呂 萍,呂 華
(1.上海市浦東教育發(fā)展研究院,上海 200127;2.內(nèi)蒙古興安盟扎賚特旗音德爾第一中學(xué),內(nèi)蒙古 137600)
對兒童光與影概念的認(rèn)知研究是世界性的熱點(diǎn)。皮亞杰(1929)對兒童認(rèn)知發(fā)展進(jìn)行研究時(shí),就非常關(guān)注兒童對光影、力、生物與非生物等概念的認(rèn)知,并做過開創(chuàng)性的研究,采用的臨床訪談法得到廣泛應(yīng)用。費(fèi)荷和瑞茲(Feher,E.&Rice,K.,1988)[1]、埃迪特·蓋內(nèi)(Edith Guesne,2004)和克里斯 蒂娜.馬賽(Christine M.Massey,2004)[2]等人對兒童的“光和影”概念進(jìn)行過研究,主要關(guān)注兒童對光影概念及其成因的認(rèn)識。我國很多學(xué)者針對不同年齡層次的研究對象光影概念進(jìn)行認(rèn)知性研究。孫乘(2011)對4~6歲幼兒[3]、彭春燕(2011)針對5~7歲兒童[4]的光影認(rèn)知過程和水平進(jìn)行訪談,發(fā)現(xiàn)兒童已經(jīng)對光影的關(guān)系有了差異性的理解并開始探尋內(nèi)在因果聯(lián)系。
學(xué)習(xí)科學(xué)和相關(guān)研究表明:兒童進(jìn)入學(xué)校教育時(shí)并非是一塊白板,他們已經(jīng)形成了很多關(guān)于周圍事物和自然世界的經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)識。那么,兒童的頭腦中到底形成了哪些經(jīng)驗(yàn)?在進(jìn)行科學(xué)教育之前,他們對周圍事物或現(xiàn)象有什么樣的看法?認(rèn)知心理學(xué)研究認(rèn)為學(xué)生對任何新事物的學(xué)習(xí),都是一個(gè)在原有認(rèn)識基礎(chǔ)上不斷擴(kuò)展和修正的建構(gòu)過程。教學(xué)應(yīng)該先了解學(xué)生現(xiàn)有的知識結(jié)構(gòu),然后在此基礎(chǔ)上幫助他們用現(xiàn)有的知識去認(rèn)知陌生的內(nèi)容。從這個(gè)意義上來講,兒童的已有的概念、認(rèn)識水平和經(jīng)驗(yàn)應(yīng)該是教學(xué)的出發(fā)點(diǎn),為教師確定教學(xué)目標(biāo),確定教學(xué)方法和其他教學(xué)因素奠定基礎(chǔ)。
從對當(dāng)前教師教學(xué)的觀察發(fā)現(xiàn):教師往往過于重視內(nèi)容本身的分析,關(guān)注教材,考慮這個(gè)內(nèi)容屬于什么領(lǐng)域,包含哪些要點(diǎn),要教給學(xué)生什么,而很少去想學(xué)生對于這個(gè)內(nèi)容知道些什么,已有些怎樣的認(rèn)識。當(dāng)前在“以學(xué)定教”理念指導(dǎo)下,中小學(xué)教師開始重視學(xué)生的學(xué)情分析,這是落實(shí)“以學(xué)生發(fā)展為本”理念的一個(gè)深入,但是還未深入到非常具體的概念或現(xiàn)象水平,也就是說某一個(gè)年齡階段的學(xué)生對某一概念的認(rèn)知狀態(tài),導(dǎo)致當(dāng)前教師對學(xué)生的認(rèn)知情況處在估計(jì)狀態(tài)。
基于以上的思考和現(xiàn)狀,我們針對6~7歲兒童開展了有關(guān)影子的訪談與分析,嘗試了解這一年齡階段兒童對影子的認(rèn)知水平和經(jīng)驗(yàn)狀態(tài),從而為兒童建構(gòu)科學(xué)概念提出具有針對性的意見和建議。
根據(jù)上海市小學(xué)自然課程要求,光和影是小學(xué)一年級第二學(xué)期的一個(gè)單元,在兒童學(xué)習(xí)這一單元之前,我們介入了研究。本單元有關(guān)影子的基本概念有三個(gè):許多物體在光下都有影子;影子是由于光被物體擋住而產(chǎn)生的,不同的物體,影子也不同;光(太陽)和物體的影子分別在物體的兩側(cè),光、物體和影子成直線關(guān)系。
研究對象是6~7歲的兒童,主要集中在小學(xué)一年級。在三個(gè)不同地區(qū):城區(qū)、城鄉(xiāng)結(jié)合部、郊區(qū)選取了三所小學(xué),每所小學(xué)隨機(jī)抽取30名:男生15名,女生15名,共90人。有效樣本89人。
本研究主要采用結(jié)構(gòu)性訪談,輔以畫圖和解釋。因?yàn)閷W(xué)生年齡比較小,很難用大面積問卷的方式收集詳細(xì)的資料,因此我們采用一對一的訪談方式,設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)性訪談表,對應(yīng)影子的來源、影子的方向和位置、影子的形狀設(shè)計(jì)相應(yīng)的問題,請學(xué)生畫影子(詳見表1)。
具體操作如下:在一個(gè)陽光比較充足的房間,訪談人員向被訪談學(xué)生提問,等待學(xué)生回答后,繼續(xù)提問。訪談人員將學(xué)生的回答全部記錄下來;訪談人員提供相關(guān)圖畫,請學(xué)生畫影子,并給出解釋。
表1 影子的基本概念與訪談問題設(shè)計(jì)
利用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS12.0,對調(diào)查信息做了描述性統(tǒng)計(jì)與分析。
關(guān)于影子的來源問題,主要設(shè)計(jì)了三個(gè)問題:為什么有影子?什么情況下見過影子?晚上有影子嗎?在問三個(gè)問題之前,訪談人員手里拿一張白紙,把手放在白紙上方,當(dāng)著兒童的面出現(xiàn)手的影子。這時(shí)問:“你看到了什么?”
當(dāng)訪談人員用手形成影子后,一年級學(xué)生都能夠說出看到了手的影子。在“為什么有影子”的回答中,5.6%(5人)的學(xué)生不知道,94.4%(84人)的學(xué)生知道“因?yàn)橛泄狻保@里的光指燈光和太陽光,其中13.1%(11人)的學(xué)生知道“光被物體擋?。ㄐ纬闪擞白樱薄?/p>
在訪談中,我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)非常有趣的問題,即在白天沒有燈光的情況下,學(xué)生也會說出燈光。在89名小學(xué)生中,有24.7%(22人)的小學(xué)生提到“燈”,如“燈光照在手上,手的影子就會出現(xiàn)”“因?yàn)橛袩簟薄?/p>
為了讓學(xué)生更加詳細(xì)地說明“影子的來源”,繼第一個(gè)情境提問后,我們設(shè)置了一個(gè)補(bǔ)充問題“你什么時(shí)候見過影子”,對這個(gè)問題的回答展現(xiàn)了一年級小學(xué)生豐富的日常觀察和思維概括水平,他們基本上都能夠說出“太陽照射下、燈光下”見到過影子,57.3%(51人)的學(xué)生會提到“太陽(光)”,13.5%(12人)的學(xué)生能夠概括出“有光就有影子”,如“有太陽,或者燈光,凡是有光的地方”或者直接說出“有光的時(shí)候”。9.0%(8人)的學(xué)生運(yùn)用替代“光”的概念,“亮的東西照到一樣物體上就會有影子”、“很熱的天氣”“在亮的地方”。
對“晚上有影子嗎”的回答,一年級小學(xué)生基本上都能說出“如果有燈、月亮的話,就有影子,如果沒有光就沒有影子”。
總體來看,一年級學(xué)生能夠從日常觀察中概括得出“有光就有影子,沒有光就沒有影子”,這里的光基本上是指燈光、太陽光、月光。其中,少數(shù)學(xué)生對“影子怎么樣形成的”進(jìn)行推理,即“光被物體擋住(就產(chǎn)生了影子)”。
在了解一年級學(xué)生對“影子的方向和位置”方面,我們設(shè)置了三幅圖,圖中是一個(gè)太陽和一個(gè)直立的物體,請學(xué)生畫出物體的影子,并作出解釋。我們對學(xué)生畫的影子進(jìn)行了分類,總結(jié)了學(xué)生在上午、中午、下午三個(gè)時(shí)段所畫影子的樣式,歸納了學(xué)生對所畫影子的解釋,展現(xiàn)出學(xué)生對太陽、物體和影子三者關(guān)系的認(rèn)知狀態(tài)。
1.上午物體的影子
學(xué)生畫出的影子有在物體的左面、右面、下面、上面四種位置,也有學(xué)生畫出了兩個(gè)影子(詳見表2)。
表2 上午物體的影子情況
(1)影子在物體的右側(cè)
71.9%(64人)的學(xué)生認(rèn)為影子在物體的右側(cè),有29.2%(26人)的學(xué)生畫的影子與物體底部相連,其中有21.3%(19人)的學(xué)生畫出了正確的影子。有42.7%(38人)的學(xué)生畫的影子與物體分離,其中25.8%(23人)的學(xué)生畫出的影子與物體平行并且大小一樣,16.9%(15人)的學(xué)生畫的影子與物體呈直角。對影子在物體的右側(cè),學(xué)生給出的解釋是:“太陽斜照,影子在后面”(用手指輔助)或“太陽在左邊,影子在右邊”或“太陽在這邊,影子在另一邊或那邊”。
(2)影子在物體的左側(cè)
21.3%(19人)的學(xué)生認(rèn)為影子在物體的左側(cè):有11.2%(10人)的學(xué)生畫的影子與物體底部相連,10.2%(9人)的學(xué)生畫的影子與物體底部分離。對影子在物體的左側(cè),學(xué)生給出的解釋是:“太陽這邊照過來(左邊),(影子)就在這里”“太陽這樣照過來,影子就到下面了(類似反射過程)”。
影子在物體前面、后面和兩個(gè)影子的情況,學(xué)生沒有給出具體的解釋。這可能受到空間感的限制,無法從方位上做出比較好的判斷,在后期的訪談中,我們得出了一個(gè)比較合理的解釋是,這種情況可能是學(xué)生認(rèn)為影子在物體的前面或者后面,考慮前后的方位,沒有考慮到左右方位。而畫出兩個(gè)影子的學(xué)生,可能受到日常生活中從不同角度看或者光源變化情況下,物體影子變化的影響。
由上可見,因一年級學(xué)生空間感知能力還比較弱,畫影子對他們還有一點(diǎn)難度。但一年級小學(xué)生對影子方向、大小、形狀和位置已經(jīng)有了一定的認(rèn)知。大部分學(xué)生已經(jīng)知道太陽、物體和影子的位置關(guān)系,即太陽和影子在物體的兩側(cè),但是影子的大小和形狀還不能很好地在日常經(jīng)驗(yàn)中掌握。而認(rèn)為影子和太陽在物體同側(cè)的學(xué)生,解釋說是光遇到物體后反射在地面上形成影子。
2.中午物體的影子
中午物體的影子,學(xué)生畫出了5種方向和位置:在物體的右面、左面、后面、前面、兩邊(詳見表3)。
表3 中午物體的影子情況
(1)影子在物體的右側(cè)
15.7%的學(xué)生認(rèn)為中午影子在物體的右側(cè):有5名學(xué)生畫的影子與物體分離、平行且大小相同;9名學(xué)生畫的影子與物體呈現(xiàn)不同角度,有直角、有銳角和鈍角。對中午影子在物體的右側(cè),學(xué)生的解釋較多是“太陽在這里,影子就在這里”“因?yàn)樘栔苯诱丈洹保缬袑W(xué)生說“太陽照得直直的”。
(2)影子在物體的左側(cè)
18.0%的學(xué)生認(rèn)為影子在物體的左側(cè):3名學(xué)生畫的影子與物體相連,與物體呈銳角;6名學(xué)生畫的影子與物體分離、平行、比物體小;5名學(xué)生畫的影子與物體分離,與物體呈直角、大小相當(dāng);2名學(xué)生畫的影子與物體分離、斜靠向物體、大小相當(dāng)。對中午影子在物體的左側(cè),學(xué)生的解釋比較混亂,不太集中,學(xué)生會用手指輔助著說“太陽直照下來反射后形成影子”“太陽豎直照,(影子)在左邊”“影子有時(shí)出現(xiàn)在地面”。
(3)影子在物體的后面
48.3%的學(xué)生認(rèn)為影子在物體的后面:29.2%(26人)的學(xué)生畫的影子與物體底部相連,有四種形狀:圓圓的黑點(diǎn)、小正方形、橢圓形、小長方形;19.1%(17人)的學(xué)生畫的影子與物體分離,有兩種形狀:小正方形、與物體大小相當(dāng)?shù)拈L方形。對影子在物體的后面,學(xué)生給出的解釋比較多,相對來講集中在“太陽直照,影子在下面/后面/中間/前面/底下”,部分學(xué)生在解釋時(shí)修改了影子的位置。
(4)影子在物體的前面
9.0%的學(xué)生認(rèn)為中午影子在物體的前面,與物體底部分離、比物體小。學(xué)生給出的回答比較分散,解釋不清楚,如“太陽直接往下照”“太陽中間,照得近”“太陽在前面,只能在上面照”。
(5)中午影子在物體的兩側(cè)
3名學(xué)生認(rèn)為中午的影子在物體兩側(cè)。1名學(xué)生畫的影子在物體的左右兩邊,與物體底部相連,因?yàn)椤疤栐谥虚g,影子在兩面”;2名學(xué)生畫的影子分布在物體的左面和后面,與物體底部相連,學(xué)生沒有做出解釋。
1名學(xué)生畫的影子與物體分離,呈現(xiàn)出兩個(gè)影子,是“因?yàn)樘栒丈渲?,兩邊都有”。?個(gè)學(xué)生不知道怎么畫也不知道影子在哪里。
以上統(tǒng)計(jì)可知,一半以上的學(xué)生把影子畫在物體的前面和后面,說明學(xué)生能夠根據(jù)日常觀察,比較準(zhǔn)確地感知到中午物體影子的位置和方向。從學(xué)生所畫的影子和解釋來看,也進(jìn)一步說明了學(xué)生空間感知能力還未成熟,也揭示出學(xué)生對中午物體的影子位置和方向,僅僅依靠日常觀察和積累還不能正確地進(jìn)行判斷,并作出合理的解釋。
3.下午物體的影子
相對上午和中午兩個(gè)時(shí)段,學(xué)生對下午物體影子的方向和位置推測比較少,只有三種情況:在物體的右側(cè)、左側(cè)和后面(詳見表4)。學(xué)生畫出的下午物體影子可以大致分為兩類:影子與物體分離、影子與物體底部或頂端相連。
表4 下午物體的影子情況
(1)影子在物體的左側(cè)
73.0%的學(xué)生認(rèn)為下午影子在物體的左側(cè):物體與影子分離的占41.6%(37人),物體與影子相連的學(xué)生占31.4%(28 人)。影子與物體分離的影子中,27.0%(24人)的學(xué)生畫的影子與物體平行、大小相當(dāng),他們用手指輔助著說“太陽這樣照,有個(gè)印子,就有影子了”“太陽在這邊照(右邊),影子在另一邊”;14.6%(13 人)的學(xué)生畫的影子與物體呈直角、大小相當(dāng)。畫出三種與物體相連的影子,其中,29.2%(26人)的學(xué)生畫的影子與物體底部相連、與物體呈直角和銳角或鈍角、大小相當(dāng),他們用手指輔助解釋“太陽在這邊(右邊),影子在左邊”;1名學(xué)生畫的影子與物體底部相連、呈放射狀的線條,他認(rèn)為“這是太陽角度問題”;1 名學(xué)生畫的影子與物體中部相連、一個(gè)黑色的圓點(diǎn),他認(rèn)為“太陽會慢慢照到這里,太陽照在當(dāng)中”。
(2)影子在物體的右側(cè)
影子在物體的右側(cè),即太陽與影子同面情況。22名學(xué)生中,10名學(xué)生畫出了同一種樣式的影子:影子與物體底部相連、大小相當(dāng)、與物體呈銳角,他們認(rèn)為“太陽在這邊,影子在這邊”“太陽這樣照過來,影子就到下面了(類似反射過程)”;9名學(xué)生畫出的影子是:與物體分離、平行、比物體小,他們認(rèn)為“太陽在右邊,影子也在右邊”;3名學(xué)生畫出的影子是:與物體分離、與物體呈直角、與物體大小相當(dāng),他們認(rèn)為“太陽在這邊”??傮w來看,大多數(shù)的學(xué)生解釋說“太陽在右邊,影子也在這邊(右邊)”,少部分學(xué)生解釋“太陽通不過電線桿照到對面”“太陽這樣照過來,影子就到下面了(類似反射過程)”。
(3)影子在物體的后面
1名學(xué)生認(rèn)為影子在物體的后面,畫出了一個(gè)與物體底部相連、呈倒三角形的影子,他解釋說“因?yàn)樘栒丈涞牡胤骄褪怯白拥牡胤?。影子在后面”?/p>
為了檢測小學(xué)一年級學(xué)生對影子形狀的認(rèn)知情況,我們設(shè)置了一項(xiàng)選擇題,共提供了三幅圖,圖上是兩根粗細(xì)不同、高度一樣的物體,表示下午時(shí)間的太陽。從學(xué)生的選擇來看,76.4%(68名)的學(xué)生能夠選擇正確。可見,小學(xué)一年級學(xué)生根據(jù)日常觀察和經(jīng)驗(yàn),能對影子形狀有比較好的認(rèn)知,即光源相對恒定的情況下,物體的影子與物體大體相同,細(xì)的物體影子比較細(xì),粗的物體影子比較粗。
在探討兒童科學(xué)概念形成中,有兩個(gè)非常重要的概念:日常概念和科學(xué)概念。皮亞杰研究兒童認(rèn)知發(fā)展過程中就注意到這兩個(gè)概念,分別稱為“自發(fā)概念”和“非自發(fā)概念”,皮亞杰更重視兒童自發(fā)概念發(fā)展?fàn)顟B(tài),對自發(fā)概念如何與非自發(fā)概念交互發(fā)生作用的研究不多。維果茨基注意到了通過日常經(jīng)驗(yàn)所獲得的概念和通過學(xué)校教學(xué)所獲得的概念之間的辯證關(guān)系。他認(rèn)為“日常概念為概念的更原始、更基本的方面(它給了概念以本體和活力)的演化創(chuàng)造了一系列必要的結(jié)構(gòu)??茖W(xué)概念依次為兒童有意識地和審慎地使用的自發(fā)概念的向上發(fā)展提供結(jié)構(gòu)?!保?]127“教學(xué)并不是從學(xué)校教育開始的,兒童的自發(fā)概念往往是學(xué)前教學(xué)的產(chǎn)物,科學(xué)概念可能是學(xué)校教學(xué)的產(chǎn)物”[5]128。愛德華·艾伯特(Edward Ebert,1993)等研究者認(rèn)為兒童根據(jù)個(gè)體的經(jīng)驗(yàn)、已有的知識以及自己的語言來解釋周圍世界;兒童對于學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解要經(jīng)歷一個(gè)逐步發(fā)展的過程,而不是一下子從原有的理解轉(zhuǎn)換到被認(rèn)可的科學(xué)解釋。他們利用建構(gòu)主義開展了教學(xué)實(shí)踐,提出了概念漸進(jìn)發(fā)展模型,從最初的概念一級一級發(fā)展成可能的概念、可能的概念、完全的概念[6]93。
鑒于此,結(jié)合訪談結(jié)果,嘗試把6~7歲兒童有關(guān)影子概念發(fā)展分為三個(gè)水平:日常概念、準(zhǔn)科學(xué)概念和科學(xué)概念。處于科學(xué)概念水平的兒童能夠抽離形象的物體或現(xiàn)象進(jìn)行概括,得出相對比較正確的科學(xué)概念;處于準(zhǔn)科學(xué)概念水平的兒童處于日常概念和科學(xué)概念之間,兒童已經(jīng)能夠根據(jù)日常經(jīng)驗(yàn)的積累,進(jìn)行抽象的概括,但得出的概念還無法達(dá)到科學(xué)概念的水平;處于日常概念水平的兒童根據(jù)感官獲得對某一概念的感性認(rèn)識,說出一些非常具體、形象的物體或現(xiàn)象。
根據(jù)研究結(jié)果,得出以下幾點(diǎn)結(jié)論,并提出相應(yīng)的教學(xué)建議:
第一,6~7歲兒童對抽象程度比較低的概念,如“許多物體在光下都有影子”“不同的物體有不同的影子”,能夠達(dá)到科學(xué)概念水平。在臨床訪談中,90%以上的兒童都已經(jīng)知道“有光(燈光、太陽光、月光)就有影子”,兒童在不同“光”下看到過不同物體的影子。因此,6~7歲兒童的日常經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)能夠支持影子來源問題,教師需要幫助概括兒童已知的各種光的形式,并規(guī)范科學(xué)用語,如把燈光、月光、太陽光等都可以稱為“光源”或者“光”。
第二,6~7歲兒童還不能把日常生活中常見的現(xiàn)象抽象到科學(xué)概念水平,如“光(太陽)和物體的影子分別在物體的兩側(cè)”“影子的形狀與物體一致”,尚處在準(zhǔn)科學(xué)概念水平。從學(xué)生所畫的上午、中午、下午關(guān)于影子方向和位置來看,50~70%左右的兒童知道“太陽在物體的左面,影子在右面”“太陽在物體的右面,影子在左面”,說明一半以上的兒童知道光源和影子在物體的兩側(cè),但還無法概括出來。從兒童的解釋中也進(jìn)一步證實(shí)兒童無法概括自己看到或說出來的現(xiàn)象。這一問題的出現(xiàn),有語言發(fā)展水平和科學(xué)教育時(shí)間過短的原因。在對影子形狀的回答中,76.4%的兒童能夠給出正確的選擇。因此,在運(yùn)用形象展示再現(xiàn)兒童已知現(xiàn)象過程中,教師應(yīng)將兒童的日常生活用語轉(zhuǎn)化為正確的科學(xué)表達(dá),特別是兒童無法自己表達(dá)出來的情況下,應(yīng)直接告知。同時(shí),在研究結(jié)果中,我們看到對于“光源在物體正上方,影子在哪里”問題,由于日常觀察很少,兒童在畫影子上存在很多猜測的成分。這可能是教學(xué)中需要特別關(guān)注的。教師可以讓學(xué)生多觀察,或者利用教學(xué)用具,如用手電筒制造影子,讓學(xué)生看看影子在哪里、比較物體與影子的形狀。
第三,6~7歲兒童對抽象程度比較高的概念,如“影子是由于光被物體擋住而產(chǎn)生的”“光源、物體和影子成直線關(guān)系”,尚且處在日常概念水平。少部分學(xué)生知道影子是由于光被物體擋住了形成的,大部分學(xué)生都無法得出,停留在影子產(chǎn)生的條件上,即有光才有物體的影子。在畫影子過程中,我們發(fā)現(xiàn)很多兒童認(rèn)為影子與物體分離,即畫出的影子沒有與物體底部相連。大部分兒童認(rèn)為物體與影子是平行的。鑒于6~7歲兒童還無法根據(jù)日常經(jīng)驗(yàn)歸納出太陽、物體和影子的直線關(guān)系。在教學(xué)中,可以嘗試讓兒童弄出一個(gè)影子,然后把物體移開,然后再把物體拿回來,反復(fù)幾次,讓兒童感受到是物體擋住了光,才產(chǎn)生了影子。讓兒童通過形象的實(shí)驗(yàn)操作,在教師的引導(dǎo)下得出三者的直線關(guān)系。
第四,6~7歲兒童對“光源、物體和影子的方向和位置”,還存在一些錯(cuò)誤概念。由于受到光的反射誤導(dǎo)和不知道影子形成原因,部分學(xué)生認(rèn)為光源和影子在物體的同側(cè),即“太陽在左(右)邊,影子在左(右)邊”;少量學(xué)生受到不同角度看物體的影響,認(rèn)為物體有兩個(gè)影子。由于前概念具有很強(qiáng)的頑固性,即使接受了正確的概念,前概念也會經(jīng)常干擾或者覆蓋正確概念。在教學(xué)中,針對6~7歲兒童有關(guān)影子的方向和位置,可以通過大量形象的操作性實(shí)驗(yàn)、觀察,讓學(xué)生領(lǐng)悟“光源與物體影子的位置相反”,或者解釋能反射光的物體和不反射光的物體,讓兒童修正自己的錯(cuò)誤概念。
陜西學(xué)前師范學(xué)院學(xué)報(bào)2020年2期