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3~5岁儿童关于繁殖的朴素生物学理论发展研究

2023-12-03李露张莉郭力平

学前教育研究 2023年11期
关键词:繁殖儿童

李露 张莉 郭力平

[摘 要] 繁殖是生命科学领域的核心概念之一,儿童关于繁殖的朴素生物学理论是儿童对生物繁殖概念非正式、朴素的理解。本研究参照既有的典型测验检测了48位3~5岁儿童对生物繁殖的本体区分、解释和预测能力,并结合儿童访谈分析了学前儿童对繁殖现象的因果解释机制。研究发现,儿童朴素生物学理论的形成与领域熟悉度有关,相比动物和人,儿童对植物繁殖概念的认知欠缺科学性,4~5岁是幼儿关于繁殖的朴素生物学理论形成的关键期。访谈发现朴素生物学理论的形成和转变是内源性和外源性学习的共同结果。在教育实践中,教师应在充分理解幼儿认知特征的基础上为儿童提供自我学习的机会,以支持性回应、信任性指导培养儿童积极的科学学习态度,进而提高幼儿园科学教育质量。

[关键词] 朴素生物学理论;繁殖;儿童;概念发展

一、问题提出

儿童如何认识“我从哪里来”?他们能否理解繁殖概念?事实上成人对儿童的认知能力仍持“白板说”的刻板印象,固化地认为儿童的概念是碎片化的,[1]不能超越知觉相似性,因此将外在的教学输入视为理所当然的弥补途径。[2]建构主义学者认为,儿童能以自身经验为基础构建对自身和客观世界的认知,在与环境的互动中加工外部信息,理解个体和社会生活。这些经验是儿童个体内部对日常生活的直接反馈,每个儿童都可能根据经验和推理产生自己独特而持久的理论,这些理论与科学理论仍有差距,被称为“朴素理论”(Naive theory)。

朴素理论是在从理论角度对儿童概念发展研究的重新解释,它的提出是对维果茨基日常概念—科学概念的一种延续和挑战。“Naive”源自法语,具有“原始的、无经验”之意,朴素理论也被认为是人们在接受正规教育前,包括家庭、学校教育和社会文化传播等影响前存在的对某一领域的直觉性的初原认知。人们接受学校教育后概念可能向科學化转变,因此朴素理论更多存在于年幼儿童中。[3]斯劳特(Slaughtert)和戈普尼克(Gopnik)(1996)指出,朴素或直觉理论是一系列内部相互关联的概念体系,个体能依据这一体系对某一特定领域的经验进行预测和解释。[4]威尔曼(Wellman)和格曼(Gelman)(1998)将朴素理论定义为人们对某一组信息、事物、现象等的日常理解,[5]虽然它与“日常概念”有意义上的相似,但朴素理论超越了概念层级而具备理论的性质、功能和发展路径。理论派学者认为从这三方面看,朴素理论与科学理论有相同之处,只是朴素理论还欠缺科学性。概念可能是零散的,而理论包含了一组关于某一领域实体及这些实体间关系的概念,具有内聚性、连贯性和解释性,能够回答“为什么”的问题。[6]拥有理论的儿童能够在不同领域间做出本体区分,依据朴素理论进行预测和解释,对某一现象的判断超越随机水平而表现总是对或总是错的稳定一致性,则说明儿童形成了理论。[7]可以说朴素理论是对松散概念的联合,[8]是对某领域内特定概念是什么和为什么的直觉性解释及对该领域其他实体的推理。朴素理论说明儿童对世界并非完全无知,其在某些领域内可以将零散经验整合、迁移或建构为有逻辑的稳定的概念体系。研究儿童朴素理论形成和发展重构了传统的儿童观,对21世纪人才培养有重要价值。

朴素理论是儿童掌握科学概念的基础,[9]与知识领域特殊性有关。[10]格曼(Gelman)和威尔曼(Wellman)(1992)确定判定朴素理论存在的标准为:(1)能够运用该领域知识区分生物与非生物;(2)能对该领域的现象进行非意图的因果解释;(3)因果解释和推理具有内在一致性和稳定性。[11]幼儿能形成各种科学领域的朴素理论,如朴素医学、朴素经济学、朴素天文学、朴素生物学等。[12]朴素物理学、朴素心理学、朴素生物学是学前儿童理论中最核心的领域。[13]学前儿童的朴素生物学理论指6岁前儿童对生物世界进行分类和推理的认知。[14]然而皮亚杰(Piaget)(1929)认为11岁前儿童在某些概念上对生物与非生物的界定模糊,或倾向于用心理或物理特征解释生物现象。[15]理查兹(Richards)和西格勒(Siegler)(1986)发现超过半数的4.5岁至7岁儿童还不能掌握“生物群”概念,无法将植物归为生物,只运用动物特征而非生物共同特征判断目标是否有生命。[16]目前关于学前儿童是否具备朴素生物学理论仍有争议。

19世纪80年代,许多学者开始关注幼儿对“活的”[17]“遗传”“自愈”“繁殖”“生长”“疾病”[18][19]“死亡”等生命现象的朴素认知,但对繁殖概念的研究较少。这可能是由于繁殖过程不易观察,且不同物种的繁殖表现不尽相同,儿童对不同生物、不同生物特征的理解水平也有差异。在现实教育情境中,儿童关于繁殖确有“迷思概念”(misunderstanding),例如将出生(birth)视为魔法、[20]上帝的恩赐等。[21]这些非生物学归因致使学者难以判断学前儿童是否理解所有生物种类的繁殖。以繁殖为例探索儿童对复杂现象的理论状态有助于了解儿童的认知规律,透析儿童理论形成与转变的动态,寻找教学契机。因此本研究将探究3~5岁儿童认识生物繁殖的机制及其关于生物繁殖的朴素理论的特征。

“繁殖”(reproduction)是生命科学领域的核心概念之一,指生物体生长成熟后,用一定的方式产生与自己相似的幼体,增加有机体个体数量和保障物种延续的生物学过程,是生物的一种基本生命现象。[22]繁殖的结果体现了遗传(inheritance),即生物把基本的构造和形状传给子代。[23]对繁殖的认知应包括亲代繁殖子代的过程和子代遗传亲代特征的结果。早期部分研究表明学前儿童不能依据繁殖区分植物与非生物,儿童入学后才可能形成关于繁殖的朴素生物学理论。Carey(1985)认为学前儿童不能认识到有孩子是所有生物的特性,较难依据繁殖将植物与动物归为一类。[24]Stavy和Wax(1989)也发现11岁前儿童无法将繁殖特性归于植物。[25]但近年的研究表明,接触一定的植物繁殖过程知识能有效改善5、6岁儿童对植物繁殖的认知。[26][27]

儿童对生物繁殖的因果解释有主观性。皮亚杰(1921)将幼儿对婴儿来源的认知过程分为先人为阶段(pre?artificialistic)、人为阶段(artificialistic)、自然阶段(naturalistic),学前儿童处于第一阶段。Bernstein、Cowan(1975)延引皮亚杰的实验进一步发现3~4岁的幼儿将人的繁殖视为本就存在的胎儿的转移,[28]Kreitler (1966)指出4~5岁的以色列儿童认为母亲腹中的胎儿来源于食物。[29]郑洁发现我国幼儿5岁以后可逐步理解繁殖主体、繁殖必要条件、繁殖结果和多次繁殖4个相关概念。[30]早期研究认为学前儿童不能理解植物的繁殖,但近期国内研究表明儿童虽不能意识到“种子来源于植物”,但可以理解“植物来源于种子”。[31]这说明儿童能否对植物繁殖做出非意图解释是判断朴素生物学理论是否形成的重要标志,受此引导,近20年来学者更加关注儿童朴素理论中的因果解释机制,理解儿童新概念如何形成。繁殖方面,幼儿运用较多的解释机制是本质论(essentialism)(繁殖是由物质本身决定)和环境论(繁殖由周围环境决定)。[32]日本学者还提出儿童理解生物概念时常用活力论解释(vitalistic causality),[33]即生物系统内部由另一套仅用于生物种类的定律管辖,通过非特定的物质、能量或信息维持生命健康,例如将繁殖视为母亲食用食物的结果。Bascandziev(2018)认为活力论的习得相当困难,儿童至少需要5年才能完全发展出理解生物世界的活力理论,[34]进一步暗示5岁可能是儿童理解繁殖的关键期。

以往研究多采用皮亚杰临床访谈和测验法探究儿童对生物概念的朴素理论发展,鄢超云以作品分析和情境访谈法研究了儿童对“力与运动”的朴素物理理论。测验是研究儿童理解遗传的典型方法。遗传体现了繁殖结果,目前相关研究主要关注遗传方式、[35]种族遗传和发展潜能预测三方面。[36][37]较经典的是Springer等人的心脏情景研究、[38]Johnson和Solomon的交换抚养任务(Switched?at?birth task)[39]以及Gelman的植物情境测验。[40]这些测验均是请儿童根据故事情节判断生物遗传。

目前,有关繁殖朴素理论的研究较少,既有代表性研究大多产生于西方且时间久远,在内容上多独立研究儿童对动物或植物繁殖的理解,鲜有研究系统地探讨、比较不同年龄、性别儿童对不同生物物种繁殖的认知,较少分析学前儿童对不同物种繁殖的因果解释与预测机制。[41]在研究方法上一些指导语暗示性较强,直接用“生”则排除了植物繁殖的可能。本研究借鉴Inagaki和Hatano(1996)用同类动植物数量增加解释繁殖概念的方式:“松鼠或鳄鱼通过生小松鼠宝宝(have babies)或下蛋(lay eggs) 可以渐渐变得更多,你觉得郁金香或松树(椅子或电话)能像它们这样吗?”[42]这种方式能够较全面地指代所有生物的繁殖。本研究将遗传纳入测验,从学前儿童对物体繁殖的区分、繁殖过程和结果的解释、预测能力上概括儿童繁殖朴素理论的特征;此外,通过访谈分析儿童的因果解释机制,揭示儿童理论形成过程及影响理论形成的潜在外因。

二、研究方法与程序

(一)研究对象

本研究采用分层抽样法选取W市某两所省级示范幼儿园48名3~5岁儿童参与测验。鉴于3岁以下儿童语言表义性较差,6岁儿童已接受过正式的科学教育,研究选取3~5岁儿童更能发现其“迷思概念”,[43]并可以涵盖儿童概念转变的最低和最高水平;4岁儿童初步具备有效应对刺激的意愿和能力,[44]能为反映学前儿童概念发展趋势提供有效语料。研究最终排除无效样本,保持3岁、4岁、5岁三组幼儿性别比平衡,得到各年龄组儿童16名参与测验,并控制每组被试的民族、语种和家庭社会经济地位趋同,儿童均无视听觉和语言障碍。

(二)研究方法

本研究采用混合研究范式,以横断面数据比较不同年龄段儿童对繁殖的判斷、解释和预测,概括3~5岁儿童的朴素生物学理论发展趋势。鉴于自我汇报对学前儿童语言发展要求较高,生物繁殖又难以绘画表征动态,本研究采用鄢超云的情景访谈法,结合图片创设故事,通过谈话收集3~5岁儿童在不同任务中的反馈,以测查儿童的理论发展水平;根据因果解释理论将访谈中儿童对繁殖预测的解释编码分类,纵向分析学前儿童的解释机制。本研究还通过访谈了解儿童习得概念的途径,在社会建构视角下分析了影响儿童理论发展的因素。

(三)研究程序

测验前一个月研究者与幼儿建立了稳定联系,以减少因幼儿的陌生和恐惧可能造成的结果偏差,并在幼儿熟悉、安静的睡房对其进行一对一正式测验。

第一阶段为预测阶段,主试将3张大小一致的刺激物图片(“乌龟”“路灯”和“不知名植物”)依次呈现给幼儿并说:“狗可以生小狗,慢慢变得有很多狗,母鸡可以下蛋,慢慢变得有很多鸡,它也能这样吗?”如果幼儿不回答,则问“你知道这是什么东西吗?”,如果幼儿回答“可以”或“不可以”,则追问 “为什么?”。预测可以帮助幼儿理解主试的语言和意图,熟悉测验流程。测验平衡了刺激物呈现顺序。

实验前研究者选取20张备选卡片,额外邀请其他园各年龄幼儿5人(N=15)依次识认,卡片包含经特意挑选的少见动植物和难辨别的非生物,识认完的幼儿不与待识认的幼儿接触。参照张丽锦、方富熹和马磊在图片熟悉度判定中设置的80%识认正确率标准,[45][46]本研究中规定:若某刺激物识认错误的幼儿不超过13名且为降低猜测可能,其余幼儿在5秒内能说出物品名称或曾见过的场景,则将此内容划归为幼儿熟悉事物;若某一卡片能正确识认的幼儿不超过13名,则将此卡片对应内容划归为不熟悉一类。本研究限制了时间并减少了幼儿间的接触来从一定程度上控制偶然因素,所有图片均采用实物照片,最终确定10种刺激物(见表1)。其中,生物分为人、动物、植物,非生物分为人造物和自然物。每类生物与非生物在熟悉度上数量比一致,以平衡刺激种类差异。

1. 分类任务。

正式测验阶段,主试先请幼儿依据“能否繁殖”对10张图片进行分类,用“把你认为能产生和自己一样东西的卡片放到这个篮子里,不能的放在那个篮子里”,以检验幼儿“本体区分”能力。

2. 解释任务。

主试随机挑选已归类好的图片提问“为什么你认为它可以/不可以产生更多和自己一样的东西呢?”,同时让幼儿对熟悉的植物进行种子—繁殖物的“图片选择”任务。植物繁殖包括有性繁殖和无性繁殖,[47]本研究选取符合幼儿认知水平的有性繁殖设计任务,种子是有性繁殖的标志,被子植物有果实,种子在果实中,裸子植物没有果实构造,种子暴露在外。[48][49]本实验选取苹果代表果实植物,玫瑰花代表非果实植物。

3. 预测任务。

主试讲述交换抚养和混合种植的故事,请幼儿选择生物遗传结果的图片并追问预测依据,将其解释依据因果解释机制分类。

4. 计分。

分类和解释任务的计分规则参照既有研究的标准[50]:正确划归生物与非生物(熟悉和不熟悉)且解释正确计1分,归类不正确直接0分。在植物领域,参照张丽锦、方富熹制定的标准[51]:分类任务中只归类正确但不能从生物学角度或没提及种子概念的解释只计分类正确0.5分,如幼儿提及“不能动”“直接从水里长出来”;解释任务中幼儿能理解植物由亲本种子繁殖、种子来源于亲本植物的各计0.5分,每题共1分。例如儿童根据种子选择正确植物并解释正确计0.5分,错误计0分;根据植物正确选择对应种子并解释正确计0.5分,否则计0分,每种植物共计1分。故分类和解释中,人领域满分4分,其他领域满分均为2分。

预测任务包含交换抚养和混合种植情境,由主试分别提问:“爱生气的尖脸父母的孩子交给温柔的方脸父母抚养,孩子长大后像谁?脾气像谁?”“小鸡由鹅妈妈抚养,小鸡的叫声和饮食习惯和谁一样?走路和谁一样?”“玉米和小麦种在一片土里,玉米种子长出来是玉米还是小麦?小麦呢?”幼儿能正确预测生物的繁殖结果计1分,解释正确另计1分,每题两个设问,共4分。对儿童在三种测验任务的得分进行内部信度检验,得到Cronbachα系数分别为0.689、0.756、0.676,测验整体Cronbachα系数为0.893,表明本测验中的计分具有高信度。随机抽取各年龄组1/2的被试进行评分者一致性检验,由两名学前教育研究生完成计分,区分、解释和预测任务的评分者一致性分别为100%、93.75%、87.5%。测验过程全程录音。

三、研究结果与分析

基于建构主义理论,本研究对儿童的区分能力、因果解释能力进行了3年龄(3、4、5岁)× 2性别(男、女)×2熟悉程度(熟悉、不熟悉)×3任务领域(人、植物、动物)的混合设计,以任务领域和刺激物熟悉程度作为重复测量变量。

(一)3~5岁儿童依据繁殖区分生物与非生物

1. 幼儿对物体繁殖性的判断。

測验以“它像狗和鸡一样能产生更多一样的”表述繁殖概念,引导幼儿区分生物与非生物,检测幼儿判断物体繁殖性的能力。

多元方差分析表明,儿童区分能力年龄的主效应显著,F(2,42)=14.28,P=0<0.001,η2=0.41, 性别的主效应不显著F(1,42 )=3.44,P=0.07>0.01,η2=0.08,年龄与性别的交互效应不显著,F(2,42)=1.01,P=3.37>0.05,η2=0.05。年龄间的事后检验(Bonferroni)显示3岁儿童对生物与非生物繁殖性判断的成绩最低,4岁与5岁年龄组之间没有显著差异(P>0.01)。不同年龄儿童对生物与非生物繁殖性判断得分见图1。

图1表明,3~5岁儿童依据繁殖区分生物与非生物的能力有随着年龄增长的趋势。儿童对物种繁殖性判断的得分在3岁到4岁快速提升,4岁后发展平稳,5岁接近满分,能够较好依据“繁殖”区分生物与非生物。儿童对非生物繁殖性的判断基本优于对生物繁殖性的判断。

任务领域的主效应不显著,F(3,99.94)=1.82,P=0.16>0.05,η2=0.04,刺激物熟悉度的主效应显著,F(1,42)=5.33,P=0.026<0.05,η2=0.11,儿童对熟悉物体繁殖性判断优于不熟悉物体。任务领域与年龄的交互作用不显著,F(6,199.88)=1.03,P=0.41>0.05,η2=0.05,刺激物熟悉度和年龄的交互作用不显著,F(2,84)=0.77,P=0.47>0.05,η2=0.04。任务领域和熟悉度的交互作用不显著,F(2.62,109.93)=1.66,P=0.18>0.05,η2=0.04,任务领域与儿童性别的交互作用显著,F(2.38,99.94)=2.94,P=0.04<0.05,η2=0.07。植物繁殖性判断中,性别简单效应显著,男生判断成绩显著高于女生F(1,42)=6.53,P=0.014<0.05,其他领域没有性别差异。女生判断成绩中,任务领域的简单效应显著,女生对人繁殖性判断成绩显著高于动物F(2.38,99.94)=2.92,P=0.046<0.05,男生各领域判断均无差异。

以上结果表明,幼儿对生物与非生物能否繁殖的朴素认知主要受到自身年龄和经验熟悉度的影响。认识植物繁殖性及其生物类属关系是幼儿形成生物繁殖的朴素概念的困难之一。

2. 幼儿对植物繁殖过程的片面理解。

基于儿童对植物繁殖认知薄弱的现实,本研究选取苹果和玫瑰花两种刺激物向幼儿提问“它最开始是怎么来的,请你在四个图片中(种子、带有苹果叶或玫瑰花叶的土壤、农民、空白土壤)选择一个”以检测儿童对“植物来源于亲本种子”的认知情况(见表2)。卡方检验表明,超过80%的4岁幼儿已能正确判断刺激物的来源,4、5岁组幼儿的正确率持平。

3~5岁幼儿对不同种类的植物繁殖认知度不同(见表3)。对苹果来源判断正、误的儿童人数有显著差异(χ2=8.727,df=2,P=0.028<0.05),对玫瑰来源判断正、误的人数没有显著差异(χ2=0.3,df=2,P=0.861>0.05)。此外,3岁与4岁、3岁与5岁儿童对苹果来源判断有显著差异(P<0.05)。幼儿对玫瑰来源的认知没有显著的年龄差异。

为检验儿童能否从亲代繁殖和子代来源两个维度正确理解植物的繁殖,研究继续测查儿童对植物种子来源的判断(见表4)。卡方检验表明,3~5岁幼儿正确判断苹果种子和玫瑰种子来源的比例随年龄增长而上升。4岁儿童已能正确判断果实与非果实植物种子的来源,5岁儿童正确判断两类植物种子来源的人数更多。

3~5岁幼儿对果实与非果实植物种子来源的认知度不同。幼儿对果实植物种子来源的认知年龄差异相较于非果实植物种子来源更明显(χ2苹果=11.200,df=2,P=0.004<0.05;χ2玫瑰=3.556,df=2,P=0.169>0.05)(见表5)。

3~5岁儿童对植物繁殖关系的判断正确率性别差异不显著(χ2苹果=2.209,df=1,P=0.331>0.05;χ2玫瑰=2.831,df=1,P=0.243>0.05)。男生和女生均能正确判断果实和非果实植物的来源(见表6),且男生对果实植物种子来源的判断正确率较非果实植物更显著,女生对两类植物种子来源判断的正确率均不显著(P>0.05)(见表7)。

玫瑰花是儿童相对不熟悉的植物,且非果实类植物的种子不易于观察。研究将对果实类植物繁殖判断的测验置于非果实类植物前,发现4岁后幼儿能根据“苹果来源”和“苹果种子来源”正确认识玫瑰繁殖。为避免选择的偶然性,研究以访谈呈现儿童对科学现象的解释。

(二)3~5岁儿童对生物繁殖的因果解释

1. 幼儿对生物繁殖的解释水平。

判断儿童是否理解生物繁殖的标准是其回答是否遵循理论“一致性” 原则,使用生物领域知识解释生物繁殖现象。先验研究表明认识植物繁殖是判断幼儿理解生物繁殖的关键。皮亚杰在研究儿童对“植物(树)来源”认知的研究中将儿童的解释分为7、8岁前人为主义(integral artificialism)阶段;7、8岁至10岁左右混合人为主义阶段(mixture of artificialism)阶段;11~12岁后本质解释(natural explanation)阶段。儿童在本质解释阶段才能理解植物来源于种子,种子来源于树的循环生长(circulated growth)过程。[52]张丽锦、方富熹依据儿童对亲代繁殖、子代来源的理解将儿童对植物繁殖的朴素认知划分为完全不理解、部分理解、朴素理解3个水平。[53]亚里士多德认为人类主要从演绎和归纳两个方面思考。本研究整合3~5岁儿童对物体能否繁殖的解释,发现儿童对繁殖的因果解释也符合演繹和归纳的路线。研究根据解释是否体现“一致性”,参照前人的编码方案,结合专家咨询结果将儿童对繁殖的因果解释划分为4个水平(见表8)。

处于水平2 的幼儿能直接从种类(category)上进行宏观的归纳证明,而水平3的幼儿通过陈述繁殖细节进行微观的演绎分析,两种情况下幼儿运用的解释方法不同,不存在高低差别。但处于水平3的幼儿能使用繁殖重要下位概念进行逻辑分析或已掌握生物领域的更核心概念;而处于水平2的幼儿还存在对某些生物种类繁殖能力的误判,且在水平2的幼儿也有随机猜想的可能,并未实质理解生物繁殖。“不完全理解”是水平2向水平4的过渡,例如有3岁幼儿能解释繁殖的卵/蛋生和胎生不同方式,但尚不能一一对应到正确物种。

3岁幼儿对繁殖的因果解释的平均水平在水平1,达到水平3的5岁幼儿多于4岁幼儿。3岁幼儿尚不能完全理解物体的繁殖性,4岁和5岁幼儿因果解释达到水平4的人数比例相同(见表9)。3岁幼儿的因果解释不具备一致性,习惯从物理特征如“体积”“颜色”,物理功能如“发电”“动”,心理偏好如“喜欢”“不想”解释繁殖。5岁幼儿能够从物体种类或有关繁殖下位概念(如器官)解释熟悉物体的繁殖性,但难以从这两方面正确解释不熟悉物体的繁殖性。

3~5岁幼儿对繁殖的因果解释水平大部分处于水平3(45.8%),较少儿童能够到达水平4(8.3%)。面对熟悉物体,只有10.4%的幼儿能够直接从种类判断并解释其繁殖性,大部分幼儿使用相关概念详细解释了繁殖过程(见表9)。

2. 幼儿解释生物繁殖的个体差异。

在儿童因果解释能力上,年龄的主效应显著,F(2,45)=20.84,P=0<0.001,η2=0.50,性别的主效应不显著,F(1,45)=1.54,P=0.22>0.001,η2=0.04,年龄与性别的交互作用不显著,F(2,45)=0.15,P=0.86>0.05,η2=0.01。

任务领域的主效应显著F(3,45)=24.9,P=0<0.001,η2=0.37,熟悉度的主效应显著,F(1,45)=6.46,P=0.015<0.05,η2=0.13,任务领域和年龄的交互作用不显著,F(6,45)=2.31,P=0.052>0.05,η2=0.10,任务领域和性别的交互作用显著,F(4,45)=3.37,P=0.03<0.05,η2=0.07。只有动物领域的解释性别简单效应显著,男生的动物繁殖解释显著优于女生F(1,45)=6.53,P=0.014<0.05;女生的解释任务领域的简单效应显著F(1,45)=2.92,P=0.046<0.05。熟悉度与年龄的交互作用不显著,F(2,45)=0.11,P=0.89>0.05,η2=0.01,熟悉度与性别的交互作用亦不显著,F(1,45)=2.38,P=0.13>0.05,η2=0.05。

任务领域与熟悉度的交互作用显著,F(3,45)=9.32,P=0<0.001,η2=0.18,在不同熟悉度下任务领域简单效应显著,F熟悉(3,45)=11.22,P=0<0.05,η2=0.46,F不熟悉(3,45)=32.28,P=0<0.05,η2=0.71。无论熟悉与否,儿童解释植物繁殖的水平显著低于其他生物(P<0.05),与非生物没有差异(P>0.05)。儿童对动物繁殖性的解释没有熟悉度差异P>0.05,其他领域熟悉度简单效应显著,F植物(3,45)=25.58,P=0<0.05,F人(3.45)=8.62,P=0.005<0.05,F非生物(3.45)=5.67,P=0.02<0.05,幼儿总体上更易解释熟悉物体的繁殖性。这说明3~5岁儿童尚不能理解所有生物能繁殖而非生物不能,幼儿知道熟悉物体能否繁殖,理解植物繁殖对儿童最难。事后检验发现,3岁组儿童对繁殖属性的解释显著低于4岁组与5岁组,4、5岁组儿童的解释没有差异。幼儿对人、动物繁殖解释的平均得分随年龄增长而提高。

反例引起的认知冲突对幼儿朴素理论的转变至关重要,当主试依次呈现幼儿判断错误的案例及其反例(如,若水獭不能繁殖,但水獭也是动物)时,儿童对前者的判断和解释就会出现动摇。但是幼儿概念的转变过程相当漫长,即使经过反例刺激也不能保证迷思概念可以得到纠正,先在概念在儿童认知世界中根深蒂固。[54]解释任务中仍有部分幼儿虽然十分清楚种子繁殖出苹果,但在解释菖蒲的繁殖现象时并未提及种子的作用,可以推测反例对儿童概念的转变作用在非熟悉领域受限。

(三) 幼儿预测物体繁殖的能力

繁殖中生物将基本构造和形状传给子代,产生相似幼体的过程就是遗传(inheritance)现象。[55]幼儿预测繁殖后的外貌、心理特征实则反映了其对遗传的理解。本研究参照前人关于生物遗传的情景问题设置了人、动物、植物交换抚养和混合种植的情境任务,以幼儿对不同生物遗传的判断反映幼儿对生物繁殖结果的预测。

3岁幼儿的预测得分最低,对各领域生物预测的差异最大,5岁幼儿对各类生物的预测表现最好,4岁幼儿预测成绩集中趋势好,说明4岁组幼儿预测水平较为平均,个体差异小。各年龄段幼儿在每组的预测成绩均超过基本水平(1分),3~5岁幼儿的预测能力水平较高,但尚不能形成遗传仅限于生物领域的概念。3~5岁幼儿对动物繁殖结果的预测表现最好(M=3.625, SD=1.092),对人繁殖后的心理特征预测最差(M=1.399,SD=0.375),其认为人的心理特征认识能够遗传。

为降低幼儿在繁殖预测中选择图片的随机性,本研究继续追问了幼儿做此预测的原因以探查儿童如何理解影响繁殖的因素。幼儿对生命现象的解释方式主要包括活力论、本质论、环境论、行为论和目的论,这些解释机制相辅相成。[56]本研究仅统计能够解释原因的幼儿数量,发现幼儿解释生物繁殖时主要使用本质论和环境论,部分幼儿虽能正确判断繁殖结果,但不能从生物学上解释原因。坚持本质论的幼儿意识到事物本质决定了事物的种类,不因外表和环境改变,生物繁殖的结果由事物内在属性决定。他们认为鸡蛋孵出来的是鸡,鸡的习性不会像鹅;小麦的种子不会长出玉米。持环境论的幼儿认为事物特征取决于生存的环境,生物的繁殖与遗传是外部环境作用的结果。他们认为鸡与鹅待久了叫声和饮食习惯都像鹅,和小麦种子种在一起的玉米种子可以长出小麦。

生物遗传由基因决定,生物性特征可以遗传,但生物的心理和社会特征由后天塑造。所以人和动物的外貌、行为特征、种子繁殖出的植物取决于生物的本质,在预测人繁殖后是否会遗传心理特征时,环境论的解释更加科学。

随着年龄增长,儿童能够愈发明确从某一理论出发解释繁殖结果。排除没有给出明确解释的儿童人数,本研究中3岁幼儿在预测植物、动物和人的生物性特征时已经能从本质论上选择,但3~5岁幼儿还不能从环境论上解释人繁殖后的心理特征,幼儿对植物繁殖预测的解释偏差最大。近年来我国学者发现大部分4~5岁幼儿预测和解释植物繁殖时倾向于使用环境论,认为不同种子在一起种植会长出其他植物,[56]蒲公英种子落在玫瑰花丛中开的花像玫瑰,[57]与本研究结论不同。尽管仍有部分3岁幼儿从环境论出发预测植物繁殖,但4~5岁幼儿大多预测种子繁殖时不受环境影响,从本质论上正确预测混合种植的种子的繁殖植物。各年龄段幼儿对人、植物、动物三类生物繁殖预测的解释情况见表11、12。

四、结论与讨论

本研究以混合研究方法测查了3~5岁学前儿童对繁殖的朴素理论发展特征,分析了影响儿童繁殖朴素生物学理论形成的瓶颈和内外部因素,较系统地探析了不同年龄段儿童对植物繁殖的解释,以及对生物繁殖的解释机制和预测。

(一)年龄成熟与幼儿繁殖概念的朴素认知

幼儿概念发展有自然成熟的成分,新近实验表明年龄对儿童本体区分能力效应显著,5岁出现朴素生物理论的雏形。[58]本研究证实了儿童对繁殖概念的朴素认知遵循年龄发展规律,但从区分、解释和预测三方面揭示出儿童对繁殖的认知在3~4岁快速向理论化发展,朴素理論的萌发提前至4岁,4~5岁为平稳期,5岁基本形成。

本研究中3岁组儿童尚无法将繁殖属性归为所有生物,4岁开始幼儿对人、动物繁殖的判断和解释趋于合理,能根据繁殖区分植物与非生物,从生物领域解释植物的繁殖,但无法正确判断测验中所有植物是否有种子;5岁儿童不仅能正确区分生物与非生物,也能理解植物—种子和种子—植物间的循环繁殖。在对繁殖的本质归因上,当两种同类生物一起时,4~5岁儿童不会混淆两者种族关系,能根据生物本质推理繁殖结果,这与早期国内研究结论不同,与近年国内研究结论也不同。[59][60]Gelman(1991)和Johnson(1997)的早期研究发现儿童区分生物内在本质与外在表象、理解种族与植物繁殖间的关系需要到5岁,[61][62]但本研究发现4岁儿童便可做到。

儿童较晚才掌握对植物繁殖的生物学解释, [63]尽管不能从物种本质直接归纳物体的繁殖性,但本研究发现儿童能尝试从繁殖过程的细节分析出植物繁殖的原因,儿童对植物繁殖的解释遵循:(1)清楚植物繁殖主体(如种子);(2)陈述种子的繁殖、生长过程、繁殖物;(3)得出植物可以繁殖的结论。这符合个体对抽象事物的演绎推理路径,4岁幼儿即能使用内在一致性的机制预测和解释植物繁殖。由此可以确定4岁是儿童繁殖朴素生物理论形成的关键节点,到了5岁其区分、解释和预测的准确性有所提高。皮亚杰指出儿童对特殊领域概念的认知具有年龄阶段性,维果茨基的“概念形成过程”说也认为儿童的科学概念从具体到抽象发展,[64]概念形成是由低到高的复杂活动。[65]儿童的朴素理论具有前科学概念的性质,因此也具备发展性。本研究证明儿童理论发展遵循年龄规律,在4岁后从平稳发展向成熟期过渡,但尚不能确定在5岁已达到成熟,受经验影响朴素生物学理论发展有个体差异。

(二)经验熟悉度与儿童对植物繁殖的朴素认知

新皮亚杰主义认为儿童在某些特殊领域的经验能够突破其认知的年龄限制而获得该领域的概念。本研究证明了领域特殊性知识在儿童认知发展中的作用。

人与动物的繁殖过程相似且易于观察,为儿童所熟悉,而对植物特征认知經验不足,本研究发现幼儿对植物繁殖循环的概念发展最慢,在同种类中依据繁殖区分熟悉生物与非生物相比不熟悉物种正确率更高。这说明儿童在特殊领域的知识经验以及经验丰富性促进朴素概念的发展,经验受限是导致儿童难将生物属性赋予植物的重要原因。这与前人干预研究的结果相同。[66]维果茨基指出科学概念体系建立于个体在社会互动中对外部文化工具的内化,个体“日常概念”是自下而上通过归纳和分类、以语词为中介产生的,而“科学概念”则是自上而下,通过抽象概念同化为具体概念的。[67]本研究中,虽然儿童较少接触非果实植物的繁殖,但4岁儿童在正确判断果实植物的繁殖后也能理解非果实植物繁殖同样受益于种子。这说明儿童对熟悉物的繁殖可能是自下而上产生的日常概念,但当认知陌生领域时能迁移、提取在熟悉领域获得的经验,实现了经验同化。这似乎也暗示儿童的朴素生物学理论有从特殊领域转向一般领域的可能,回应了Solomon对儿童朴素生物理论是否仅是领域特殊性的疑问。[68]测验顺序对儿童理解陌生科学现象的影响在将来也值得讨论。

(三)儿童对“繁殖”区分、解释和预测能力间的发展

德莱弗等人基于大量实证研究提出儿童前概念具有个体层面的不连贯性和不稳定性,依赖一定情境。[69]本研究证实了幼儿区别、解释和预测能力发展进程不同步。3岁幼儿能根据繁殖区分生物与非生物,但较难解释繁殖的原因,或偏向描述物理特征。其可能原因在于提供了备选答案的图片选择任务,降低了儿童用语言表述因果关系的难度。儿童概念从初步的理解到完全精确严密的理解之间存在若干不同的水平层次。[70]2~4岁儿童仅获得了前概念和前关系,因果关系的认知以心理形态隐藏,[71]4岁前尚难以以外显的方式表征。儿童在图片选择任务中会出现更多依赖直觉进行比较判断的随机现象,但其对概念的理解可能仍然模糊。并且本研究选取的非生物刺激较少,可能影响儿童区分能力判断的科学性,后续研究可考虑刺激物数量的平衡。

其次,儿童对物体是否能繁殖的解释缺少内部统一性。3~4岁儿童对人和动物繁殖的解释并不能迁移至植物繁殖;3岁儿童倾向于从物理外观特征解释生物的繁殖现象,较少运用生物学知识。郑洁也揭示了幼儿对繁殖现象判断与解释能力发展的不一致。[72]此外,本研究中儿童的解释多为物理特性的描述,较少出现含“自我中心”成分的情感偏好词语,这回应了学者对儿童朴素生物学理论由“心理理论”转变而来假设的质疑。[73]

儿童对繁殖原因的解释能力与对繁殖结果的预测能力发展也不同步。部分3岁儿童能够解释植物如何遗传,但其在不同植物混合种植的情境下对繁殖结果的预测出错较多。3岁儿童还未形成种族的概念,不能准确理解种子与植物的一一对应关系。有些儿童在预测任务中得分较高,但无法准确解释这种繁殖结果,同样也受预测时的随机选择影响。这说明科学概念的形成除了受自然成熟作用,由日常经验偶然触发的推理和回忆等认知活动也可以促成顿悟,但概念的系统成熟则需要逐步、完整的学习。[74]

这一发现强调了语言在儿童概念发展中的价值。儿童解释所必需的语言是儿童思维活动的外在表征及概念学习的中介,在语词积累、表达上的劣势给年幼儿童的科学认知造成了阻碍。儿童因果解释能力与区分、预测表现的差异可能不代表认知的不平衡,而受语言水平的限制。

(四)社会生活促进儿童对繁殖朴素认知的转变

认知系统模型提出概念的形成和获得是外显学习(explicit learning)和内隐学习(implicit learning)共同作用的结果。[75]除却年龄等内在因素,儿童理论发展也有个体差异,学校教育、成人的回应、网络及文化环境、外在信息源中反例引起的认知冲突等外因造成了理论发展的个体差异。

3岁儿童甚至能说出“生物”术语,并根据事物的共同属性分类。幼儿在回应如何认识繁殖原理时提及家长指导、直接观察、猜测三种途径,而家长指导是主要方式。儿童与成人的有效对话支持儿童的学习和认知发展,[76]教师对幼儿朴素认知的回应策略也会影响幼儿朴素理论的发展。[77]本研究发现接受过繁殖相关教育的幼儿相比未曾学过此类课程的幼儿在区分任务中表现更好,已能用“子宫”“公子细胞”“母细胞”解释繁殖。学校科学课程对儿童有关繁殖核心概念发展的作用得到证实。[78][79]动画情节也能帮助儿童解释繁殖,在科技渗入下,当代幼儿的思维与传统社会的幼儿已有很大不同。[80]教育技术将原本不易观察的繁殖现象以动画等幼儿能理解的形象化方式呈现,弥补了认知局限。本研究中幼儿形成朴素生物学理论的开始时间比20世纪研究确定的时间有所提前,可能是由于受到教育技术对幼儿朴素理论形成的催化。

然而,朴素理论研究历程中国内外研究结论不同,关于儿童是否理解植物繁殖,21世纪前后结论差异较大。朴素理论的研究起于西方,早期研究发现儿童有时将繁殖与上帝的恩赐联系,本研究中没有幼儿出现宗教性质的回答。Rhodes和Gelman强调了文化在儿童概念发展研究中的突出性。[81][82]文化观念会影响儿童繁殖的认知水平,[83]国内学者比较了城乡幼儿对生物繁殖的朴素认知,证明了不同文化背景下幼儿的概念发展确有差异。[84][85]社会文化对儿童理论发展的影响值得深入探究。

五、总结与展望

本研究通过比较横断面数据,分析了3~5岁儿童繁殖朴素生物理论的发展特征及影响因素,发现学前儿童对繁殖的概念认知随年龄增长、经验成熟而提升,4岁是繁殖朴素理论形成的关键节点,并解释和预测了植物繁殖结果和原因是学前儿童发展该朴素生物理论的主要困难。4岁后儿童能从繁殖条件、器官和繁殖方式解释植物繁殖过程,从生物类别确定熟悉生物的繁殖性,预测和解释繁殖结果时坚持本质论。本研究的访谈说明学校和家庭教育、社会文化环境作用不容忽视,未来可继续开展生态影响因素完成纵向研究。

朴素理论是儿童前科学概念形成和发展的先决条件,儿童朴素理论的研究定位影响教育工作者的科学教育观和儿童观。指向核心素养的科学教育应相信“有能力的兒童”观,培养儿童学习的自信与自主能力;成人在教育实践中应丰富儿童日常经验,理解儿童概念发展特征,善用启发提问、反例刺激等形式,以对话支架促进儿童概念转变,以积极包容的态度回应儿童的提问和迷思,激发儿童科学学习的主动性。

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Research of the Development of Naive Biological Theories about “Reproduction” in Children Aged 3~5 Years

LI Lu1, ZHANG Li2, GUO Liping1

(1Faculty of Education, East China Normal University, Shanghai 200062 China; 2School of Education, Central China Normal University, Wuhan 430079 China)

Abstract: “Reproduction” is one of a core concept in the field of life science for preschoolers. Naive biological theory about“reproduction” is childrens informal and naive understanding of the concept of biological reproduction. Based on the hybrid research paradigm, this study designed  typical test tasks to detect childrens ontological differentiation, interpretation and prediction ability about biological reproduction with 48 3~5 years old participants, and further analysised the causal interpretation mechanism of preschoolers for“reproduction” combined with children interview. The study found that the formation of naive biological theory of children is related to their domain familiarity. Compared with animals and humans, childrens cognition of plant reproduction lags behind. 4~5 years old is the key point of childrens growth for the formation of naive biological theory of“reproduction”. The formation and transformation of naive biology theory is the result of both endogenous and exogenous learning. In early childhood education, teachers should provide developmental appropriate scaffolds on the basis of fully understanding the cognitive characteristics of children, so as to improve the quality of preschool science education.

Key words: naive biological theory, reproduction, children, concept development

(責任编辑:刘向辉)

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