小學一年級兒童守恒概念現狀及認知發展的實驗研究

劉麗君

摘要：選取一年級41名兒童被試，采用實驗法探討了其思維發展的特點，發現：（1）一年級兒童已經具備了數量、體積、長度和重量守恒能力，未獲得面積守恒能力。（2）在性別差異上，男生已經具備了數量、體積、長度、面積和重量守恒能力；女生已經具備了數量、體積、長度和重量守恒能力，但未獲得面積守恒能力。

關鍵詞：小學；一年級；守恒概念；認知發展；實驗研究

1 文獻綜述

守恒概念（the Concept of Conservation）是兒童心理學家皮亞杰（Jean Piaget）對兒童認知發展階段論中的核心概念之一，它是指物體的外部形式起了變化，但個體認識到物體的內部性質并未改變。守恒概念反映的是運算思維本身的特性，其獲得既是兒童思維發展的表現，也是思維發展的基礎。

皮亞杰的心理發展階段論將智力發展分為四個發展階段：感知運動階段（0-2歲）、前運算階段（2-6歲）、具體運算階段（6、7歲-11、12歲）和形式邏輯階段（11-15歲）。其中，守恒概念是具體運算階段和形式運算階段的“分水嶺”，掌握守恒概念標志著兒童進入形式運算階段，是認知發展的一個質的飛躍。

它包括質量守恒、重量守性、面積守恒、體積守恒、長度守恒等。在具體運算階段，皮亞杰認為在這一階段兒童智慧發展的最重要表現是獲得了守恒性，但兒童并不是同時獲得這些守恒的，而是隨著年齡的增長不斷獲得的，最早掌握的是數量守恒（6、7歲），接著是長度守恒（7、8）歲，面積守恒和重量守恒（9、10）歲，最后是體積守恒（12歲）。皮亞杰確定質量守恒概念達到時作為兒童具體運算階段的開始，而將體積守恒達到時作為具體運算階段的終結或下一個運算階段（形式運算階段）的開始。這種守恒概念獲得的順序在許多國家對兒童進行的反復實驗中都得到了驗證，幾乎完全沒有例外。

而新近的一些研究認為，皮亞杰低估了兒童的能力。如在皮亞杰數量守恒重復試驗中，只有少數（16%）4-6歲的兒童理解了數的守恒。然而，不久以后，一些心理學家認為，增加問題的情境性，兒童能表現出更強的守恒掌握能力。研究者給四五歲的兒童展示兩根長度相等的小棍，并排對齊了放在桌上。兒童認為它們是等長的。當研究者將其中一根小棍往前稍微挪動一下后，問兒童：“兩根小棍一樣長，還是不一樣長？”這時兒童就認為它長了。如果再次把小棍擺齊了，他們又認為兩根小棍是一樣長的。而兒童對他們這種答案的前后矛盾絲毫沒有察覺，甚至當研究者向他們指出矛盾時，他們仍然無動于衷。可是六七歲的兒童就完全不同了，不管研究者怎樣變換小棍的擺法，他們都等正確地說出兩根小棍的長度是相等的。因此得出這樣的結論：四五歲的兒童還沒有形成“當棍子被移動時長度仍然不變”的長度守恒概念，到六七歲時，兒童才能形成長度守恒的概念。

那么隨著學習生活環境的進步、教育的發展、人類智能的進步和兒童環境刺激的改變，現階段小學一年級兒童的守恒能力現狀究竟是怎樣的呢？是依然與皮亞杰所發現的結果一致？還是已經有所改變？這便是本研究所要探討的內容。

2 方法

2.1被試

本次研究以中國科學院附屬玉泉小學41名一年級兒童為被試，22名女生，19名男生，平均月齡79.29（SD = 0.82），所有被試身高、智力、表達能力正常，均自愿參加實驗。

2.2儀器和材料

實驗材料包括扣環10個，皆為同一牌子，大小，顏色一樣的扣環；小糖果10個，皆為同一牌子，大小，味道，顏色一樣的糖果；2個礦泉水瓶（皆為同品牌、大小、顏色的礦泉水瓶）、1個小盆，自來水；2個公平框的簽，皆為同品牌、大小、顏色的簽；2張A4紙，皆同品牌、大小、顏色；2個橡皮泥，皆同品牌、大小、顏色、重量，小天平。

2.3程序

根據兒童的思維特點和避免其它因素干擾兒童的判斷能力，本次實驗采取不掩蓋操作，即在兒童面前改變材料的擺放距離。為了不影響老師和家長對孩子的期望值，實驗避免在老師和家長面前做。

實驗一 數量守恒（扣環）

本實驗分為2個小組。

第一組實驗首先把10個扣環擺成長度相同的兩行，兩行相隔5cm，而每一行的每兩個相鄰的扣環的距離為8cm，如圖1所示。主試問被試：“這兩行的扣環一樣多嗎？”被試回答后，做記錄。若被試回答這兩行的扣環數量不是一樣多，即作為無效數據。

第二組實驗在第一組的基礎上，保持第一行的扣環不動，而移動第二行的扣環，使得扣環之間的距離增加，必須讓第二行的首尾扣環之間的距離比第一行首尾扣環之間距離更長，如圖2所示。主試問被試：“這兩行的扣環是一樣多嗎？”被試回答后，做記錄，若回答是一樣多，在表上填√；若回答不是一樣多或者第二行比較多或者少，在表上填×。

實驗二 數量守恒（糖果）

本實驗與實驗一程序和要求相同，只是將扣環變成糖果。

實驗三 體積守恒（水）

本實驗分為2個小組。

第一組實驗首先在相同的2個礦泉水瓶里分別裝滿水。主試問被試：“這兩瓶水是一樣多嗎？”被試回答后，做記錄。若被試回答這兩杯水不是一樣多，即作為無效數據。

第二組實驗在第一組的基礎上，保持其中一瓶水不動，而把另一瓶水倒入盆里。主試問被試：“這瓶礦泉水里的水和這個盆里的水是一樣多嗎？”記錄方式同上。

實驗四 長度守恒（小棒）

本實驗分為2個小組。

第一組實驗將2個公平框的簽左右對齊。主試問被試：“這2個是一樣長嗎？”被試回答后，做記錄。若被試回答不一樣長，即作為無效數據。

第二組實驗在第一組的基礎上，保持其中一根不動，而把另一根向右移動，使其左端對準上一根的中間。主試問被試：“這2個是一樣長嗎？”記錄方式同上。

實驗五 面積守恒（白紙）

本實驗分為2個小組。

第一組實驗將2張A4白紙放好。主試問被試：“這2張紙是一樣大嗎？”被試回答后，做記錄。若被試回答不一樣多，即作為無效數據。

第二組實驗在第一組的基礎上，保持其中一張不動，而把另一張剪成4張大小橫向連接鋪開。主試問被試：“這2張紙是一樣大嗎？”記錄方式同上。

實驗六 重量守恒（橡皮泥）

本實驗分為2個小組。

第一組實驗將2個橡皮泥在天平兩端放好。主試問被試：“這2個是一樣重的橡皮泥嗎？”被試回答后，做記錄。若被試回答不一樣重，即作為無效數據。

第二組實驗在第一組的基礎上，保持其中一個不動，而把另一個壓得大且扁。主試問被試：“這2個是一樣重嗎？”記錄方式同上。

2.4數據處理

采用SPSS 17.0進行數據分析，自變量為年齡、性別、守恒類別，因變量為被試回答的通過率。

3 結果及討論

如圖3所示，全體兒童在以扣環為材料的數量守恒實驗中的通過率為82.93%，在以糖果為材料的數量守恒實驗中的通過率為92.68%，體積守恒實驗的通過率為85.37%，長度守恒實驗的通過率為73.17%，面積守恒實驗的通過率為46.34%，重量守恒實驗的通過率為65.85%，即一年級兒童已經具備了數量守恒、體積守恒、長度守恒和重量守恒的能力，在數量守恒和體積守恒方面的能力發展得尤其突出，80%以上的兒童均以獲得數量守恒和體積守恒的能力。但總體而言，一年級兒童還沒有獲得面積守恒的能力。通過率從高到低分別是數量守恒、體積守恒、長度守恒、重量守恒、面積守恒。

這與皮亞杰在數量守恒的研究結果一致，即兒童在6、7歲左右掌握數量守恒；同時，在以扣環為材料的數量守恒實驗中的通過率（82.93%）和在以糖果為材料的數量守恒實驗中的通過率（92.68%）的差異，也說明了材料差異在兒童的數量守恒中是有影響的，兒童常常接觸到的、并且喜歡的糖果比不常見到的扣環能有利于兒童理解數量守恒，這也提示我們有趣的材料更能激發學生潛力的發揮。在面積守恒方面，本研究也發現79.29個月（不到7歲）的兒童未掌握該守恒，這與皮亞杰發現的9、10歲左右掌握面積守恒不矛盾。但是與皮亞杰所發現的兒童在7、8歲左右掌握長度守恒，9、10歲左右掌握重量守恒，12歲左右掌體積守恒的結果不一致，本研究發現79.29個月（不到7歲）的兒童被試就已經掌握了這三種守恒，尤其是在重量守恒和體積守恒方面，要早得多。在要比皮亞杰的兒童被試更早掌握這3種守恒。這可能是因為隨著營養的加強、衛生條件的全面好轉、教育的發展、人類智能的進步、兒童環境刺激的改變，現階段兒童的在數量守恒、體積守恒、長度守恒和重量守恒的能力已經超越了皮亞杰時期的兒童。

通過率從高到低分別是數量守恒、體積守恒、長度守恒、重量守恒、面積守恒，這與皮亞杰發現的“具體運算階段兒童并不是同時獲得這些守恒的，而是隨著年齡的增長不斷獲得的，最早掌握的是數量守恒（6、7歲），接著是長度守恒（7、8）歲，面積守恒和重量守恒（9、10）歲，最后是體積守恒（12歲）”結果不一致，可能原因是兒童日常學習（如幼兒園、早教機構、小學）和生活中常常能接觸到橡皮泥、空氣彩泥等可以變換形狀、但體積不變的玩具和教學材料有關，這些經歷促進了兒童迅速地理解了體積與形狀變化之間的本質關系，這種體積守恒的能力也遷移到了水的體積上面，使得體積守恒的通過率躍居第二；但是學生接觸到面積守恒的情景相對較少，所以面積守恒的通過率較低。從本研究的實驗結果中可以得到啟示：對現今兒童的教育教學要充分了解學生目前的思維發展水平，看到其與過去兒童的區別和進步，更新對兒童“最近發展區”的認識，及時給予適合其思維發展水平的課程和教育教學方式，促進教育更加有效地進行。

如表1所示，在性別上，男生在以扣環為材料的數量守恒實驗中的通過率為73.68%，在以糖果為材料的數量守恒實驗中的通過率為89.47%，體積守恒實驗的通過率為84.21%，長度守恒實驗的通過率為68.42%，面積守恒實驗的通過率為52.63%，重量守恒實驗的通過率為68.42%，即一年級男生已經具備了數量守恒、體積守恒、長度守恒、面積守恒和重量守恒的能力，其中最好的是數量守恒和體積守恒，其次是長度守恒、重量守恒，最后是面積守恒。

女生在以扣環為材料的數量守恒實驗中通過率為90.91%，在以糖果為材料的數量守恒實驗中通過率為95.45%，體積守恒實驗的通過率為86.36%，長度守恒實驗的通過率為77.27%，面積守恒實驗的通過率為40.91%，重量守恒實驗的通過率為63.64%，即一年級女生已經具備了數量守恒、體積守恒、長度守恒和重量守恒的能力，在數量守恒方面尤為突出，90%的女生都獲得了數量守恒的能力，但一年級女生還沒有獲得面積守恒的能力。其中最好的是數量守恒，其次是體積守恒、長度守恒、重量守恒，最后是面積守恒。

根據圖4，對比男生和女生的結果可知，男生女生在通過率上的順序都是一致的，即數量守恒、體積守恒、長度守恒、重量守恒，最后是面積守恒，這說明無論是男生還是女生，在守恒能力類型上的獲得的是順序是一致的。但是，女生在數量守恒、體積守恒和長度守恒方面的能力強于男生，在面積守恒和重量守恒方面弱于男生，即男生各方面的守恒能力發展得比女生均衡，女生在守恒能力方面的優勢和劣勢都比男生明顯。這可能是因為數量守恒、體積守恒和長度守恒的實驗是相對直觀的，女生的形象思維比較占優勢，在這三項實驗中表現優于男生；而抽象思維占優勢的男生則在面積守恒和重量守恒方面表現得比女生好。從總體上來看，女生在數量守恒、體積守恒和長度守恒的優勢要大于男生在面積守恒和重量守恒上的優勢，這與目前普遍的“男孩危機”（Boy Crisis，指男生在各方面都落后于女生的現象，是從中小學到大學的全線性危機）的現象一致。這也提示我們，教育需要正視并尊重男生和女生之間的差異，同時也看到男生在面積守恒和重量守恒上的優勢，根據男生女生的差異性進行因材施教，促進男生、女生更加有趣、有序、有效地發展。

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