实验引入：比较引言部分的优化

无论是中国还是美国的高中生命科学教材，实验一般情况下是紧跟在某个知识要点之后出现的。因此，教学实验的一大作用就是帮助学生理解和把握所学的知识点，这个知识点也成了引入实验的重要步骤之一。当然，也有一些实验，其本身的意义就是引出本章节内容，让学生先有个直观感受，因而很可能是列于知识点之前。但无论是上述的哪种情况，实验的引言部分都显得相当重要，这类似于科研论文的引言。实验的引言作为开端，主要回答“为什么要做这个实验”这个问题。一般而言，生命科学实验的引言部分通常会简要介绍实验的目的和原理两个方面。实验原理是实验的重要组成部分，是用科学的方法达到验证某一生命科学理论或探究某一生命科学问题的理论依据，它是联系实验目的和实验步骤的纽带。在实验原理中，包括本实验所依据的生命科学理论，依据此理论把实验目的中的不可见过程转变成可见现象的途径和方法，从中体现本实验具体的观测指标［4］。当然，在学生完成实验报告的时候，这两个方面都是不可或缺的。

中国教材在引言部分的介绍高度概括且精炼。这一部分往往是一整段的介绍性文字，一般会将实验目的列在前，而第二部分是简要的实验原理介绍。也有部分实验仅列出实验目的或原理，而忽略了另一部分。少部分实验则是没有引言，直接进入材料方法部分。当然，实验的原理实际上就是所学的知识点，如果实验列于知识点之后，的确可以对实验原理进行一定的简化。而实验目的这一部分，可能更需要学生自己去归纳总结，在实验报告中得以体现。

美国教材在实验引入的介绍（Introduction）上与中国教材类似，即概括与知识要点相结合，但纵观整个实验引入部分，美国教材更加偏重于学生科学研究水平的训练，因此除了Introduction，还增加了两个部分——问题（Problem）与前期讨论（Pre-Lab Discussion）。Problem在每一次实验中的地位就相当于科研论文中的科学问题，是整个背景介绍中的点睛之笔。因而，Problem就相当于实验的目的，也是需要学生用实验结果分析得到的结论所需解决的问题。而Pre-Lab Discussion则更多地集中于实验的原理，以帮助学生巩固知识要点，更深刻地了解步骤原理为目的。如前文所述，培生版《生物学》的实验部分出现了Lab Manual A和Lab Manual B两套指导手册，尽管两者的差异主要出现在实验操作如步骤的变化与组别的数量的不同，但引言部分的格式与内容依然大致相同，只是Lab Manual B会根据相应的实验内容调整这一部分，更好地引导学生。

以下，笔者将选取中美教材中相类似的生命科学实验（上海版《生命科学》：实验2.1食物中主要营养成分的鉴定；培生版《生物学》：实验2.3 Identifying Organic Compounds）作为案例剖析异同。

在上海版《生命科学》中，该实验出现在第2章第2节“生物体中的有机化合物”的最前，是整节内容的引入。而实验的引言相当简短，仅有三句话，但囊括了科学问题（实验目的）以及实验原理。引言的第一句概述性地介绍“糖类、脂肪、蛋白质等化合物是人类食物中的主要营养成分”并由此引出科学问题“是否每一种生物组织中都有这些物质呢”。随后简要地介绍了实验的原理，指出“每一种分子都有其特定的化学结构，它们与相应化学试剂的反应会分别显示出可以鉴别的特征”。最后用一句话交待了实验内容“鉴定食物中的营养成分”。整个引言部分显得非常简短，而本教材中其他的实验也是将重心放在操作部分，而引言高度概括。(www.xing528.com)

再看培生版《生物学》的类似实验，Identifying Organic Compounds出现在2.3节Carbon Compounds（碳的化合物）中。整个实验的引言分成Introduction、Problem和Pre-Lab Discussion三部分。与中国教材相类似的，Introduction简要概述了实验以及介绍了原理。在Introduction中的第二段，美国教材明确地引入了指示剂（Indicator）的概念：“Substances called indicators can be used to test for the presence of organic compounds.An indicator is a substance that changes color in the presence of a particular compound.”但中国教材只是说明了一下，并没有将这个概念引入。当然，最后一句话也交代了实验的内容，即：使用指示剂鉴定食物中的营养成分。类似地，在其他实验的Introduction里也可以看到一些特定化学试剂的定义或者是反应机理的较为科学的描述。可以说，中国教材的引言部分与美国教材的Introduction内容是大致相同的，只是在部分实验中，美国教材Introduction科学性略高一些。

与上海版《生命科学》实验引入差异很大的部分出现在Problem和Pre-Lab Discussion中。培生版《生物学》在引入部分明确地提出了问题，而在本例中，上海版《生命科学》只是在引言部分带过了问题——教材中并非所有的实验都提出了问题。当然，由于本实验并不难，因而问题也非常明显：“What are the major types of organic compounds in some common foods（常见食物中的有机物有哪些类型）？”然而在科学研究中，科学问题恰恰是非常重要的一部分。“科学问题”是科学探究活动的要素，贯穿于探究活动的始终［5］。以更加接近科学研究的方式提高学生的实验素养，培生版《生物学》更胜一筹。至于Pre-Lab Discussion，则更像是对实验的预习，由于教材内容较多，因此学生自主学习的能力要求比较高。实验也是如此，Pre-Lab Discussion要求“Read the entire investigation.Then，work with a partner to answer the following questions.”即让学生通读一遍实验内容后以分组讨论的方式回答问题。这个案例中的问题包括主要实验原理、步骤以及对照的设置，例如提问指示剂的作用、实验空白对照的设置与意义以及影响实验结果的可能原因等。当然，在上海版《生命科学》中，Pre-Lab Discussion的有些问题也可能出现在实验方法或者分析讨论中，但是美国教材对于学生自主学习能力的要求之高也是可见一斑了。如果一个学生完成了实验的引言部分，可想而知他对实验的原理方法甚至结果与讨论都是得心应手的。

综上所述，中美教材对于实验的引入总体上都是简明扼要且直奔主题，但是美国教材对于学生的训练从实验的引言就已经开始了。科研思想和自主学习能力，是学生掌握科学类学科的两大利器，在美国实验教材中都得到了体现。