儿童科学学习的心理年龄特征研究综述

[摘要] 以皮亚杰的认知发展理论为立论基础，采用文献分析对儿童科学相关实证研究进行分析，旨在剖析儿童( 2～7 岁) 科学学习过程中普遍呈现的心理年龄特征，本研究同时发现儿童科学学习之心理年龄特征存有普遍性、稳定性与共同性。最后依据综合分析的结果及相关实证研究的启示提出教育建议，期能对幼儿教师进行儿童科学教育有所助益。

儿童探索周围环境、认识外在事物的过程，各年龄阶段会表现出共同的特点或相似性，谓之“儿童心理年龄特征”。它所表示的是该年龄阶段儿童心理发展的一般趋势。本文搜集与整理有关的科学实证研究并进行综合分析后，归纳 2～7 岁儿童科学学习的心理年龄特征如下：

Piaget( 1929) 在其专著《儿童的世界概念》中阐释了儿童以个人的想法及经验来解释科学现象，充满着“离奇有趣的失真”( quaintest distortions) ，Piaget称之为“孩童的构想”( the child’s conception) 。儿童的想法中，存在一些与现行科学知识不符的错误，在其科学学习过程充满许多迷思概念( misconception) 。有研究指出，儿童对光学相关概念存在迷思，如把光视为静态的光源。在生物、动物、植物概念及生命概念的研究中也发现，儿童的想法中充满迷思概念，他们认为树木是死的，石头是活的，小孩不是动物，汽车、球、火、云是生物。Was(s 1995) 研究发现 3～7 岁的儿童认为死亡具有可逆性，甚至相信用不同的方法可让死者于死后再度复活。儿童对地球科学的认识存在迷思概念。儿童认为人居住在地球里面或下半球体剖面上，认为地球的圆有如道路之圆弧。( 周淑惠， 2003) Valanides， Gritsi， Kampeza和 Ravanis 对 5～6 岁儿童探讨其对太阳、地球形状概念及日夜成因的了解，发现大部分的儿童对于地球同时自转以及绕着太阳公转感到迷惑。

Piage(t 1971) 认为儿童是主动积极的个体，知识的获得是儿童与环境交互作用的结果，儿童透过感官经验来探索周遭所发生的现象。Nelson 认为儿童的认知过程镶嵌于他们的日常生活情境之中，儿童获得真实世界的知识几乎全来自直接经验，主要来自对自身经验所作的解释，而非来自其他渠道，儿童不间断且非常用心地重组第一手经验与资料。王美芬( 1993) 研究发现儿童对生命现象的解释用语，大都是从经验知觉而来。王美芬在儿童呼吸和消化作用的认知研究中，发现儿童初步接触新刺激时，大都以经验来获得知识。王春奎和钟静的研究发现，儿童对速率概念的判断依据乃植基于生活经验。在对儿童空气概念研究发现，儿童受生活经验与感官知觉的影响甚巨，以其生活中所经验及感觉到的特征与功能来解释空气。( 周淑惠，2003) 由此得知，儿童的心智活动受限于日常的生活经验，他们会将与物体关联的各种关联印象或不同的经验相连结，纵使它们之间并无共同点。

Piaget 认为探索性行为是促进儿童发展的重要因素，并且认为儿童是一位主动的学习者，在知识建构的过程中，他们必须凭借与事物的接触和经验的累积，促进其个人的认知发展，因此他强调“尝试错误”的重要性。在学习的过程中，儿童需要经由不断地探索来累积经验，他们以动作和行动来认识外界的事物，以尝试错误的方式来解决问题，并凭借听、看、触摸来发现结果。李昭贤探究儿童经历“绳子”及“车子轨道”这两个主题课程的想法展现历程，发现儿童喜欢重复操作与练习。

儿童的认知受其所知觉到事物的显著特征所影响，他们的学习以“感知─动作”为主，因此有着知觉导向( perception- oriented) 与随机范畴( random categories) 的特点。儿童经历科学活动的过程，易受知觉主导的思维及直觉判断所影响，并以所看到现象的变化进行判断。( 李昭贤，2004) 儿童对事物进行相似性的分类，倾向于以单一的知觉属性来分类，缺乏以事物的特性进行归类的能力。此外，儿童也会根据一时的主观知觉或随外在的刺激而形成“不稳固的心象”(unstable image)，当知觉改变或活动不同时，形成的心象就不同。Piaget 和 Inhelder(2000) 发现 2～6 岁儿童的思考集中于知觉和物体形态方面，儿童使用更多的视觉去感知、判断物体的形体，其分类的操作主要以知觉对物体进行排列或分堆。在对儿童热概念的研究中，发现儿童对热的认知多受感官知觉的影响，把热看成一种物质，联想到热的情境与感觉。( 周淑惠， 2003)

集中的思考( centered thinking) 、单向与静态的思考( one- way and static think) 是儿童认知特点之一，儿童往往以单一维度来观察事物，他们会将注意力集中于事物较明显的特征上，往往无法同时注意到事物的全面或不同维度之间的关系。例如： Piage(t 1970) 利用物体之间追赶的实验来了解儿童对运动和速度概念的理解，发现儿童判断物体运动快慢的依据，乃是以物体在运动中的超越现象进行判断，亦即取决于物体在空间位置的前后关系。儿童以所看到现象的变化来进行判断，只注意到事物最终的静止状态，忽略导致此状态的改变过程。( 王春奎、钟静， 2004；李昭贤， 2004) 受集中注意的影响，儿童在对物体进行属性归类时，缺乏顾及部分与全体的关系。( Piaget & Inhelder， 2000)

前运算阶段儿童缺乏清晰的推理能力，其思考缺乏系统且不合逻辑，他们往往快速的回答所面临的问题，以致于常造成错误判断。研究发现， 2～7 岁的儿童常以单一维度进行分类，例如以图形进行分类，( Piaget & Inhelder， 2000) 且当其面临科学问题的解决时，大多用一项以上标准来判断类别，标准经常更动，逻辑不一致，内容也不完备。周淑惠( 2003) 研究发现，儿童并没有固定判断生物类别的属性标准。当儿童面临与生命有关的问题时，常以用途、存在、移动、活动来回答问题，判断事物没有一定的标准，此外也会运用各种理由来支持自己的说法。Inagaki 和 Hatano 对 4～5 岁儿童进行动植物共同性的认识研究中，发现儿童会提出多项与成长有关的现象来支持自己的答案。

自我中心( egocentricity) 是前运算阶段儿童的特点，儿童以自己的观点来理解别人的想法，以自己的视角来认识世界。Piage(t 1929) 的研究发现，儿童认为月亮跟随人们散步，是因为月亮想听人们说话。“三山问题”( tree mountains problem) 的实验中，儿童不能从玩偶的角度正确选取图画，因为他们无法理解玩偶观察的角度与自己不相同。儿童常以为别人也使用着自己的观点，甚而无法思考别人的相异看法，虽然近来学者也进行相关研究来证实儿童知觉上的观点采择( perspective taking) 能力比 Piaget 所说的提早些，但 Piaget 仍然正确的说明儿童常因为需要依赖自己的观点，以致无法进行正确的判断。Szendre( 1996) 的研究发现儿童对事物的解释存在主观的看法，他们认为自己的主观描述合理且会以各种理由合理化自己的说法。

儿童科学学习的过程中，伴有明显的泛灵表现( animism) ，儿童易将无生命物体视为有生命且赋予栩栩如生的特质，或以带有浓厚的拟人化色彩来解释生命相关概念。Piaget (1929) 在儿童生命概念的研究中，发现 4～7 岁的儿童认为对人类产生影响、会移动或有用处的东西都是有生命的物体； 6～7 岁的儿童则把能移动视为生命的象征。周淑惠( 2003)研究指出，儿童的泛灵论似乎没有 Piaget 所指的那么普遍， Gelman 和 Gottfried( 1996) 的研究亦发现， 3岁的儿童不会对所有无生命物体赋予生命或意识的倾向，他们知道会移动的机器人没有生命。但相关研究仍显示儿童科学学习的过程表现出明显的拟人化判断和拟人化语言。例如： Dolgin 和 Behrend( 1984) 研究发现，大部分 3～5 岁的儿童会把洋娃娃归类为有生命物；对于不熟悉且明显会动的物体，容易被儿童认为有生命。此外，儿童善用拟人化的语言表达自己的看法，同时也会通过“比喻”的方式来作为解决问题的方法。( 李昭贤， 2004)

预设因果或横跨式推理 ( pre - causal or transductive reasoning) 的特点，导致儿童科学学习的过程出现许多错误的认识。儿童对于结果的判断，容易受事物的外部特征影响而做出错误的判断。由于儿童尚无法理解到事物的变换性与因果关系，以致于当两件事同时发生时，儿童会将两件事并置，使其从特例推理特例。例如：树叶掉落是因为风吹；月亮出来是因为太阳下山。儿童这种特殊至特殊的推理方式，既缺乏逻辑性，亦无法说明事物间的相互关系。Or- Bach 用问卷评估儿童对人及动物死亡的观念，发现 7 岁以下的儿童难以理解死亡的因果关系，虽然儿童能了解人高龄死亡的事实，但却难把高龄的观念应用在动物身上。施燕( 2004) 指出， 4～5 岁的儿童普遍能直接感知自然现象，并理解科学现象的表面和简单的因果关系，例如：如果不浇水，花就会死掉，但是仍然难以理解科学现象中内在和隐蔽的因果关系。

有研究发现，儿童能以自身的能力解决初级和简单的问题，( 李昭贤， 2004) 儿童在解决问题的过程中，会依问题的焦点及条件不同，而呈现不同解决问题的风貌。Inhelder 和 Piaget 对儿童进行平衡杆的研究，该研究是在天平的两臂放置等重的砝码，但是砝码摆设的位置不同，因而使天平失去平衡，接着要求儿童调整砝码使天平保持平衡。结果发现， 5～6 岁的儿童会开始在天平的两臂添加砝码来使天平维持平衡。Szendre( 1996) 以有生命物和无生命物对 3～5 岁的儿童进行研究，发现 3 岁的儿童能分辨物体是否有动物属性，很多心理和生物的属性不会被归入无生物。 Inagaki 和 Hatano(1996) 的研究发现， 5 岁之前的儿童能以“生长”的属性区别动植物和无生物。此外， 5 岁的儿童在接受有关生物特征的说明之后，可以把这些特征应用到动物和植物界，而不会应用到无生物界。

影响儿童科学概念形成的因素众多，包括儿童自身认知水平的限制，媒体、教材、绘本、童话故事或成人不当的指导或错误观念，这些会造成儿童迷思概念的形成。应提供给儿童正确的科学学习渠道，并适宜的引导儿童正确的认识科学，通过做中学、学中思让儿童来正确理解科学，减少迷思概念对其往后科学学习的影响。

儿童凭借与环境的互动，通过适应、组织、同化与调适等过程主动建构新知识。儿童在生活中增长经验与知识，他们对于周遭事物的探索及解释与其生活经验有关，故生活经验往往成为其解决问题所采用的策略。基于此，科学活动的设计应选择与儿童生活经验相关且熟悉的主题；科学活动的实施应以儿童的生活经验为前导来展开相关的学习。另外，教学中除了重视幼儿动手操作的实际经验外，亦应重视教师在儿童科学学习过程的影响及支持作用。

了解儿童的认知发展特点及科学学习所表现的心理特征，是有效进行科学教育的第一步，它有助于教师设计适宜儿童学习的课程内容以及采取合宜的教学方法。课程设计与教学过程应把握儿童的认知发展特点，以儿童科学学习的特征为依据。研究发现，儿童的思维方式与其自身的动作直接联系，并且依靠自己的印象、直觉、观察和经验去解释和理解所面临的问题。因此，教师应多提供给儿童直接操作的经验，科学活动的材料应以儿童可以直接操作的实际物品为主。此外，儿童科学知识的学习倚赖先前概念的获得，因此科学课程的设计应具连贯与衔接性，把握循序渐进的原则，由易到难、由简到繁、由具体到抽象。

儿童对事物的学习有着浓烈的兴趣，对于自然界的现象亦表现好奇、好问与强烈的探索欲望，他们喜欢发问并动手探求。然而受限于经验与思维，他们需要在实作中记取经验及了解事物间的关系。因此，科学活动既要提供给儿童探索的机会还要鼓励儿童勇于尝试，引导儿童经由亲身体验与探究的过程来修正错误的认识，并通过实际操作来回答自己的疑问。此外，营造良好科学学习的环境及适宜的引导儿童主动操作，也是满足儿童探索欲望的良好方法。