5～6歲幼兒前科學概念的特點及其對幼兒園科學教育的啟示
——以光和磁鐵為例

四川省綿陽廣播電視大學 康雨晴

一、研究背景

（一）了解幼兒的前科學概念是促進科學教育發展的重要途徑

有學者認為，以往的科學教育多是以活動為中心，兒童圍繞教師預設的活動進行探究，由于教師缺乏對兒童科學概念發展特點的了解，在設計活動時常常無法體現一個主題下各個科學概念間的層次和聯系，缺乏對兒童已有科學概念和經驗的關注。［1］研究表明,兒童建構起來的概念具有共同性,兒童自己有解釋和分析與他們的經驗范疇有關的世界和現象的方法。［2］在科學學習中,兒童總是帶著許多不同的經驗和觀點等進入環境,兒童的已有概念引導他們理解教師或教材所呈現的信息,影響兒童對事物和現象的認知。［3］教育者要了解兒童的前科學概念，才能有針對性地進行科學教育。

（二）現有幼兒園科學教學方案中缺少對幼兒前科學概念的關注

筆者收集了2007年至2017年若干學前教育類期刊中科學領域的活動方案，分析后發現，在設計科學活動時，教師們所提到的關注幼兒已有經驗，僅僅是指幼兒接觸過與主題相關的事物，并不是幼兒本身對該事物或現象的理解。從文本本身來看，教師忽略了幼兒的前科學概念，教師在設計活動時，僅考慮幼兒應該學會什么，應該達到什么目標，而不考慮幼兒已經達到什么水平。在科學學習中，兒童總是帶著不同的經驗和觀點等進入環境，兒童的已有概念能引導他們理解教師或教材所呈現的信息，影響兒童對事物和現象的認知。［4］教學一定要建立在學生已有知識經驗和生活經驗之上，而現有的教學設計恰恰忽略了這一點。

二、研究對象與方法

本研究選取某園某大班幼兒（年齡為5～6歲）進行編號，采取等距抽樣的方式從中選取20名幼兒作為研究對象。本研究采用幼兒回答、操作物體等相結合的方式進行半開放型情境訪談，以獲得5～6歲幼兒在科學領域有關光和磁鐵的前科學概念。

三、結果與分析

（一）同一年齡段幼兒對同一科學現象的理解水平不同

以“沒有光就看不見任何物體”這一科學概念為例，幼兒的理解水平可分為以下幾種：不能理解教師所創設的問題情境，不能理解問題所要表達的意思；知道關燈、關門等會使房間變黑，但是并不知道其原因或回答錯誤；知道關燈、關門等會使房間變黑，知道沒有光導致房間變黑，看不見物體。

（二）幼兒對物理現象的認識和解釋易受物體外在特征的影響

在進行有關磁鐵的科學概念的訪談時，筆者發現幼兒對與磁鐵有關現象的理解容易受到事物表面特征的影響，尤其是事物的顏色、形狀等，對幼兒判斷的影響非常大。例如，幼兒認為玻璃彈珠不能被磁鐵吸引，是因為玻璃彈珠太圓了，表面太光滑了；猜測蝴蝶夾不能被磁鐵吸引，是因為蝴蝶夾是黃色的，而黃色的就是塑膠的，只有白色（銀色）的東西才能被磁鐵吸引；在猜測哪一塊磁鐵磁力更強時，幼兒認為體積大的、重的磁鐵磁力最強；在猜測磁鐵的哪一端磁力更大時，幼兒認為紅色的一端磁力更大，因為紅色的這一端看著火力就很大。

（三）生活經驗影響幼兒對科學現象、科學概念的理解

在訪談中筆者發現，幼兒對很多科學概念的理解都基于自己在生活中的感受和認識。例如，在談到光影中“當不透明的物體遮擋住光線時，都會產生影子；光源和物體是產生影子的兩個基本條件”這些科學概念時，教師向幼兒提問：“你在哪里見過影子？你知道影子是怎么來的嗎？”大部分幼兒提及，他們是在生活中感受到與影子有關的現象的。

（四）幼兒的語言表達與實際操作水平之間存在著差距

幼兒語言所表達的意義和幼兒具體操作時的表現差距明顯，存在著會說但是不會做的現象。例如，在針對“光沿直線傳播”這一科學概念對幼兒進行訪談時，筆者設置情境請幼兒說一說光會照到哪個小動物身上，所有幼兒都認為光照在正對手電筒的那個動物身上。但是筆者再次設置情境，請幼兒選取光傳播的路線圖時，很多幼兒認為，光傳播的路線就是動物走路的路線（大S型）。

（五）幼兒在操作的過程中能夠獲得科學經驗，形成科學概念

筆者通過訪談和觀察幼兒操作發現，為幼兒提供直觀的操作材料能夠改變其觀念，幼兒在親手操作前后的思想變化非常明顯。幼兒在操作之后能獲得一些科學概念，例如磁鐵能吸引某些物體，磁鐵能隔著一些材料吸引物體等。

（六）幼兒的部分觀念具有頑固性

通過研究發現，以下兩種情況下幼兒的觀念不易改變：

1.操作時間短暫、未能理解事物或現象本質的幼兒，其觀念仍與操作前一致

筆者在對幼兒進行前兩次訪談之后，間隔一周，對部分幼兒進行了第三次訪談。第三次訪談中幼兒所表述的觀念和第一次訪談所表述的觀念一致，與第二次訪談后表達的觀念不一致。事實證明，操作只暫時改變了幼兒的觀念，或操作的現象不被幼兒所真正理解，因此幼兒仍然堅持自己固有的觀念。

2.當無法提供操作材料引發幼兒認知沖突時，幼兒的觀念難以改變

以幼兒對影子的認識為例，幼兒對影子消失的原因以及影子消失后的去向有自己的理解，但從客觀、科學的角度來講，幼兒的觀念是錯誤的，由于無法提供證據或操作材料，幼兒的此類觀念難以改變。

（七）操作在使幼兒摒除錯誤認識的同時，又會生成新的干擾性認識

幼兒操作之后，認識會發生變化，其中之一就是會摒除先前的錯誤認識。例如，幼兒起初認為磁鐵磁力的大小取決于其體積的大小及顏色，在操作之后發現磁鐵的體積并不是影響磁鐵磁力大小的因素，顏色和磁鐵表面的涂層影響著磁力大小。由此可見，幼兒通過操作摒棄了磁力大小取決于磁鐵體積的觀念，但與此同時形成了磁力大小取決于顏色和表面涂層的觀念。幼兒科學概念的形成并非一蹴而就，幼兒操作之后所引發的新認識將成為新的問題，需要新的操作來改變其認識。

四、對幼兒園科學教育的啟示

（一）教學應更有針對性

幼兒科學概念的形成離不開幼兒的自主操作。例如，幼兒在無操作的情況下，不能理解“當光源的位置變化時，影子也會發生相應的變化”這一科學概念。幼兒認為，想要同一物體產生不同大小的影子，就只能改變物體的大小。但筆者請幼兒自主反復操作之后，幼兒便發現手電筒光源與物體的位置變化會導致影子大小和位置的變化。且由幼兒的回答可知，幼兒已經能夠理解這一科學概念。因此，此類結果的操作以及和導致結果的原因直接相關的科學概念更適合于教師提供材料，幼兒自主操作。

針對操作結果與導致操作結果的原因不明確的科學概念（即幼兒自主操作并不能幫助幼兒獲得科學概念時）則需要教學的介入。例如，對于“磁鐵能吸引一些物體”這一科學概念，在第一次訪談時，幼兒根據自己的生活經驗，認為物體的材質、形狀、顏色、表面光滑程度都會影響該物體是否能被磁鐵吸引。在幼兒自主操作之后，筆者進行第二次訪談時發現，幼兒仍然認為物體的材質、形狀、表面光滑程度是影響物體能否被磁鐵吸引的因素。由此可以看出，幼兒的自主操作并沒有幫助其獲得科學概念。在這樣的情況下，為了促進幼兒科學概念的形成，則需要教學的介入，需要進一步探索。

（二）增加科學探索材料外在因素的干擾變量

此次研究發現，物體的外在特征，如形狀、顏色、表面光滑程度是影響幼兒科學概念形成的重要因素，在有關磁的科學概念方面尤為明顯。幼兒的認知特點導致他們對問題的認識容易受到物體外在因素的影響。而對于幼兒來說，現有的實驗與操作不能向他們證明，并不是物體的外在特征導致了結果的出現，因此幼兒會認為自己的推論是合理的，這就導致了幼兒的錯誤認識。

以有關“磁鐵能夠吸引一些物體”的科學活動為例，大量的活動材料提供者僅僅按照物體的材質為幼兒提供操作材料。例如，開展科學活動“磁鐵真神奇”時，材料準備為“能被磁鐵吸住的小勺子、回形針、釘子、夾子、小發卡等實物若干；不能被磁鐵吸引的紐扣、積木、泡沫、紙片、塑料花等實物若干”。［5］在設計科學活動“用磁鐵給物品分類”時，材料準備為“金屬材料：鐵釘、鑰匙、銅鎖、不銹鋼勺子、曲別針、鋁制小掛飾；非金屬材料：積木、塑料小玩具、紐扣、塑料勺子、非金屬小掛飾、紙質小玩具”。［6］從以上表述可以看出，活動的設計者在提供材料時只關注物體材質本身，并沒有就物體的外在特征設置干擾項。又如，科學活動“磁鐵的力量”目的之一是使幼兒進一步了解磁鐵的特性，活動準備之一為“幾塊不同大小的條形磁鐵，曲別針若干”。［7］從活動準備來看，幼兒在探索后可能會形成的觀念是：體積的不同造成磁鐵磁力大小的不同。而磁力除了受體積影響外，也與磁鐵的材質相關。這便是材料提供不充足所導致的一種片面的觀念。因此，材料的提供對于幼兒科學概念的形成至關重要。

為了讓幼兒認識到物體的外在特征不是該物體能夠被磁鐵吸引的因素，材料的提供就應更加多樣。例如，提供不同顏色同一材質的材料，不同形狀同一材質的材料，同一顏色不同材質的材料，同一光滑程度不同材質的材料等。在設計科學活動時，增加科學探索材料外在因素的干擾變量是十分必要的，有利于促進幼兒科學概念的形成。

（三）教學或操作后生成的錯誤觀念需要再次教學或操作

筆者在研究中發現，幼兒操作之后摒除錯誤觀念的同時又生成了新的錯誤觀念。針對這種現象，需要教師基于幼兒已有的認識再次提供操作材料，供幼兒再次探索，以摒除幼兒的錯誤認識。

目前，大多數幼兒科學領域的活動設計者認為，在活動之后幼兒達到活動目標即可，少有關注幼兒在達到目標之后可能會生成新的錯誤的觀念。因此，教育者應該在活動中、活動后對幼兒觀念的改變有所了解，在了解的基礎上再次進行教學。

（四）在科學活動前應探明幼兒的前科學概念［8］

在幼兒園中，特別是基于我國國情的大班額幼兒園，我們應該如何來探明幼兒的前科學概念呢？筆者認為以下幾種方式較為實用：

1.活動前的全班討論

我國的幼兒園多以大班額為主，每班幼兒人數多在35人左右，單獨進行幼兒訪談是不現實的。因此，教師可以在科學活動前將核心問題拋給幼兒，請幼兒自由討論。教師則作為聆聽者和記錄者，及時記錄有價值的、帶有幼兒獨特理解的信息。這將是教師做教學設計的重要參考信息。

2.區角中的自由記錄與表達

綜觀目前的各種科學實驗記錄表，多數僅僅是對結果的記錄，并沒有讓我們從中看到幼兒的思考。因此，不妨讓我們的記錄表變成幼兒思維的展示場所。幼兒通過自己獨特的記錄方式來表達自己的思考，而不僅僅是打勾劃叉?；顒雍?，教師則需要對信息進行收集、整理、分析，以明了幼兒對某一事物或現象的看法。

3.活動后的再討論

多數教學活動結束后，少有人去關注幼兒在活動中到底得到了什么，他們的想法有什么樣的變化。對幼兒活動后想法的關注，就是為下一次活動做準備，就是在再次探尋幼兒的前科學概念。以此循環，每次活動前都關注到幼兒的前科學概念，便能更好地了解幼兒，也是活動開展最好的起點。

（五）多為幼兒提供動手操作的機會

動手操作，親身感知是幼兒形成科學概念非常重要的一步。只有在不斷的操作中，幼兒才能夠不斷地發現，不斷地打破自己原有的認知，形成新的認知，才能夠在操作的基礎上形成科學概念。