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一项关于低年级儿童速度概念发展的研究*

2012-08-31 |浏览:5160次 | 编辑: 加载失败
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吴娴、赵光毅、罗星凯研究者主动提供控制时间或距离一个变量恒定的问题情景并考虑皮亚杰提出的儿童对速度具有“超越”的直觉,创设了四个难易程度不同的问题情景,采取访谈形式对59名低年级儿童的速度概念发展状况进行调查研究。结果表明:低年级儿童的速度概念具有位置决定倾向,幼儿园大班学生的速度概念表现出严重的位置决定论,一年级学生的速度概念有一定的进步,三年级学生的速度概念有了很大的提高,超过半数的学生从位置决定论中走出。研究还发现,低年级儿童距离概念和时间概念的发展存在不平衡,距离概念处于优势维度。速度概念 位置决定论 距离 时间 儿童

    概念在儿童头脑中如何发生发展一直都是心理与教育领域的研究热点。科学概念是概念集合中的一个特殊子集,从而科学概念在儿童头脑中如何发生发展自然成为学科教育心理研究的重要内容。速度是一个基本且重要的科学概念,其定义是距离与时间的比值,即v=s/t**。这在成人看来可能是个很简单的概念,但对儿童来说却并非如此。儿童最早产生的速度概念并非以度量形式出现,而是以序数形式出现的[1]。首先提出这个观点的是瑞士心理学家皮亚杰,他认为,儿童对于速度的理解有种“超越”的直觉,即若某运动物体前一段时间落后于另一物体,而后一段时间却超越了后者,儿童会认为超越物体的速度大于被超越物体的速度;若运动物体始终落在另一物体之后,儿童就认为它的速度一定比另一物体的速度小。也就是,儿童在判断运动快慢时表现出明显的位置决定论倾向,他们关注的是物体位置的前后顺序,因而儿童早期的速度概念是以序数形式出现的,直到十、十一岁时才能达到度量形式的水平。皮亚杰提出儿童具有“超越”直觉的假设并设计有关的实验加以检验。

    皮亚杰之后,国外的学者Cross Pitkethly[2]以及我国台湾的学者黄湘武[3]、王幸雯和简淑真[4]对儿童速度概念的发展进行了拓展性的研究。Cross Pitkethly的研究发现四至八岁的儿童存在许多朴素的速度概念并提出了从知觉位置改变到掌握比值关系的速度概念发展六阶段。黄湘武等人对儿童速度概念发展所做的研究,被试取自小学二年级到初中三年级的学生。研究发现小学到初中阶段的学生速度概念的发展,经历下列四个典型的阶层:阶层一:只考虑距离或时间一个量;阶层二:综合考虑距离和时间两个量;阶层三:保持距离或时间其中一个量恒定,通过另一量进行判断;阶层四:任意条件下都能正确把握距离和时间比的关系进行判断。考察黄湘武等人的研究,不难发现他们所设计的测试任务具有一定的难度,学生需要自行提出判断的依据是位移和时间并加以测量,最后进行比值处理才能获得正确的解答。由于测试任务一开始就对学生提出了较高的要求,最后获取的只能是学生较高水平的速度概念,甚至有未反映或未探测出学生概念水平的可能。所以,本研究从设计要求学生主动提出控制时间或距离的想法转变改为研究者主动提供控制时间和距离其中一个变量恒定的问题情景,并且考虑了皮亚杰提出的儿童对速度具有“超越”的直觉,创设了四个难易程度不同、具有一定层次关系的问题情景,旨在考察低年级儿童速度概念发展的状况。

被试取自南宁市北湖区一所幼儿园和广西医科大学附属小学。幼儿园大班20人(约6岁),男女各10人;小学一年级21人(约7岁),男9人,女12人;小学三年级18人(约9岁),男女各9人。样本以随机方式抽取。

 

    两个微型电动机固定在一块较厚的木板上用来带动两辆小车做匀速直线运动;两个电位器用来控制电动机的转速即调节两辆小车的运动速度;一个插座;一个36的电源适配器为电动机供电

访谈的四个问题情景设计如下:(两车行走速度相等):起先小车位置一前一后,行走时间相等、距离相等,两车速度相等。这是最简单的一步,旨在了解儿童对速度与位置关系的理解;(两车行走时间相等):控制两辆小车位置从同一位置出发,行走时间相等,两车速度不等,故行走的距离不等。这一步旨在了解儿童对速度与距离关系的理解;(两车行走距离相等):控制两辆小车位置从同一位置出发,行走距离相等,两车速度不等,故行走的时间不等。这一步旨在了解儿童对速度与时间关系的理解;:两辆小车一前一后,前面的小车运动慢、后面的小车运动快,,此时让两小车立即停下(速度不大,可以实现)。研究者估计这是最难的一步,难在儿童必须克服位置决定论,综合考虑位置的变化与时间才能正确判断。

    访谈时,一名研究者先与儿童进行沟通并呈现研究工具,提示儿童注意观察两小车的运动,然后按上述说明的顺序演示各问题情景下的小车运动,每演示完毕一个情景,要求儿童判断两小车的行进何者较快并说明理由,测试过程每位儿童平均所需时间为8分钟。另一名研究者笔记儿童对运动快慢的判断以及对此所做的解释。访谈后,根据记录就儿童判断小车运动快慢的正确率以及判断所运用的概念与策略两方面进行统计处理。

【注】

* 本研究获广西师范学院青年科研基金项目经费资助。

** 按照物理学的定义,速度是个矢量,包括大小和方向。本文采用的是心理学中已经通用的表述,实际上指的是速度的大小,即速率。

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    各年级儿童判断小车运动快慢的正确率如表1所示。回答正确的评判标准是,只要儿童对两小车运动快慢判断正确即可,无论其后续的解释为何(前后不一、明显的猜测除外)。

1.各年级在不同问题情景下回答正确的人数统计

控制条件

答对人数(百分比)

幼儿园大班 N=20

一年级 N=21

三年级 N=18

等速(位置不同)

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    研究者主动控制一个变量时间和距离其中一个变量恒定的问题情景确实降低了探测幼儿速度概念的“门槛”,各年级都有超过半数的学生能够正确判断两小车运动的快慢。但当我们追问其所给予的解释时发现,学生所采用的概念和策略各不相同,反映了他们对速度概念理解的水平差异。与能够明确提出距离和时间概念相对的是以“先后到达”和“位置前后”作为判断依据的解释。我们认为,“先后到达”与“位置前后”这两种类型的解释处于相同的思维水平,都小车最终的状况作为判断依据,而忽略了运动的整个过程,反映的是相同的速度概念发展水平——位置决定倾向。

    这一点在精心设计的追赶问题中表现尤为突出。幼儿园大班学生基本上不能处理这一问题,他们坚持认为在前面的小车一定比后面的小车“跑得快”!位置仍然是他们判断速度大小的重要依据,他们的速度概念中包含严重的位置决定倾向。一年级学生的答对率比幼儿园大班学生的答对率有一定提高,但与三年级学生的答对率相比又有一段距离,处于中游水平。三年级学生的答对率有了大幅提高,超过半数的学生能够抛弃位置决定的观念,他们对问题的解释是“两辆小车之间的距离变小”、“后面的小车追上前面的小车”,这些解释包含了对距离与时间的综合考虑,尽管时间概念是如此“隐蔽”,学生在解释中始终没有明确提及时间,但“距离的变小”、“追上”这些解释也体现了学生对一段时间内运动过程的关注。

    科学的速度概念是用距离与时间的比值来表征运动的快慢,但低年级儿童的速度概念有其特殊性,并非以度量的形式出现,而是以序数的形式出现,具有位置决定的倾向。他们认为位置在前的小车速度一定比位置在后的小车速度大,小车最终的位置成为他们判断速度大小的最重要依据,而忽略了运动的整个过程。从发展的角度看来,幼儿园大班学生的速度概念表现出严重的位置决定论,一年级学生的速度概念比幼儿园大班学生的速度概念有一定的进步,三年级学生的速度概念比幼儿园大班学生的速度概念有了很大的提高,超过半数的学生从位置决定论中走出,能够从一个动态的过程对运动物体进行分析,表现出对距离和时间的综合考虑。

    研究还发现,低年级儿童距离概念和时间概念的发展存在不平衡,时间相等的情景能够明确提出距离概念,距离相等的情景却不一定能够明确提出时间概念,距离概念处于优势维度,时间概念处于非优势纬度。这在其他一些强度量概念*的研究也有类似的发现。对于组成强度量的两个广延量**,学生对待的程度是不一样的,确有优势维度和非优势维度之分,比如,组成密度概念的质量和体积,质量之于体积就是优势维度[5];组成浓度概念的溶质和溶剂,溶质之于溶剂就是优势维度。在优势维度相等时,学生不一定会自觉考虑非优势维度。由此看来,对于儿童强度量概念的发展,藤村宜之提出的最低阶层“只着眼于其中较引人注目的一个优势维度进行判断”具有一定的概括性[6]。在密度、速度、浓度概念的研究中,低年级儿童都有相类似的表现,这可能与他们只能聚焦一个维度的认知能力有关,更可靠的结论有待进一步研究。

    科学的速度概念是用距离与时间的比值来表征运动的快慢,但低年级儿童的速度概念有其特殊性,并非以度量的形式出现,而是以序数的形式出现,具有位置决定的倾向。幼儿园大班学生的速度概念表现出严重的位置决定论,一年级学生的速度概念比幼儿园大班学生的速度概念有一定的进步,三年级学生的速度概念比幼儿园大班学生的速度概念有了很大的提高,超过半数的学生从位置决定论中走出,能够从一个动态的过程对运动物体进行分析,表现出对距离和时间的综合考虑。此外,低年级儿童距离概念和时间概念的发展存在不平衡,距离概念处于优势维度。 

【注】

* 强度量概念(intensive quantity)—— 也称为内包量概念,如果abc均是系统的一部分,若y具有这样的性质y(a)=y(b)=y(c),与系统的大小或幅度的变化无关,即y(系统)=y(部分) ,则y称为强度量,如密度、温度、速度、浓度等,相应也称为强度量概念。

** 广延量概念(extensive quantity)—— 如果abc均是系统的一部分,若y具有这样的性质y(系统)=y(a)+y(b)+y(c),与系统的大小或幅度的变化有关,则y称为广延量,如质量、体积、重量、距离等,相应也称为广延量概念。 

参考文献

[1] 皮亚杰, 英海尔德.儿童心理学.商务印书馆,1980P81

[2] Cross, R.T., & Pitkethly, A. Speed, Education and Children as Pedestrians: a Cognitive Change Approach to a Potentially Dangerous Naive Concept. Inter. Journal of Science Education, 1988,10(5): 531 – 540

[3] Hsiang-Wu Huang & Hui-Ting Chang .A Study of Chinese Students Conceptual Development on Motion. International Conference Physics Teacher Education beyond 2000 PHYTEB, Barcelona2000 August 27 to September 1, Department of Physics Taiwan Normal University

[4] 王幸雯,简淑真.儿童速度概念发展之研究.第十八届科学教育学术研讨会论文汇编.2002,台湾科學教育學會、彰化師範大學科學教育研究所主辦

[5] 吴娴.关于中小学生密度概念发展及其影响因素的初步研究.广西师范大学硕士研究生学位论文,2003 ,未发表

[6] 藤村宜之.儿童期にぉける内包量概念の形成过程につっぃて.Japanese Journal of Education Psychology, 1990, 38:277-286 

A Study of Children Conceptual Development on Speed

The researchers created from easy to difficult four-level scenes, in which the researchers take the initiative to control tow vehicles movement keeping time or distance invariant, in order to study children conceptual development on speed. 59 kindergarten and elementary students were diagnosed using interview method. The study found that children understand vehicles’ speed depending upon the position where vehicles are. Kindergarten students have badly position-depended trend; grade 1 students’ concept of speed are developmental; grade 3 students’ concept of speed are greatly developmental, more than a half of grade 3 students understand speed from position-depended trend to whole-dynamic movement attention. The study also found that children conceptual development on distance and time are imbalance, distance get ahead of time.


(责任编辑:王翔)


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