习过程相联系，感悟学习的意义和本质。