儿童“沉浮”前概念研究综述

曾 珍

(成都大学，四川成都 610106）

儿童“沉浮”前概念研究综述

曾 珍

(成都大学，四川成都 610106）

研究表明，在接受正式学习之前，儿童对周围世界已形成了自己的丰富认识，其认识往往具有强大的力量，影响着儿童未来的学习。在日常生活中，人们容易忽视儿童头脑中的已有认识，这给教育活动带来了一定阻碍。在基础物理教学中，作为重点内容的“沉浮”相关概念是教学的一大难点，儿童关于沉浮的前概念影响着教学的效果。笔者在文中梳理了学者对儿童关于沉浮的前概念的研究，以期引起教师更多反思，并提出了进一步研究的方向，希望为完善对儿童沉浮前概念的认识做出努力。

儿童;沉浮;前概念

自从皮亚杰对儿童的认知进行开创性的研究以来，一批又一批的研究者越来越关注儿童头脑中的原有认识，并不断对其进行广泛而深入的研究。大量研究表明，儿童原本就拥有许多对周围世界的认识，其认识具有惊人的力量，并且不易改变，它们对未来的学习有着非常深远的影响，因此有必要对儿童在进入正式学习之前的已有认识进行不断的探索。许多研究表明，儿童对事物和现象的认识通常以概念化的形式呈现，儿童己有的概念蕴含了儿童对该事物和现象的直觉经验以及经验的概括和提升。［1］因而，研究儿童的已有概念是帮助我们了解儿童认识的有力切入点。

在目前我国的儿童科学教育实践中，教师们面临着如何有效地帮助儿童已有的不符合科学意义的认识真正发生转化等不少难题，很大程度上这是由于缺乏对儿童已有科学概念和经验的关注，缺乏对其已有科学概念发展的了解。有关“沉浮”的概念是基础物理学中的重要概念，既是教学的重点，又是教师花费很大功夫但学生仍然容易出错的难点。有学者曾针对儿童对“沉浮”的原有认识进行过研究，笔者期望通过梳理已有的研究，对儿童关于沉浮的认识进行总结归纳，以帮助成人更全面地了解儿童的已有认识，同时试图找到进一步研究的突破点，为完善关于儿童对“沉浮”认识的研究做出努力，进而引发教师更多反思以更好地在科学教育中促进儿童的认知发展，并取得更好的教学效果。

一 关于前概念的研究

(一）前概念的含义

前概念是“前科学概念”的简称，指学习者在接受正规的科学教育之前，对从周围获得的各种经验进行加工从而形成的概念，是基于感知的认识和理解。

(二）前概念的研究历程

1903年，霍尔(Stanley Hall）在美国开展了关于儿童对火、热、霜等自然现象的观念的调查，这可看作是关于儿童前概念的最初研究。1929年，皮亚杰(Jean Piaget）较系统地在《儿童关于世界的概念》一书中对前概念的早期研究进行了阐述。从那以后，特别是二十世纪五六十年代以来，前概念受到了越来越多的学者的关注，不断有学者对其进行研究，并取得了丰富的研究成果。

国外的前概念研究可大致划分为三个发展阶段:研究具体领域的儿童前概念(二十世纪五六十年代）、研究“前概念”本身(二十世纪八十年代）、研究前概念如何向科学概念转变(二十世纪八十年代以后）。二十世纪八十年代后，国内的学者也开始对前概念进行研究，研究主要涉及自然科学领域中儿童前概念的探查、前概念对教学和学习的影响、如何促进其转变等。

研究者们关于促进前概念的转变的研究，为教学实践、科学教育标准的制定等方面提供了不少参考，产生了深远的影响。［2］

(三）前概念的产生原因及特征

对于前概念产生的原因，已有研究中比较有代表性的观点有:日常生活经验的影响，对词语的歪曲理解，知识的负迁移，学习者的主观臆测或进行不当的类比，教师、教材的误导，不规范的课外渠道等。

我国学者对于前概念的特征讨论较多，通过整理，笔者发现比较一致的观点主要有:自发性、隐蔽性、顽固性、广泛性、差异性、低概括性。［3］

二 关于儿童对“沉浮”现象解释的研究

皮亚杰最早对儿童如何理解“沉浮”现象进行研究(1930），他将儿童对物体沉浮的因果解释划分为四个阶段:阶段一(5岁以前），从万物有灵论的和道德方面对船漂浮进行解释;阶段二(5～6岁），重是船漂浮的原因;阶段三(6～8岁），船轻是它漂浮的原因;阶段四(9岁开始），开始理解船的重量和液体成分重量的关系。［4］皮亚杰的研究成果给人们的观念带来了冲击，带动了后来的许多学者对儿童关于沉浮现象的理解进行研究，他的研究方法也被很多研究者采用。

Hewson(1983）曾对40名14～22岁南非地区的中学生的“沉浮”相关概念进行研究。他发现，学生对“密度”缺乏正确的认识，尤其是对“体积”做了错误的推论，所以无法正确解题，并且在回答沉浮的问题时，很少使用课本上的概念，而是采用自己关于体积、质量、密度和力等的前概念来回答。［5］

Denticini，O．A．et al．(1984）研究表明，6 ～8 岁儿童认为决定沉浮的主要因素是物体的重量、组成、形状。［6］

庄丽娟(1996）以国小六年级学生为对象的研究发现，绝大多数儿童(53%）纯粹以“重量”因素来判断浮沉，其次有28%会先考虑重量，如果重量相等，再看体积，体积大的物体比较容易沉。［7］

袁美英(2008）采用质量结合的方法探讨了5～7岁儿童的沉浮概念的具体发展情形，研究显示:5～7岁儿童的沉浮概念发展不存在显著的性别差异，大部分儿童能够抓住影响物体沉浮的某一种本质因素来解释沉浮现象，并提出5～6岁是儿童沉浮概念发展的质的飞跃期。

沉浮现象是儿童从小就很容易接触和体验到的，在正式入学之前，他们就拥有了丰富的与物体沉浮相关的经验。从国内外学者的研究来看，儿童对于物体在水中出现沉或浮的现象的原因最倾向于从物体重量进行解释，其次是大小、形状等比较直观的因素，同时其解释也会受到周围具体液体的影响。

三 关于儿童对物体沉浮预测的研究

皮亚杰将儿童对物体沉浮的预测同样划分为四个年龄阶段，与对沉浮解释的阶段相同。

Rowel land Dawson(1977）根据研究认为:学生习惯于根据物体的外观(如体积、实心或空心）来判断物体的浮沉。

Kohn Amy S．(1993）研究表明，在判断物体沉浮时，3～4岁幼儿没有采用一致的标准;4～6岁幼儿主要从重量和大小来判断，他们对密度已经有了初步的概念，其概念想法与成人类似。［8］

Suat＆Trabzon＆Bayram(2005）调查了土耳其八年级学生的沉浮概念，结果表明学生仍然用质量或体积来判断物体的沉浮，同时也考虑了不相关的因素，如有洞、液体的体积等。［9］

陈振威(1999）的研究是对六年级学生进行访淡，结果发现:判断物体沉浮时，学生常采用物体的体积、重量、空气与力、实心或空心等不同的概念来思考;学生的密度、沉浮概念与概念生态间呈现明显的关联性，如:有正确密度、沉浮概念的学生，其学习本质的层次也较高。［10］

陈玉真(2004）对中国台湾36名4～6岁幼儿沉浮概念的发展进行研究，结果发现，大部分幼儿会依据物体的重量来对物体的沉浮进行猜测(67%）、分类(71%）及观察比较(67%）。［11］

四 儿童对“沉浮”规律的理解

根据阿基米德定律，浮力的大小F浮等于物体所排开液体的重力G排，可知F浮=G排=m排·g=ρ液·g·V排。物体密度大于液体密度则下沉，物体密度小于液体密度则上浮，物体密度与液体密度相同时，物体悬浮在液体中。许多研究者发现，在学习过“沉浮”的相关知识后，儿童面临“沉浮”情景时依然容易倾向于采用自己的原有认识来解释相关问题。

徐章英(1984）通过调查发现，在接受“沉浮”条件和浮力的计算公式时，学生会受到有关概念混淆的干扰，以及感性经验的干扰，对于沉浮认识的发展遵循“沉”——“浮”——“浮体”的层次。［12］

Mullet＆Montcouquiol(1988）通过研究发现，学生对质量和体积、压力和压强的概念总是容易混淆，在理解浮力或是把物体的重量和该物体所排开的液体的重量进行比较方面都是很困难的。质量、体积、压力和压强的潜在概念会对儿童理解该规律造成影响。［13］

许嘉玲(1997）研究发现，国中学生对于沉浮现象的错误概念是由于对“密度”概念不了解，无法区分重量和密度，学生较难理解体积变化造成的沉浮现象变化。［14］

罗海军(2004）对未系统学习浮力知识的小学二、三、五年级以及初中一年级的学生关于沉浮的理解进行了探查，结果发现，二、三年级的小学生还不能对什么是“沉”和什么是“浮”建立起正确的概念表征，在对物体分类时，学生采用了不同的策略，如:轻重策略、密度策略、材料策略、压强策略、空实心策略等，并且指出儿童只有具备了“密度”概念才能科学地理解“沉浮”的规律。［15］

五 儿童对浮力的理解

浮力是流体作用于沉浸在其中的物体的向上托的力，实质是流体对浸入其中的物体各侧面压力的合力。［16］

黄湘武和黄宝钿(1987）在研究对浮力概念的理解时，对象涉及国小4～6年级、国中1～3年级、高中1～2年级学生，师大文理科学生以及在职进修理化的教师，结果发现从小学生到大学生，关于浮力的错误概念的发生相当普遍，且没有随年龄增长而递减的现象;多数国小学生容易受到日常生活经验的误导，认为空气是产生液体浮力的原因，当空气抽掉后液体的浮力会消失。［17］

江新合、许荣福、林宝山(1991）对国中1～2年级、高中1～2年级学生有关浮力相关概念的研究发现，不同性别、年龄及地区的学生普遍具有浮力相关的迷思概念，并无太大差别，而且不因年级的增加而发现任何递减现象。［18］

吴昆勇(2002）认为，学生关于浮力概念应用的迷思概念具有7个特征:沉体在液体中不受到浮力;同样的沉体或浮体在物体体积、液体密度发生变化的情况下，所受的浮力不变;浮力的大小跟物体和水的接触面积有关，认为物体在水中所受浮力比在水面上所受浮力大;单向误用所学习的浮力概念，只利用物体密度、体积、质量(重量）的大小而忽略其他因素来判断浮力的大小;判断浮力时只注意到题目中的变化量;物体的性质改变浮力;盐水和水的差异对浮力没有影响。［19］

高凌飚等(张杰、陈纪峰、高凌飚，2003）对已学过浮力知识的初二、高一和高二年级学生进行问卷调查，了解其另有概念(alternative conceptions），结果表明:回答错误的学生基本上没有使用已学过的科学概念分析和回答问题，而用所谓的常识去代替物理概念及定理，甚至根据直觉回答，在浮力理解上的另有概念非常顽固，并没有随年级的增加而减少。［20］这与江新合等人的研究一致。

六 对教师教学的启示

通过一系列研究，人们发现儿童关于“沉浮”的前概念比较普遍，通过教学也比较难以改变，因此，后来有学者希望通过自己的研究对教师教学提出有效的建议。

Rowel land Dawson(1977）根据自己的研究结果提出，要让学生理解沉浮规律，教师首先要通过具体的例子和逻辑的论证来帮助学生理解密度概念，他们认为浮沉的主题提供了一个适度的教学平台，这个平台可以促进学生的思维能力从具体推理向抽象推理的跃迁。［21］

Bliss(1995）根据研究得出了对中学教师有指导作用的结论:在能够分离相关变量、从中找出他们之间的关系、理解比率和比例、有对不可见变量进行推理的能力后，儿童才能用公式明确表达出沉浮的规律。［22］

七 小结与思考

已有研究多采用访谈、纸笔测验的方法获取儿童对于相关概念的认识，并对其进行定性或定量的分析。通过对已有研究的梳理可以看出，在不同地区，从幼儿到成人，都有着关于物体沉浮的难以改变的原有认识，并且十分相似，无性别差异。沉浮前概念普遍存在，没有随年龄增长而递减的明显趋势。

物体沉浮现象的核心点在于物体在液体中所受到的“浮力”，浮力与物体重力相比较下的大小影响着物体在水中的状态，即下沉、上浮或者悬浮。由于“浮力”是较抽象的概念，国内外的已有研究内容更多地集中在儿童对于影响物体沉浮因素的理解、判断物体的沉浮上，聚焦于对“浮力”本身的认识的研究相对缺乏。而聚焦于对儿童关于浮力这一核心概念本身(如:浮力的大小、方向等）的认识的考查能更进一步帮助我们深层次地把握儿童沉浮前概念，进而为编写科学教育的教材、帮助教师反思和改进教学、制定评价标准等提供更多的参考。

已有研究更多的是以学龄阶段儿童为研究对象，对于学龄前阶段儿童的研究相对较少。研究表明，学龄前儿童也已形成了关于“沉浮”的前概念，可进一步探查其对于“浮力”这一较抽象的概念是否拥有自己的认识，一方面可以完善对于儿童“沉浮”前概念的了解，另一方面能进一步促进探索儿童“沉浮”前概念转变的策略研究。在方法上，根据学龄前儿童的发展特点，可以采用情景访谈的方式对其前概念进行探查。

:

［1］袁美英．5－7岁儿童沉浮概念的发展［D］．南京师范大学，2008．

［2］汪艳梅．中学物理前概念及其转化研究［D］．华中师范大学，2007．

［3］咸蕊．初中生化学前概念的探查及教学对策的研究［D］．首都师范大学，2008．

［4］李高峰，刘恩山．前科学概念的研究进展［J］．内蒙古师范大学学报，2007(7）．

［5］Hewson，M．G．＆ Hewson，P．W．．Effeet of instruction using students’prior knowledge and conceptual change strategies on science learning．Journal of Research in Science Teaching．1983．

［6］徐杰．大班幼儿沉浮概念转变教学之研究［D］．南京师范大学，2008．

［7］郭重吉．利用晤谈方式探查国中学生对重要物理概念的另有架构［R］．台湾第五届科学教育学术研讨会，1989．

［8］庄丽娟．国小六年级浮力概念动态评量的效益分析［D］．“国立”高雄师范大学，1996．

［9］Kohn．Amy．s．Preshooler’s reasoning about density:Will it float?Child Development．1993．

［10］Suat，Trabzon ＆ Bayram．Problematic issue for students:Does it sink or float?Asia－Pacific Forum on Science Learning and teaching．2005．

［11］吴同华．对农村初中生浮力相异构想的研究［D］．曲阜师范大学，2007．

［12］罗海军．中小学生对浮沉现象及其原因理解的案例研究［D］．广西师范大学，2004．

［13］吴同华，陈万平，孟立群．国内对浮力理解的研究［J］．物理教师，2006．

［14］亚赛高德迈编，颜鹏飞译．朗文英汉图解科学词典．北京:商务印书馆出版社，1987(10）:36．

［15］黄湘武，黄宝钿．学生推理能力与概念发展之研究［A］．台湾认知学习研讨会专集［C］．1987．

［16］Rowell，J．A．＆Dawson，C．J．．Teaching about floating and sinking:an attempt to link cognitive psychology with classroom practice．Science Education．1977．

［17］Bliss，J．Piaget and after:The case of learning science．Studies in Science Education．1995．

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1004－342(2013）05－125－04

2013－08－23

曾珍(1986－），女，成都大学学科建设办公室，助教，硕士。