王岳：小学科学教育中儿童概念学习问题探讨

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近年来，世界上很多国家，特别是一些西方国家的科学教育工作者，十分重视从认知发展的角度来研究儿童科学概念的形成和发展。他们的研究非常具体，他们的研究成果对小学科学教育的课程、教材和教法产生了重要影响。据笔者统计，两本在世界上具有代表性的科学教育刊物，美国的《科学教育》杂志和英国的《国际科学教育研究》杂志，近两年几乎每期都有一两篇关于儿童科学概念研究的论文。相比之下，我国在这方面的研究便显得薄弱，然而在我们的九年义务教育自然教学大纲和自然教材中，所涉及的科学概念很多。如何将这些科学概念正确地教给儿童，使他们很好地理解和掌握，有待于我们对科学教育中儿童概念学习的理论和实践作更多深入细致的研究。基于这一原因，本文想引用一些国内外有关概念学习的研究成果和教学实例，对小学科学教育中儿童日常概念与科学概念的关系和转化问题做一分析，并就与其有关的教材教法问题进行探讨。

一

儿童概念的获得主要通过两条途径：一是不经过专门的教学，在日常生活中通过积累经验而获得的概念，这类概念称为日常概念(Dai1y concept)；二是在教学过程中，通过揭示概念的内涵而形成的概念，这类概念属于科学概念(Scientific concept )。由于小学科学教育中，概念学习的主要任务是要将儿童自发形成的日常概念，上升为一定层次的科学概念，因此将儿童的日常概念与科学概念充分加以对比，发现它们之间的关系，便显得十分重要。

心理学家在分析了很多的儿童日常概念后指出：日常概念与科学概念可能一致，也可能有冲突，一致则前者有助于后者的学习，冲突则前者干扰后者的学习。对于日常概念所产生的积极作用，我们可以举出这样的例子：在进行金属知识教学时，发现儿童金属概念的建立常常比较顺利，据分析这是由于儿童在生活中经常接触到铜、铁、铝等金属物体，对它们的一些性质比较了解，经验中已有“金属发亮、热得快、能传电”等日常概念。因此在形成金属有金属光泽、易传热、易导电的科学概念时就十分容易。科学概念的获得确实依赖于适当的经验，当然也与智力等因素有关。有人做过概念得分和经验与智力相关的实验，结果发现，概念得分与经验丰富程度的相关高于概念得分与智力的相关。这说明智力较高的儿童，如果缺乏相应的知识经验，仍不易理解概念。我们在科学教育中之所以总是强调让儿童多多接触、感知自然事物，这个实验可以说是一个很好的论释。

对于日常概念所造成的消极影响，我们也可以举出一些例子。在儿童的日常概念中，鸟就是会飞的动物，因而在让他们区分一些小动物时，他们常把蜻蜓、蝴蝶也看成是鸟，而不同意鸡、鸭是鸟。还有一些儿童认为植物体上能吃的东西就是果实，因而把白薯、萝卜也归为果实。这些例子都可以说明，儿童的日常概念常常与科学概念存在差异，对科学概念的形成造成障碍。

目前，国外的科学教育工作者，对这种儿童日常概念与科学概念的差异性，所进行的研究非常细致和具体，几乎每一个需要儿童掌握的概念都有人在研究。这里让我们看一看英国学者卢夫特对儿童生物与非生物概念的研究实验。实验是在52名7岁儿童中进行的。实验中他选择了8张画有生物的卡片和8张画有非生物的卡片，将它们混合，随后要求儿童将这些卡片以“活的”和“死的”标准进行分类。很快大多数儿童分完了，并且没有什么问题，52个儿童39个完全分对了。接着卢夫特又要求儿童对每个图片回答三个问题。

1.呼吸还是不呼吸?

2.需要食物还是不需要食物?

3.可以繁殖还是不可以繁殖?

这次错误概念真正出现了，没有一个儿童能依据这三个（进食、呼吸、繁殖）区别生物和非生物的关键特征，对16张卡片作出正确判断。

这个实验结果说明，在分类时，儿童是基于他们的经验进行的，“活和死”就是他们对生物和非生物的日常概念，而在回答问题时，涉及了真正的生物和非生物概念，他们就混乱了。由此可以看出儿童的日常概念和科学概念差距很大。日常概念十分简单、有限，仅在一个比较低级的水平上。

心理学家奥斯本、贝尔和吉尔伯特在对众多的有关自然科学的儿童日常概念分析研究后，详细说明了儿童日常概念与科学概念的本质差异。首先，儿童的日常概念是以人为中心的，并且基于日常的生活经验；而科学概念是应用抽象概括获得的。其次，儿童的日常概念总是从直观出发，注重细节特征；而科学概念则从事物内部出发，强调本质属性。第三，儿童应用到概念中的语言是日常语言，而科学概念的语言是严密精确的。

以上这些实例和研究结果，使我们看到了儿童日常概念与科学概念的关系。一方面，日常概念确实具有局限性，有时不够精确，甚至是错误或曲解；另一方面，它们对科学概念的形成所产生的影响十分重要，不容忽视。科学教育专家威林格说：“儿童通过各种渠道获得的有关科学的经验，以及在他们的各种好奇有趣的经历中，所形成的日常概念，是他们形成科学概念的基础。”这也许是对儿童日常概念与科学概念关系的最透彻阐述。

二

目前，针对儿童日常概念与科学概念的差异，研究如何将日常概念转化为科学概念，已成为小学科学教育研究的重要课题。国外的一些研究者把这一转化称为儿童概念的重组(Restructuring of conception)，在研究中对概念转化的实质、规律和策略三方面的探讨是最基本的。

从心理学角度说，所谓获得了科学概念，就是理解认识了事物的本质特征，并能正确区分事物的本质特征与非本质特征。然而作为概念转化基础的儿童日常概念却由于儿童知识经验不多，认知水平有限，常表现得既具体，又贫乏，概念中常常忽略了事物的本质特征，而包括了一些非本质特征。我国心理学研究者有一个以询问方式进行的实验，说明了这一点：当询问40个3岁半至8岁的儿童，月亮和树是不是活的，有没有生命时，50%以上的儿童认为树不是活的，没有生命；70%以上的儿童认为月亮是活的，有生命。由此可见，在儿童的日常概念中并没有掌握生命的本质特征，而只是从直观、具体的观察出发，注意到了一些诸如“动与不动”的非本质特征。在小学科学教学实际中，这种实例也是很多的。例如，讲到昆虫，需要儿童掌握的是“一对触角，三对足，身体分为头胸腹”这一昆虫的本质特征，可是儿童却常根据自己的经验，提出像昆虫有生命，会爬、会运动，长着一对眼睛等特征。当然这确实是昆虫相对某类事物的特征，但具体到“昆虫”这一科学概念来说，它们就都是些非本质特征了。从以上这两个例子可以看到，要将儿童的日常概念转化成为科学概念，其实质就是让儿童从原有的认知结构中走出来，重新认识事物的本质特征，并学会对事物的本质特征和非本质特征进行科学的区分和辨析。

儿童的日常概念具有直观、具体等特征，而科学概念却是隐蔽、抽象的。这样，儿童从日常概念向科学概念的转化过程，实际上是儿童的认知水平经历了一次次转变的过程，这其中具有明显的规律性。我国心理学者刘范等对这一规律性做过研究实验。实验选择了19个以词标志的关于天文、地理、气象等自然现象的概念，要求6岁至10岁的儿童对每个词做出定义性的说明。

实验中，儿童们天真地做出了丰富多采的回答，归纳起来可以分为四级水平。第一级是不回答或理解错误。如说，太阳是太阳公公。第二级是凭借对事物表面特征的直接感知进行的描述性回答。如说，太阳是红的、圆的、在天上。第三级是不仅仅停留在事物的表面特征上，还能抓住事物的一些本质特征，以叙述的形式来表达。如说，太阳是一个火球，它的光可以照耀世界。第四级是儿童基本上摆脱了事物表面特征的束缚，并试图以定义的形式进行概括。如说，太阳是能发热的一种星球。

这个实验说明，儿童科学概念的形成，不是一下子就能实现的，而是要经过一个不断充实、改造与完善的过程。其规律是从不理解，到根据事物的表面特征进行描述，再到抓住事物的部分本质特征，最后到掌握事物的全部本质特征。这实际上也就是儿童从日常概念——仅了解事物的表面具体特征向科学概念——能揭露事物的本质特征转化的规律。

明确了概念转化的实质和规律，研究教学条件下概念转化的策略显得十分必要。目前国内这方面的研究还只停留在实际教学中，没有什么理论性成果。国外对这种概念转化策略的研究已经很深入，比较著名的有英美科学教育工作者德赖弗、休森、钱伯根、诺维克等。他们根据儿童的认知心理，结合概念转化的实质和规律，提出了一套促进概念转化、重组的过程模式，在教学中被广泛应用。

研究这一模式，结合我国的教学实际，以下四方面可能是促进儿童概念重组的关键：

(一)提供充分的经验材料

在儿童概念重组之前，应该使儿童对于与该概念有关的事物有所了解，并且这种有关的知识越丰富，对概念的理解也就越容易。例如，儿童掌握“动物”这一概念的水平，是和他们对动物知识了解的多少直接相关的。他们对动物的种类、生活环境、习性、形态等方面的知识知道得越多，就越能舍弃动物的非本质特征而接近本质特征。

(二)设计合适的刺激性问题

在儿童概念重组中，应该提出一系列刺激性间题，以便使儿童能够连续地比较概念的本质特征和非本质特征，使科学概念同他们的原有日常概念相互作用，产生冲突，这有利于促进科学概念的形成。例如，在儿童的日常概念中，果实的特征常常是：能吃、有营养、是植物长出来的等等。这时如果提出“鸡蛋也能吃，是不是果实?”“大白菜有营养，是不是果实?”“花生长在植物上，是不是果实?”等问题，就会使学生对自己原有的概念产生疑问，无形中使果实的本质特征逐渐清晰。

(三)选择明确的揭示本质特征的方法

在儿童概念重组中，当日常概念与科学概念产生冲突后，应该选择一种最为适当、明确的方法，来揭示事物的本质特征，帮助儿童建立起科学概念。例如，建立花的概念时，有的儿童总是把花瓣作为花的主要特征，对于那些没有花瓣的花，就不认为是花；有的儿童往往把花心作为整体看待，不分雄蕊和雌蕊；还有的儿童对于花萼就根本没有注意到。这样要使儿童认识花的本质特征，就必须选择典型的完全花和不完全花，以解剖的方法，来向儿童揭示这些特征，使他们形成花的科学概念。

(四)创造运用科学概念的机会

在儿童完成概念重组、形成科学概念后，应该让儿童在实践中运用概念，这会使儿童对概念更加亲切，掌握概念的积极性会提高。运用概念于实际，是概念的具体化过程，而概念的每一次具体化，都会使概念进一步丰富和深化，对概念的理解就会更加全面，更加深刻。

三

上面讨论的内容，对小学科学教育中儿童科学概念的学习也许会有不少启示。笔者深深感到，只有充分了解儿童对所学习的自然事物具有的日常概念，清楚这一概念与教学所要求达到的科学概念之间的差距，并懂得这两种概念转化的实质和规律，才能完成小学科学教育的课程目标，才能使教材结构和教学设计更加符合儿童的认知水平，才能使儿童真正获得科学知识。

从本文前面的讨论中，我们看到了在概念学习中，首要的问题是处理好儿童日常概念与科学概念的关系。这需要从两方面考虑。一方面小学科学教育的教学内容和小学儿童的认知水平决定了科学概念的获得还不可能摆脱日常概念的影响，相反还必须把日常概念作为获得科学概念的跳板。因此，在我们的教材和教法设计上就要充分利用一些儿童的日常概念。例如，教材讲解物体热胀冷缩概念时，就没有从温度、体积等抽象概念出发，而是以受热受冷后，水壶是否溢水、铜球是否通过铁环、乒乓球是否胀瘪等儿童亲身经历的实际经验为基础，来使他们获得这一概念。在概念学习中，引导儿童亲身感知自然事物，使他们更多地获得和积累具体经验，可以说是利用日常概念积极因素形成科学概念的关键。

另一方面，儿童日常概念的局限性，也需要我们正视它，采取措施来消除它的干扰和阻碍。例如，教材讲解溶解概念时，针对儿童日常概念中总是认为“溶解物质在水中消失了”的错误，设计了使用一些有味道(如盐)、有颜色(如灰锰氧)的物质进行溶解实验，让儿童通过自己的尝和看，亲自感知这些物质溶解后并没有消失，而是变成了极小的微粒(分子)均匀地分散在水中，从而建立了溶解的概念。在概念学习中，针对儿童日常概念中的问题，研究如何消除障碍因素，可以说是克服日常概念消极因素形成科学概念的关键。

概念学习的另一个重要问题是处理好日常概念向科学概念的转化。这需要从转化的实质和规律两方面来加以注意。对于概念的转化实质，首先要分析儿童日常概念产生的条件和特点：儿童原有的认知结构简单，知识具体而贫乏，在日常概念形成中不善于把有关问题结合起来，从不同角度分析、比较，只是以具体、直观的方式观察事物，因而难以从事物中分辨出本质特征和非本质特征。概念转化，实质上就是要使儿童以新的认知结构来重新认识事物。从而发现事物的本质特征，并会将非本质特征区分出来。例如，教材在讲解昆虫、鱼、两栖动物、爬行动物等概念时，都是让儿童在原有的日常概念基础上，重新认识、归纳概括这些动物的本质特征，而后建立科学概念。

对于概念转化的规律，要根据小学儿童对自然事物的理解尚处在以感知为主的具体思维向以概念为主的抽象思维过渡的特点，特别要注意它的阶段性规律。在低年级应以对自然事物外部特征的观察描述为主，不应涉及科学概念的建立，而应是多积累感性知识。从中年级开始可以逐步让儿童接触一些科学概念，到高年级逐渐增多。例如，我们教材的整体结构就充分注意了这一点，在低年级我们只安排了一些自然事物的个体，如动物中的蟋蟀、蝉、金鱼、青蛙等，让儿童从外表上认识它们的特征，积累经验。中、高年级安排的多是一类事物，如动物中的昆虫、鱼、两栖动物，让儿童认识它们的共同本质特征，建立概念。

小学科学教育中的概念学习过程，是一个指导儿童认识自然事物的过程。儿童在概念学习中既学习了知识，又培养了能力，而且把知识和能力有机地结合起来。因此，有必要对概念学习给予重视，开展深入的研究和讨论。

主要参考书目：

1.韩进之主编：《教育心理学纲要》，人民教育出版社，1990年版。

2.刘范、张增杰主编：《儿童认知发展与教育》，人民教育出版社,1985年版。

3. C. J.威林格：《儿童概念与小学科学教育》，(英)钱伯恩出版公司，1990年版。

4. R.德赖弗：《儿童对科学的理解》，(英)培格曼出版公司，1990年版。

大课程是天津市河西区上海道小学近年来实验探索的项目，其详细内容已写成专著《大课程的理论与实践》，将由人民教育出版社出版。本文作者为课程教材研究所王岳，在此转载，以供学习。