清末、民国初中植物学教材中实验内容变迁研究

王 荐

(江苏省无锡市第一女子中学 214002)

我国学者在清末大量翻译出版了中小学教材，推动了西方文化知识在我国的传播和思想启蒙。民国以后我国学者结合本国具体情况编写出版了大量富有特色的中小学教材。本文以清末、民国初中植物学教材中实验内容为研究对象，梳理变迁过程，总结变化规律。

1 清末中学植物学教材中的实验内容

清末的中学生物学教材大多直接翻译于国外教材,清末共有65册中学生物学教材(包括初版于清末，民国继续出版的)[1]。在人民教育出版社的《清末中小学教科书全文图像库》中有4本植物学教材，都有实验。《普通教育植物学教材》[2]可以为这一时期代表,该书由上海普及书局于光绪32年5月(1906年5月)出版。该书附录是实验部分，内容包括解剖学、生理学和分类学，生理学有18个实验，分别是“药液培养、根之吸收力实验、蒸腾作用实验、同化作用实验、呼吸作用实验、由呼吸作用而生热之实验、成长不同之实验、成长及日光、吸水弯曲实验、向日性、横日性、向地性、向水性、膨压变化运动实验、茎之不定芽、叶之不定芽、根之不定芽、倒挂草之扁平体”等。

光合作用是生物学的核心内容，一百多年前的教材是这样用实验来介绍光合作用的：“第四章 同化作用 分解碳酸气体。使与吸收自地之水分化合。而变为有机物之作用。谓之同化作用(assimilation)。同化作用在叶绿体中常行之。惟必籍日光之助。故若夜间或在暗处之植物。俱不能有此作用。因同化作用而生之主产物为淀粉。同时所生之副产物为酸素(氧气)。同化作用必籍日光。则无日光时淀粉必不能生成明甚。实验以锡箔或黑纸掩蔽枝上叶之一部分。曝之日光中。至数时间后。摘下浸入酒精。挨其脱色。移置沃度(碘)液中。如是则受日光处理处遽呈紫色。而为锡箔所蔽之处毫不变色。次试验酸素之游离。可以玻璃器盛水。投入水草，曝之日光中。而以剪刀于水中切断其茎。则见气泡自其断面上升不绝。然若于玻璃器外遍涂黑纸以遮断光线。气泡之发生忽即停止。此气泡即酸素。因若捕集之于倒置之盛水试验管内。而以燃烬之木片投入。倏即发火而燃烧。故易知其为酸素也。昼间由同化作用而生之淀粉。至夜则渐溶解变为糖类。移行他部以为细胞膜之原质。或与由根吸收之种种无机物质化合成蛋白质。以为原形质之成分[2]。”

从这一段半文半白的课文，我们可以了解到当时人们对光合作用的认识与现在基本相同，例如，光合作用的场所是叶绿体，光合作用需要光照，光合作用产物为淀粉和氧气(酸素)等。当然也有不同之处，例如，当时人们认为光合作用分解二氧化碳(碳酸气体)，淀粉在夜间溶解并逐渐分解为糖类被分解，这样叙述容易使学生误认为白天植物不会分解糖类。另外，从严格的科学实验要求来看，实验设计也不够严谨，例如，植物光照实验前没有做饥饿处理，但对于一百年前的教材并不能苛求，而且光合作用过程中分解水而不是分解二氧化碳，要等到1941年美国的鲁宾和卡门用同位素技术标记水中氧和二氧化碳而真相大白。

2 民国早期植物学教材中的实验内容

民国政府在1922年11月1日颁布了《学校系统改革案》，仿照美国的633学制。以1922年为界，民国教育分为早期和中后期。民国早期教材大多是由我国学者参照国外教材而自行编撰，形成了比较有特色的几套教材，这些教材初版于民国初年，不断增订，印数极大，影响深远。人教社《民国中小学教科书全文图像库》收录有民国早期初中植物学6本，这些教材一般都包括形态、解剖、生理、生态及分类，在各部分都有实验内容，尤其在生理部分，都有现代意义上的实验出现。

以《共和国教科书植物学》为例，该书没有专门的实验栏目和实验附录，但在正文各部分还是用图文并茂的形式结合实验介绍生物学知识，与清末其他植物学教材相比，实验内容基本一致。例如，呼吸作用的实验部分内容：今试将豌豆之种子浸水中。取其将发芽者。盛于玻璃管内而盖之。经过若干时后。以燃火之烛入器内。则火焰即熄。是因种子呼吸发生二氧化碳气体。充满瓶内。此气体有灭火之特性故也[3]。

《新制植物学教材》中光合作用的实验内容表述如下(实验名称为笔者所加，标点同原样，未改动)：

(1)实验一：用显微镜验证光合作用产生淀粉 采取日光中之绿叶、横断之、切成薄片、置显微镜下窥之、于叶绿素内、必有细小之小粉粒、注以碘酒、则呈蓝紫色之小粒、足证叶内之存在者为小粉也。

(2)实验二：验证光合作用产生淀粉 采取日光中之绿叶、置诸酒精中、少顷、叶绿素全为酒精所溶解、叶变黄白色、再浸入碘酒中、则现出蓝紫色之小点、是亦为叶内存有小粉粒之证。

(3)实验三：证明光合作用产生氧气 投聚藻于玻璃筒内、以棍抑之、不使浮起、乃于水中剪断其茎、置曝日光中、见气泡连续上升、若收集此气体于试验管中、以磷寸之余烬投入、即能发火、可证明此气之为养素也。

(4)实验四：证明光合作用需要光照 用黑纸一张，剜空成天字、覆于向日光之叶上、则天字处渐生小粉、而其余则否、用碘酒试验之、显为蓝色天字、余部白色、可知绿叶无日光、不能造成小粉也、行此实验时、置日光中愈久愈妙、且黑纸与锡箔、宜于日未出之前、覆于叶上、则其时小粉尚未造成也。

(5)实验五：反证光合作用需要光照 置植物于暗箱中不使见日光、取其叶而用碘酒试验之、不见小粉之存在、或在日出之前、采叶试验之、结果亦同[4]。

与清末的植物学教材相比，民国早期的植物学教材中的实验部分明显有了变化：①语言基本接近白话，论述更加清楚，实验过程交代的更加明白；②实验的严密性得到提升，如实验四中提醒实验宜于日出之前就将黑纸或锡箔覆于叶上，并告诉了原因；在实验五中，同样提醒在日出之前做此实验也是有效的。同时，实验一和实验二分别从微观(细胞层面)和宏观(器官层面)两个方面来验证光合作用的产物有淀粉，加深学生对光合作用的认识。实验四和实验五互相构成了对照实验，实验四证明了光合作用需要光照，说明光照是光合作用的充分条件之一，而实验五则从反面证明了光照还是光合作用的必要条件。

3 民国中后期初中植物学教材中的实验内容

民国政府在1922年颁布了新学制，其后又陆续颁布了六次课程标准。这些课程标准都要求在初中的生物课中或课后作业中做实验。教育部于民国23年7月(1934年7月)颁布了《初级中学动植物学设备标准》，规定了初中须做的动植物学实验。植物学实验包括：花—各种结构—采集，种子—种苗与秋园—发芽之必要条件，叶之种类，茎—种类—水分经过茎之何部，根之种类及每种之功用，植物食物之试验，细菌—所在地—各种消毒剂之杀菌能力，藓之生活史，羊齿类之生活史，茶及其用途，烟及其对于青年之害，大豆及其食用法，棉，麻，芝麻，落花生等。由于当时中国政局动荡，教育条件落后，一些教师在编写和使用教材时必然会考虑教材的适切性，会将在现实中难以做到的实验内容大多省略。人教社《民国中小学教科书全文图像库》收录有民国中后期初中植物学46本(28本有实验)，有些教材中有大量的实验内容。例如，《新课程标准世界中学教本初中新植物学》上册实验有31个，主要包括植物形态解剖、植物生理和生态等方面的实验，下册主要是植物分类实验。该书与光合作用有关的实验有四个，仅选一例，以作对比：

[目的]叶绿素是否为制造淀粉的必要物质

[材料]斑叶黄杨、或斑叶(黄白色部和绿色部合成的叶)，碘液，酒精

[作业]取斑叶黄杨一盆，先放暗室二三天，次放日光下三四小时，摘取一叶，浸酒精中溶去叶绿素，再用碘试验，中央部分为蓝色，四缘无色，可证明无叶绿素部分不起光合作用，不能制淀粉[5]。

从这一段实验内容来看，实验设计与现代植物学实验基本无异，体现了实验设计的单一变量原则与对照性原则。实验材料事先做了饥饿处理，并采用了斑叶黄杨，利用斑叶本身的不同，巧妙做了对照实验，实验设计严密细致。

4 植物学实验教学内容的变迁分析

清末及民国时期的初中植物学教材经历了从初创到逐渐完善再到规范化的过程。在近代学制颁布之前，我国科学教育教材大多翻译于国外教材，译者忠实翻译相应实验内容。清末学制的颁布是科学教育发展的转折点，但实验要求在课程标准中还是寥寥数语。民国初期《中学校令施行规则》也仅以“兼课实验”一带而过，之后民国政府致力于教材的审查与检定，先后颁布了相关法令，尤其是1922年新学制颁布后，科学教育的地位在中学教育中得以巩固，生物学中实验教学的要求从形式、内容和教学时间都进一步明确、规范。尽管有这些标准，但民国政府对中小学教材实行的是有限的审定制，教材编写作者与版本众多，其中的实验内容也不尽相同，大体分三类：①教材中完全不涉及实验，基本是原理的叙述；②在叙述中结合实验介绍生物学知识，并在课后练习中布置相关的观察作业；③在课文中明确有实验的栏目，并有实验的指导。1946年，教育部将中学教材由审定制改为国定制。但在实施过程中，教材选择却比较自由，选用原来的没有实验内容的教材仍然很广泛。