科学教育的学、教、评

原著  威尼·哈伦 

第四篇    儿童的概念(下)

  运动和力

  力作用于物体导致物体运动,这两者的关系对于基础科学来说是个难点。因为这是违反直觉的,是与平常所接受的观点不一致的。例如,就拿每天都能见到的运动物体为例,一个球沿着地面滚动,它很明显会"自己"停下来,而无须任何外力就能使它停下来。但是这其中却忽视了球与地面接触时产生的摩擦力和空气的阻力。许多这样的力都是"隐藏"起来的,包括重力,所以当儿童在搞清楚运动物体为何会停下来的过程中,这些力经常会被忽视。因此,当我们把球向上抛的时候,就会有向上的力作用于球;当球达到最高点时,作用力相互平衡,为零;然后球开始下降时,又有向下的重力作用于球。

  重力是无所不在的,或许就是因为这个原因使得儿童往往不把重力考虑在内。他们总是认为物体是"自然地"降落的。通过设计各种活动帮助儿童了解重力是使各种物体不脱离地政治协商会议表面的一种力,是很有效的。通过这些活动,相当多的儿童的认识发生了改变,他们开始知道是重力对物体产生了向下的力,虽然还有少数的儿童会认为重力是指向地球中心的。

  Gunstone和Watts(1985)通过对力的概念的回顾,提出一些儿童的"直觉规律":

  ●儿童把力和生物混为一谈--其中包括某些目的性。

  ●恒动的物体需要始终有力来保持它同一方向前进。

  ●物体不运动表示没有力作用于它。

  ●运动的物体需要有作用力作用才能保持方向。

  这些就是与有限的日常生活经验有关的一些逻辑推论的观点,许多学生甚至是成人都抱有上述这些观点。他们对日常生活中的一些感知使他们很难改变观点。

  当讨论一半在水面以下,一半在水面以上物体的漂浮状态时(穿救生服的人在水中),物体在水面以上和水面以下不同的体积影响儿童对于该事物是否飘浮状态的判定。如果大部分在水面以上,一般都认为该事物是飘浮的,但如果只有很小一部分露出水面(只有瓶颈在水面的情况),就会有许多(调查问卷中占42%)孩子认为这是半飘浮半沉状态。一个9岁的孩子在面谈时说,"它既浮着又不浮着,顶部是浮着的,而底部是不浮着的。"

  能量来源及其使用光

  对光的概念的调查表明儿童对光的理解与对眼睛视物时所起作用的理解有着明显的相似性。当儿童过了认为事物被隐藏或闭上眼睛后事物就不再存在的阶段以后,他们描述视觉过程的时候,仍然会认为是他们的眼睛制造了能看见物体的光。

  对儿童来说,把眼睛看成积极的行动者而不是被动的接收者更能让他们理解,因为这符合"看"的主观经验。当我们在选择观看的对象时,我们的确觉得是眼睛在主动地充当行动者。但事实上,眼睛指向事物的箭头只是代表了视线。

  儿童在解释这种情形的时候往往不考虑光落在物体上被物体反射或被发散。皮亚灰在他的早期研究工作中指出9岁到10岁的儿童是不会把黑暗的到来与没有太阳联系起来的。相反,他们对黑暗的解释是因为到晚上了,人们累了需要休息,所以天就暗下来了。因此,儿童掌握视觉对象与视觉之间的关系依赖于他们能否把各种日常概念联系起来并注意其中的规律性东西:

  ●太阳消失,天空就会变暗。

  ●越多的光打在物体上,物体就越亮。

  ●如果想在黑暗的房间里视物,就必须在物体上方点亮一盏灯,等等。

  声音

  在听声音时,把耳朵视为接收者比把眼睛视为接收者更容易让儿童所接受。这可能是因为声音的来源比光的来源更显而易见,眼睛是通过光的反射才能视物的而不是物体直接发射光线。然而,儿童对于声音的传播和以及"振动"产生声音有不同的观点。当可以直接观察到声音的来源时,振动往往成为声音的来源。例如,一个7岁的孩子写道:我用手指和拇指张开一根橡胶带,用另一个手使劲地拉长这个带子,但它并不发出多大的声音,它振动着并弹到了我的手。我又把橡胶带弹到盒子上,它发出了巨大的响声,但它并没有振动。我可以用它演奏曲子。

  在许多儿童的头脑中,声音和振动是有明显的区别的。在描述如何用酸奶酪罐和细绳做"有线听筒"时,一个10岁的孩子写道:"声音跑进了绳子里,然后被转换成沿着细绳向下的振动,当振动进入另一个罐子的时候,就又会被转换成声音。"

  二、儿童的概念中的一般特征

  以上的这些例子并不能当作研究中的正式评价被提出来,但是可以作为在各种背景下许多不同的研究者进行探究时的指引。在相当不同的背景下生活的儿童却具有相似的概念体系这一事实表明了概念是儿童对他所经历的周围事物进行推理的产物--包括天气,各种生物、物质等等。这种观点得到了概念研究的支持,并且提出:一旦儿童意识到解释事物的必要性,他们就会把他们的概念建立在他们的经验之上。

  从儿童的角度来看,就很容易理解他们是如何搞清楚自己有限的经验的。事实上,他们的一些违反直觉的概念比"科学"的观点更容易理解。科学观点通常是使用一些建立在儿童无法观察基础上的概念,例如,水的蒸发,看不见的力,空气的振动等等。比如说,如果你停止是"正常"的。而科学的观点就认为肯定有一种力使运动停了下来。因此,毫不奇怪,儿童所拥有的概念与科学的观点相比有着明显的不足。找出造成这些不足的原因是非常有用的,因为它向我们提供了应该如何帮助儿童发展概念的依据。以下是一些原因所在:

  ●他们的经验很有限,因此提供的依据也就不充分。如果他们只注意到在油漆底下或散布在铁板上的铁锈,那么他们很容易就想到铁锈是在金属表面下的。

  ●儿童通过自己的感觉感知事物,而不是使用逻辑推理,逻辑推理很可能与他们想的完全不同。如果太阳看上去好像跟着他们走,所以他们会觉得太阳就是这么移动的。

  ●稍小的儿童对某一特定事件只考虑其中的一个特征作为原因,而不是考虑到尽可能多的原因。如前面提到的有关植物生长所需的条件。

  ●虽然他们的推论可以使他们满意,但是他们的推论是无法和科学的推论相比的。例如,如果儿童在他们的概念体系上作了一个正确的预测,这些概念是会被驳倒的。但是相反,他们可以先预测他们所知道的以迎合概念。

  ●他们会使用一些根本不知道其意义的单词--我们已经看见了,比如,"漂浮"、"振动"、"蒸发",但是他们却会引用有关的很多例子。

  ●即使有相反的证据他们也会坚持自己原来的观点,因为他们没有可以搞得清楚的另一种可供选择的观点。在这种情况下,他们会调整自己的观点以迎合新的依据,而不会放弃。如前面提到的"光开启了眼睛"。

  从对不同年龄的儿童所做的研究结果发现,有时候年龄较小的儿童所拥有的观点比年龄稍大的儿童所拥有的观点更为"正确"。这不是因为退步了,而是因为随着年龄的增长,接触的东西增加,一些早期的概念就会被日益复杂的日常经验所干扰。例如,一个幼儿很容易就会说出他知道的所有的动物,但是稍大一些以后,当向他介绍"昆虫"、"哺乳动物"之类的单词时,他就会困惑到底什么是动物。

  三、对教师的建议

  很明显,在有限的经验范围内学生使用他们有限的推理方法得出了自己的概念体系,自己教会了自己,这就意味着在教学中不能再忽视学生的观点了。研究建立,为了这么做,就要尽可能地让学生保留他们的观点,同时也不影响他们为迎合学校和考试的要求而死记硬背"正确"答案。对教师的主要建议就是对学生来说合理的观点必须要得到充分的重视。

  在教师开始一个能帮助拓展某一概念的话题时,首要的任务就是找出学生对这个概念已有的观点。要达到这个目的,可以通过设计"情景设置"的特殊活动,或者通过介绍一个有关主题的普通活动,但实际上这个活动是被设计成了解学生观点的活动。通过要求学生画出、写出他们所认为的事物发生的理由,或更多的以小组讨论或全班讨论的方式提出他们的观点都有助于发现儿童许多的概念。

  在发现这些概念以后,下一步就是要找到一种正确的方法对其作出反应。这其中并没有某一特定的方法,但是有一系列的策略可以帮助选择适合于每一种情况的最适合的方法。这种选择依赖于对可能的理由和正确的行为所出的判断。例如:

  ●如果概念来源于小范围内得出的依据(如铁锈在金属体内部),那么需要提供更多的依据。

  ●如果在已有概念的基础上验证一个预测可以对这个概念提出挑战,那么应该帮助学生做出类似的预测,并计划一种合理的检验方式。如果在一开始就让学生用严格的加工支持,学生秀可能无法形成自己的概念,所以提出预测可能有助于帮助学生发展他们的加工技能。

  ●如果学生不能肯定某些单词的用法,那么可以要求学生举正反的例子以便了解学生对这些词含义的理解程度。

  ●如果学生有"限制性正确"的观点,即对一种情况一种现象做出解释后,不会把这种结论推而广之,只会局限于一种情况。那么需要帮助他们在各种情况之间建立联系。例如,衣服上水蒸气一缕一缕的蒸发,会被认为是水"进入了空气";但地面上的泥水坑不见了,只会想到是因为水渗进了地面。

  在这里,值得强调的是儿童需要广泛的经验以帮助发展他们的概念体系。此外,一个观点与另一个观点音的相互联系意味着迂回地得到一步一步的进步比一步到位要好。这就像用许多的千斤顶举起一个沉重的讲台一样:每一个千斤顶都在同时举起一小部分以保持其稳定性。这样的类比是相当恰当的,因为这可以提醒我们对儿童概念和技能的发展不能太急于求成。这是一个慢慢发展的过程,同时在这个过程中使儿童的概念发展和经验增长保持合理的平衡性也是重要的。这样的过程既可以让儿童充满信心地探究他们周围的世界又可以为儿童提供这样做的动机。当儿童的经验日益增多的时候,他们会努力地不断挑战他们原有的观点并在必要的时候改变他们原有的观点