干預訓練對兒童掌握遺傳知識的作用

摘要：引入干預訓練法探討兒童的遺傳概念的發展開辟了兒童樸素生物學認知領域研究的新方向。文章從干預內容(關于遺傳的事實性知識與概念重組)和形式(講授與同伴互動)兩個方面報告了近些年有關干預訓練影響兒童對遺傳知識掌握的研究進展，并從不同干預內容和形式以及被試年齡選取的適當性三個方面，深入分析了以往各種干預方法效果差異的原因，最后提出未來的研究應致力于改進干預訓練內容、探索兒童遺傳概念獲得的最佳時期和發展的快速期，強化兒童遺傳認知的研究與幼兒生物科學啟蒙教育之間的聯系。

關鍵詞：遺傳，干預，樸素生物學理論，樸素理論 分類號：B844

1 引言

近些年發展心理學家對兒童認知發展的研究集中在探查兒童認知概念的“領域特殊性”(domain．specificity)方面。領域特殊性是指兒童對具有特定內容的某一類現象的理解是按照該領域本身的發展速率進行的，并且認知變化符合此類現象特有的概念化的推斷方式。不少研究者主張，兒童對生物領域性知識的理解也是因循領域特殊性規律的。

兒童早期生物學概念化過程是基于該領域最基本的現象發生的，這些基本現象包括生物過程和機制(如自主運動、生長、繁殖和遺傳)，不可見的生物內部功能(如進食、消化和血液循環等)，以及生物結果(如疾病和死亡)。兒童對生物過程的理解對于他們獲得生物學領域知識是最基礎的。因為自主運動、生長、遺傳等對于解釋動物的行為和判斷它的身份具有更廣泛且關鍵的意義。比如，在預測或解釋后代的特征時會運用到遺傳知識；而且，比起身體功能，父母親更有可能談論出生、生長以及親屬關系等話題。

大部分學前兒童都知道狗會生出小狗而不是小貓，在日常生活中他們還發現自己與父母的某些特征相似、某人和他的兄弟是“雙胞胎”。這些現象背后潛藏的生物學特征——遺傳是最基本的生物過程／機制之一。遺傳(heredity)是指生物親代繁殖與其相似的后代的現象，生物有遺傳特性才能繁衍后代，保持物種的相對穩定性。兒童雖然不明白遺傳學的內容，而且遺傳的生物過程無法直接觀測，但他們可以依據現實中的一些遺傳現象利用已有的直覺性概念或理論進行初步理解和推測。

從以往的研究來看，兒童對遺傳現象的認識和推理相對缺乏準確性和穩定性。有研究發現童年中期的兒童還不能對作為遺傳的基因意義有清晰的認識，甚至有的錯誤概念會持續到童年后期。但這些錯誤概念在教學中并非不能改善，只是教學設計不只是簡單地更正兒童的事實性錯誤，而是要讓他們對生物學的理解實現概念轉變。假如通過干預幫助兒童獲得某個特殊領域的有組織的知識，并能使其對這些知識進行重組(restructuring)形成合理的因果解釋框架，就有可能促進他們在該領域的認知發展。甚至適合的干預設計應用到年齡相對較小的兒童身上，對其以后遺傳概念的理解和掌握也具有促進作用。

更進一步看，兒童對遺傳概念的理解并沒有與他們對生物的理解密切聯系起來，比如，許多兒童把植物看作非生物、認為卡通人物具有DNA等。兒童的生物學概念之間很少形成適當的聯系，顯現出一種很貧乏的生物學發展體系。那么對于遺傳概念的教與學，更重要的意義在于為生物科學的未來教育奠定有力的認知基礎。首先，利用有益的方法推動兒童超越對親屬關系或生物成幼相似的理解，達到對基因解釋機制的正確認識，這既是遺傳教育也是生物學教育的目的。第二，科學教育的長遠目標應當是幫助兒童在互相關聯的、更廣泛的生物理論中或者在對生物體知識體系的完整把握上以一種一致性的方式(coherent form)融合某種特定的生物學概念。這表明教學干預的焦點應當是形成生物學知識的統一，在親屬關系、遺傳、基因等概念上與兒童從整體上理解生命和生物學建立起連貫的認知系統。

2 干預內容對兒童掌握遺傳知識的影響

2.1 兒童對“事實性知識”的理解有助于他們理解遺傳概念

關于某個領域的特定的基本事實或常識性的知識被稱為“事實性知識”(factual knowledge)，它們是人們在學習科學概念之前基于長期日常經驗形成的對事物、現象的看法和觀念。如，春天里樹木生長發育旺盛，蝸牛有殼、身體柔軟、兩只眼睛長在兩個觸角上等。而科學概念是對事物本質屬性的認識，某事物的本質屬性是該事物區別于其他事物的特有的、基本的性質。事實性知識不同于科學概念知識，但特定知識領域內的事實性知識是該領域科學概念形成的必要要素，可為兒童學習系統的科學知識奠定基礎。

Springer對關于遺傳的事實性知識的觀點主張幼兒對遺傳的理論化信念的形成依賴于其事實性知識的獲得。他從一系列事實性知識與兒童遺傳概念的關系的研究中，推斷出兒童必須首先知道的3個事實性知識是：胎兒生長在母親的體內；在母親肚子里的生長一般與外界影響相隔離；身體上的接近或連結會促進特征的傳遞。兒童具有這些事實性知識有助于他們對遺傳過程進行適當的推理，遺傳概念認知的關鍵性發展就是獲得事實性知識。根據成人有關遺傳概念的“理論”，遺傳主要被理解為動物的身體特征的生物學起源，盡管兒童不理解遺傳學，但是他們可能會用“一個嬰孩是在哪里孕育”的知識，來理解父母與子代生物學特征的相似。

根據自己的假設，Springer發現4～7歲兒童中只有極少數不知道上述事實，而知道這些事實知識的一半兒童的推理符合研究者提出的遺傳信念的標準，即動物親、子代之間擁有的共同穩定的身體特征要多于非親屬關系之間；不管是好的還是不好的功能性特征同樣可以遺傳；遺傳是通過一些碎小物質的傳遞發生的，他對3、4歲兒童進行有關事實性知識的干預訓練，結果表明實驗組兒童在一系列遺傳任務上的成績明顯高于控制組。然而，Springer的研究雖然反映出兒童擁有這些事實對遺傳理解的必要性，但卻沒有證明其充分性，即幼兒僅擁有事實知識并不能保證他們一定會做出恰當的因果解釋。

并非所有的研究都能發現事實性知識的學習在兒童理解遺傳概念中的作用。Williams和Affieck改進了Springer的“前測一后測”方法，采用“前測一后測一延遲后測”技術試圖提高4歲和7歲兒童對遺傳概念的理解。干預內容包括胎兒在母親子宮內的／胚胎時期的成長和出生的基本知識。前測、后測及延遲后測中都涉及有關成幼先天特征和后天特征相似性的判斷以及遺傳的因果解釋任務；測驗任務中還附加了收養內容和估計父親生殖作用的問題。前測發現有36.4％的4歲兒童和50％的7歲兒童具有較豐富的關于動物胚胎時期的發展和出生的基本事實知識；4歲兒童的解釋相對不規則且水平低，7歲兒童提供了較高水平的相對合理的解釋。但是干預訓練對任何一個年齡組的認知增長都沒有產生明顯效果。

可以看出，盡管有研究者發現在兒童充分理解遺傳概念之前，讓其參與有關遺傳的事實性知識的學習，可能會促進這一特定領域“理論”的形成和發展；不過仍有研究表明雖然學前兒童知道一些理解生物學遺傳所必需的事實，如“幼崽是從媽媽的肚子里來的”等，但是兒童的事實性知識之間若缺乏前后一致的因果推理機制，那么他們的遺傳認知就還不是特定的生物學領域的。例如，兒童傾向于判斷被收養的后代在身體特征上與生父母相似，卻不能理解由于生活環境或教養的緣故在信念特征上會與養父母相似；而且他們更愿意將母親的特征(而非父親的)歸于后代。兒童把出生當作是成幼相似背后的因果機制，但他們也會確定像衣服顏色這類非遺傳特征對親屬關系的作用。因此，雖然出生等事實性知識確實在兒童關于遺傳的判斷推理中具有直接且重要的作用，但這種推理還不是特定的生物學領域的。

2.2 概念重組促進兒童的遺傳認識

事實性知識的學習是概念發展的必要組成和基礎，但兒童生物學概念的發展不只是知識數量的增加，而更是獲得的許多知識碎片進行重組、實現科學視角的生物學概念轉變的過程。Solomon和Johnson提出概念發展可能是以一些事實與另一些事實怎樣形成因果聯系的概念重組為標志，兒童獲得生物學遺傳概念的重要問題是如何將個別的事實知識與更廣泛的一致性的解釋框架融合起來。他們主張要使那些尚未理解遺傳概念的學前兒童建構出“似成人的”(like-adult)遺傳認識，對事實性知識進行重組會促進兒童重構關于子代如何及為什么與父母相似的因果認知；并基于此設計了一種講授性的干預方法探討5、6歲兒童如何形成與成人相似的遺傳理解。研究中，主試先讓兒童意識到自己缺乏對遺傳現象的解釋，這種意識一旦形成，便給他們提供相關信息，即告知一種因果解釋(如，關于遺傳基因的概念)使兒童能夠運用之組織和補充事實性知識。研究者假設兒童可能使用“基因”的概念作為一種因果解釋來理解親代到子代的特定特征的傳遞，并在先天特征和后天特征上對成幼相似性做出區分。結果發現，訓練組的成績顯著好于控制組，但要使經過訓練的兒童對復雜現象的理解從完全的無知達到像成人那樣的理解仍是不可能的，同時該研究也沒能回答“基因”知識對兒童的遺傳概念的轉變如何發生作用的問題。然而，一項針對2年級小學生遺傳認知的干預研究發現，通過基因、DNA、和染色體概念的講授和有意義的學習，實驗中至少一半的6、7歲兒童能明確得將這些新概念與遺傳和有關生命體(包括動物和植物)的廣泛知識聯系起來，形成一個網狀的認知體系。還有研究表明，參與到傳統的講授訓練中的許多中學生能夠重組他們最初對遺傳的不當認識，獲得更符合公認的科學原則的知識。

還有研究主張理解某個特定領域復雜的現象需要理解一些系統化的概念或解釋規則，擁有似成人的生物學遺傳理論至少應與下面這三個概念有關：其一，身體特征和心理特征在本體上是不同的特征類別；其二，后代傾向于與其生父母相似；其三，與出生有關的事實是與對遺傳的因果解釋相聯系的。只理解某一個概念并不能充分說明是一種成熟的理解，那些理解這些概念并能把它們聯系起來的兒童才具有一種與成人大體一致的認知框架。學前兒童只是具有初步的遺傳知識，若使他們獲得和成人一樣的理解，那成人認知中的主要概念至少有一些也必須在兒童的認知中占據主要地位，而且兒童必須以成人式的解釋方式運用那些知識。因此，兒童要獲得像成人的生物學認知可能必須實現概念化的轉變，而確認兒童具有的不同于成人的認知方式以及設計出能使兒童重組有關生物學遺傳概念的方法就顯得十分重要。

最近有研究主張在設計促進學前兒童生物學遺傳推理的干預指導之前，確定以下內容是很關鍵的：(1)似成人的生物學遺傳的理解是什么樣的?(2)學前兒童的理解在什么方式上不同于成人?該研究探查了指導教學計劃對4、5歲兒童關于遺傳的高級推理的促進效果。“指導教學”的倡導者主張應考慮兒童目前具備的認知結構，依靠這些已存在的結構進行新、舊知識的連接。基于此，Schroeder等通過言語、圖畫和操作性的指導教學活動給兒童呈現遺傳概念，這些概念涉及身體特征恒定不變、不受學習或主觀意圖的影響；并非所有的身體特征都來自父母(如假發，隆鼻)；后天獲得的特征不會傳遞給后代等。研究者期望兒童能夠將這些確定的概念相互聯結并且理解它們之間的聯結。該教學課程是在特定的講故事時間(typical story timeformat)進行的。在每個故事的講授中，主試引導出能夠把故事內容與遺傳的特定概念結合起來的問題和討論，以探究兒童對遺傳的推理。之后通過給兒童提供理解遺傳概念所必需的知識信息，使指導教學活動得以鞏固。前后測之間的5周內，實驗組兒童每周參與3次生物學遺傳指導課程，對照組兒童則參與常規教學時間的講故事活動，結果顯示實驗組后測成績顯著優于對照組，實驗組兒童對生物學遺傳的理解得到有效改善。

3 干預形式對兒童掌握遺傳知識的影響

從以往的研究看，講授相關領域知識的方法是最常使用的干預策略。但Howe和Tolmie曾做了一系列研究來探查合作性任務對兒童概念理解的作用，參與任務的被試涉及那些一開始就有著不同概念的同伴。他們發現具有不同的最初觀點的小組成員在物理學概念上表現出很大的認知轉變。該結果歸因于持有不同概念的兒童之間認知沖突的解決。研究還發現這種解決方式僅僅自發產生于年長的學生當中。Williams和Tolmie采用相似的干預方法探查8～12歲兒童對生物遺傳理解的研究也證實了上述結論。通過考查兒童對動物遺傳特征的最初理解水平，將被試安排在個人組、觀點相似組、觀點不同組3種干預條件下，要求被試完成一項關于動物先天及后天特征傳遞的實驗任務。該任務利用給兒童提供正確答案的反饋引起他們理解上的沖突，主試根據兒童對反饋的反應要求個人條件組兒童自己仔細思考，同時指導后兩種條件組的兒童進行組內討論。結果發現最初持有不同觀點的小組兒童成績提高最為明顯，觀點相似組次之，個人組兒童進步則較小。這說明反饋對于概念轉變的重要性；而觀點相同組和相異組兒童的更大進步說明了圍繞任務的相互交流產生了更為顯著的影響。總之，基于教育干預和概念沖突的同伴互動策略的教學活動，可以有效促進兒童遺傳認知的發展。

4 干預訓練效果差異的原因分析

4.1 干預內容對兒童理解遺傳概念的影響效果

盡管Springer的研究表明適當的刺激材料能夠教會兒童簡單的生物學事實，提高他們關于遺傳的“理論的”認識；但以后卻有研究發現僅提供有關子宮內的／胚胎時期的發展和出生的基本知識，不會顯著改進兒童關于動物遺傳的概念性判斷；還有研究主張兒童對遺傳機制的推理其實并不符合科學生物學理論中“基因遺傳”的過程。因此，后續的研究主張若要促進兒童對遺傳概念持有因果一致性理解，除了需要給他們提供相關的事實，還要告知遺傳基因的基本概念，幫助其重構有關成幼生物特性相似性的認知。因此，考慮樸素的和科學的生物學知識的相互影響，通過正式學習“科學的生物學”使兒童的生物學理論得到豐富應該是概念重組的有效途徑之一。正如Williams和Tolmie主張的那樣，重視兩個核心生物學“事實”以及與此相關的生物學機制，即強調那些由生殖／懷孕帶來的先天特征的可遺傳性和后天形成特征的不可遺傳性、強調母親在身體上與胚胎期子代相連的同時也強調父親對子代生物特征基因傳遞的貢獻，有助于年幼兒童理解遺傳概念。

4.2 干預形式對兒童理解遺傳概念的影響效果

Williams和Tolmie的研究較為詳盡地探查了不同干預形式對兒童理解遺傳概念的影響，他們發現8～12歲兒童在理解非遺傳的后天特征和父親對先天特征遺傳的貢獻上確實有困難，但經過干預，不管是何種干預方式(個人組、相同觀點組、不同觀點組)，最后的結果都是富有成效的，干預使所有被試的判斷和解釋都取得了進步；而且這種進步在后測中體現為兒童更傾向于以那些可支持正確解釋的概念為依據、經過思考而做出判斷。所有條件下兒童的認知均有改善的結果說明，任何有兒童觀點參與其中的干預和提供反饋的策略對于促進兒童對先天、后天特征是否都可以傳遞的理解均具有意義。不過，認知水平的普遍提高并不意味著不同干預條件下的認知改變沒有程度差異，觀點不同組的成績好于觀點相同組，且二者都好于個人組。這同樣證明相互交流和討論能更好地促進概念轉變，明確的社會性沖突是概念轉變過程的核心。

4.3 被試年齡選取的適當性對兒童理解遺傳概念的影響效果

對不同年齡被試的干預效果存在差異是因為兒童關于遺傳的最初認知水平存在差異所致。Williams和Affleck關于遺傳概念的干預研究針對的是4歲和7歲兒童，發現干預后這兩個年齡段的被試成績都沒有提高。這也許是因為兩組年齡跨度過大，干預前他們的認知水平處于不同層次的緣故。具體而言，4歲兒童的理解水平較低，不能很好地理解干預內容，干預也就沒有起到相應的促進作用；而7歲兒童的理解趨于成熟，干預之前他們關于胎兒期的成長和出生的基本知識本就處于較高水平，干預的增長效果便顯得不夠理想。盡管其他研究選取年齡接近、認知水平基本相同的被試，但這些研究沒有探查隨年齡增長兒童的遺傳概念的發展趨勢。

5 以往研究的不足和對未來研究的展望

有關兒童對遺傳的理解的干預研究已取得了相當豐富的成果，但是由于遺傳概念本身的復雜性和研究者所采用的方法、策略的不同，過去的研究也存在一些爭議和不足，這些爭議和不足對未來的遺傳干預研究具有重要啟示。

首先，以往關于遺傳認知干預研究的一個重要策略是給兒童講授事實性知識，研究者認為基本事實性知識是兒童理解特定領域現象的起點；但干預訓練后發現對父母雙方對子代的身體特征的傳遞都有貢獻這一遺傳特征依然理解不足。雖然有研究在事實性知識的基礎上為幼兒提供了遺傳基因的知識，但結果并沒有發現“基因”知識對幼兒的正確判斷有顯著影響。今后的研究要著重探討的是怎樣針對學前兒童設計適當有效的干預內容和干預形式，促進他們對遺傳現象的生物學推理。

其次，盡管許多研究者考查了干預訓練對不同年齡階段兒童遺傳認識的影響，但對于兒童究竟在哪個年齡獲得遺傳概念還沒有達成一致。原因可能是干預對象年齡選取的適當性問題。Terwogt等發現學前兒童對于遺傳的推理看上去似乎是“似理論的”，但仍然受生物學之外的其他領域信息的影響；而大多數10歲兒童在遺傳相似性的推理中，就很少出現混淆不同領域知識的情況。盡管他們認為兒童遺傳認知發展的最佳時期可能是在6～10歲之間，但這個年齡跨度還是太大，后來有研究相對明確了干預訓練對學前期和學齡初期兒童掌握遺傳知識的作用，但同時也發現，對于那些年齡相同、最初認知水平相近的兒童，同樣的干預活動帶來明顯不均衡的干預效果的情況也存在。以后的研究也許還應當關注在同樣干預條件下沒有取得任何進步的兒童，探索各種干預策略究竟如何影響其認知轉變的。

再次，對兒童的生物學認知與社會文化和經驗因素之間聯系的探討逐漸為人們重視，近年的研究已經確認影響兒童的生物學概念的因素包括文化環境、生活教育背景、喂養寵物的日常活動和家庭的組成結構等。比如較高社會經濟地位的兒童可能獲得了更多的關于遺傳和基因的知識。也許，來自于家庭內部的交談和父母對家庭和遺傳的討論能夠促使這些兒童在遺傳任務中有良好表現。另外，擁有寵物或生活在重組家庭的兒童通過日常生活也可能得到豐富的生物學知識。未來的研究應涉及那些受社會文化、經驗等影響的多樣的知識類型，設計適當的干預指導，進一步探查并明確促進兒童生物學遺傳認知的各種因素及其相互作用。

更次，以往的研究多集中于智力正常兒童遺傳概念的發展上。Mahler的研究關注了智力發育遲滯(borderline of memal retardation，BMR)兒童的狀況。結果表明這些兒童遺傳概念缺失，表現為一種不成熟的生物學理論。BMR兒童能否從學校教育中受益、能否放棄他們的錯誤知識而經歷概念轉變的問題，至今尚未得到解決。而這些兒童可能也沒有意識到他們缺乏相關的生物學因果解釋信息。為了幫助BMR兒童克服他們滯后的因果推理，采取特殊教育則是必要的，這需要更進一步的研究來確定針對BMR兒童概念發展的有效干預對策。目前，重組以往存在的知識結構和對抗明顯的錯誤概念已經被證明是重要的教育方式，不過，根據Pine和Messer的觀點，兒童是否有機會、有能力口頭表達自己具備的知識在概念轉變中也起著關鍵作用。依此來說，鼓勵、訓練BMR兒童表達和解釋他們對教師提供的科學事實的理解可能也是一種行之有效的干預方式。那么，為這些兒童接受和理解遺傳知識提供支持也是今后有關遺傳的干預訓練研究的重要任務。

最后，學前兒童對遺傳現象的樸素理解可能是基于他們自己的事實性知識的范圍，不過認知發展領域的研究者主張系統的科學知識的正式教育與非正式教育的交互和聯系，可以有力促進兒童生物學概念的轉變。在未來正式的科學教育中教師應當探索培養兒童學習科學知識的興趣的方法，并通過創設社會性的課堂環境給予支持，使兒童能夠參與到需要組織或修正概念性知識的深刻而持久的思考活動中。因此，對于推動未來的認知發展研究以及科學啟蒙教育工作的進步而言，使指導／啟發性的教育與兒童自發形成的概念發展補充和相融是很重要的。另外，將基礎研究與實踐應用相結合，是未來生物學啟蒙教育的發展趨向。如果兒童對受傷或疾病的認知能力會促使其做出就醫的決定，或者教育性的節目能給兒童傳輸有關遺傳和疾病的知識，那么對兒童生物學知識的掌握和使用發揮以及他們的科學素養的培養可能會帶來深遠影響。總之，有效的教育干預策略的設計和應用不僅促進樸素生物學理論研究的發展，更重要的是能為兒童的生物科學啟蒙教育提供具有實際價值的指導。