大班幼兒在積木活動中建構“穩固”物理知識的質性研究*

杜麗靜

（紹興文理學院教師教育學院,浙江紹興,312000）

皮亞杰對傳統的先驗論、經驗論和康德的批判哲學審慎研判，創建了發生認識論，提出“適應乃智慧之本質，動作乃智慧之緣起”。在幼兒科學教育領域，物理知識是關于物體特質的內容，是獨立于幼兒的客觀存在，是幼兒對物體加以動作、觀察物體的反應并經歷簡單抽象和反省抽象后所形成的知識。

物理知識這一概念一經提出，便引發眾多學者的關注。相關實證研究相繼涌現，證實了幼兒能感知、能體驗物理現象，但不能建構物理知識。但相關實證研究的對象多為年齡較小的幼兒，那年齡略大的幼兒能建構物理知識嗎？他們建構物理知識經歷了哪些歷程？基于這些困惑，以“穩固”為例，筆者對大班幼兒建構物理知識的內涵及歷程進行探究，以期豐富幼兒深度學習的相關實證研究，為幼兒園教師了解幼兒的知識建構提供參考。

一、研究方法

（一）研究對象

研究者依據目的取樣原則，以幼兒園日常開展積木活動情況（每日開展1小時左右）為要點，選取浙江省某市一所省二級幼兒園為合作園所。該園位于城鄉交界處，是一所全額撥款的公辦幼兒園，2018年成為浙江省首批“安吉游戲”實踐園。該園每天上午和下午各有一個小時開展游戲，幼兒在戶外和室內均有使用積木建構的經驗。本研究選取大班6名幼兒，實足年齡5歲多，男女各半，每周自選進區建構次數3次以上。詳見表1。

表1 研究參與者情況概述

（二）研究場域與研究材料

研究場域為該園大班的積木活動室。活動室西側和北側為材料區，教師依據形狀和大小分類放置單元積木。研究者在活動室西側和北側各放置一架攝像機，保留幼兒移動的空間與路線，不影響其正常活動。

積木是幼兒建構物理知識的重要素材，〔1〕其精妙之處在于具有“開放性”“低真實性”。〔2〕研究者以幼兒日常使用的兩套單元積木為研究材料。一套是“安吉游戲”實踐園的配套積木，形狀規則包括不同大小的長方體、正方體、圓柱體、三角錐等，每種形狀的積木重心就是其幾何中心。第二套是一套普通松木的單元積木，是由政府早期招標購買的標準材料，均為長方體、正方體、圓柱體等規則形狀，重心為積木的幾何中心。前一套單元積木體積相對較小，后一套單元積木體積相對較大。

（三）搜集資料的方式

質性研究的資料搜集以最能幫助研究者了解某個現象為基本要求。〔3〕本研究的資料搜集方式包括非參與式觀察、訪談以及實物分析3種。

1.非參與式觀察

研究者采用非參與式觀察法搜集資料。研究者觀察幼兒積木活動15次，幼兒積木活動的時長累計610.24分鐘，活動后的分享時間為197.29分鐘。

2.訪談

研究者采用半結構訪談法向家長了解幼兒玩積木的經驗，訪談時長為105分鐘左右。之后研究者采用非結構訪談法向幼兒了解每次活動后的真實想法，時長合計358分鐘。訪談所得資料用以檢驗研究者觀察到的幼兒外在表現的真實性。

3.實物分析

研究者搜集到的實物資料包括幼兒園教師撰寫的反思筆記10份，作息時間表1頁。

（四）資料分析的方式

6名大班幼兒用單元積木搭建“幼兒園”送給弟弟妹妹們。研究者將幼兒玩積木的過程錄影，并轉錄為文本。研究者先反復閱讀文本，劃分出意義相同的小段落，再次閱讀之后給每個單位賦予完整而具體的編碼，標示出關鍵詞以備后續查驗。研究者通過這個過程對文本進行開放性編碼。之后，研究者精讀文本，尋找開放性編碼之間的類別關系，將同一類別的編碼歸類。最后，研究者將所有類別抽絲剝繭，把最大多數的研究結果囊括在一個比較寬泛的范圍之內，形成一張網絡。這是提煉主題的過程。

（五）研究信度

為保證研究信效度，研究者先到幼兒園觀摩積木活動一個學期，熟知6名參與者的愛好、性格、學習傾向后才開始搜集資料。為了保證文本資料的準確性，研究者將轉錄文本和原視頻同時發給大班教師，請其查核當時視頻中的情境與文本中記錄的幼兒言行是否吻合。在資料分析階段，研究者把編碼體系和1/3文本編碼給大班教師，請其查核編碼類別是否準確。同時，研究者邀請一位高校教師做同行編碼驗證。該教師在高校學前教育專業任教7年，主要講授“學前兒童游戲”課程。研究者邀請該高校教師一同觀摩共3次，并分別對幼兒在活動中的表現進行獨立編碼，然后一起討論編碼中未達成共識的地方。兩者獨立編碼一致性達87%。

二、研究結果與分析

（一）幼兒僅從單個因素的角度建構“穩固”物理知識

1.積木屬性層面

在第一輪積木建構時，幼兒初選小型單元積木進行搭建。

幼兒搭建第一輪積木。剛搭起的“墻壁”不經意間就倒塌了。經過探究，幼兒發現癥結在于材料太小。辰辰和蟲蟲一致認為：“要用重的、大的積木。”年年則認為：“要用輕的。”蟲蟲向她解釋：“重的不容易倒。”幼兒對選用材料產生了認知沖突，于是教師提供了大小不同的積木，請幼兒再嘗試。婷婷說：“要用大的積木，很堅固。”辰辰和蟲蟲補充：“輕的會倒。”年年說：“要用重的。”后來，教師又提供了測量工具，幼兒拿著測量工具在幼兒園尋找更大的單元積木。蟲蟲用卷尺測量正方體積木，發現邊長有25厘米。辰辰拿尺子測量長方體積木（邊長120厘米）。之后他們說：“這些長方形、正方形的大積木更重。”婷婷點頭：“嗯，又大又重的不會倒。”蟲蟲補充：“地基牢固就不倒了。”

在案例中，幼兒通過操作、嘗試、選用工具對積木進行測量，從材料重量、大小維度建構了“重而大的積木比較穩固”的基本認識。

2.搭建順序層面

幼兒搭建時常有積木掉落的情況，幾次失敗后他們發現，“墻壁”穩固程度與搭建順序有關。

開心把一塊長方體積木橫直放在第二層，但第一層積木只有一半面積與之接觸，他剛一松手，積木就掉落了。他撿起積木后再次嘗試，積木又掉落了。開心回顧：“應該先搭建好下面。”年年和鶴鶴合作修一面“墻壁”，年年把長方體積木放置在第二層，積木有一半面積是懸空的，她一放手積木就掉落了。她撿起積木后繼續嘗試放在第二層。后續，教師問：“為什么積木會掉？”年年回答：“第一層沒有搭建好。”蟲蟲補充說：“底部根基穩固了才不會倒，打地基很重要。”婷婷在搭建時，同樣拿長方體積木懸空搭在第一層的上面，積木掉落后，她迅速拿了一塊同樣大小的積木墊在了第一層的空缺處。她說：“積木掉下去了，我馬上想到下面還是空的。”

幼兒在親身體驗后意識到，建構順序會影響“墻壁”是否穩固。不同的是，年年、開心形成了“由下而上遞進搭建有利于積木不掉落”的認識，婷婷迅速找尋到了“墻壁”不穩固的原因，蟲蟲則發現“由下而上搭建”的目的是維持根基牢固。

3.搭建方式層面

（1）橫直搭建比豎直搭建更穩固

第二輪搭建時，幼兒嘗試了豎直擺放積木和橫直擺放積木，測試哪一種方式搭建的“墻壁”更穩固。

一組幼兒是鶴鶴和婷婷，鶴鶴把一塊長方體積木豎直擺放，再拿一塊同樣的積木橫直擺放，婷婷試著推了推積木后說：“橫的比較穩，不會晃。”鶴鶴與大家分享時談到了這一發現和嘗試的過程。另一組是開心和年年。開心用長方體積木豎直搭建了一層，年年則將一塊積木橫著放在開心搭建的積木旁：“我的牢還是你的牢？”開心用食指推：“都搖晃，橫的搖晃得不厲害。”

幼兒從親身體驗中理解了豎直搭建和橫直搭建的積木在外力作用下會產生不同的反應，進而影響“墻壁”的穩固程度。由此，幼兒進一步充實了“穩固”物理知識的內涵：橫直搭建比豎直搭建更穩固。

（2）交叉搭建有利于上下積木互相支撐

幼兒最初將積木豎直搭建，偶有碰倒積木的狀況，重新搭建時嘗試將積木交叉搭建。

辰辰指著豎直搭建的墻壁說：“這樣不牢固，我們要換一種方式。”婷婷說：“應該像蓋房子那樣壘磚塊。”蟲蟲拿了兩塊積木并列擺放，再拿一塊積木壓住下排積木間的縫隙。開心看到后，也把他已經搭建好的積木全部改成這樣的搭建方式。開心說：“下面兩塊積木把上面一塊積木撐著，就不會倒了。”辰辰用交叉的方式壘高了6層，還用手推了推。教師問：“為什么這樣搭？”辰辰回答：“你看，這下面兩塊互相依靠，上面這塊依靠下面兩塊，這樣比較牢。”辰辰說：“用手推一下就知道了，直列的墻一用力推就倒，而且是從上到下全倒；但用力推交叉搭建的那個，它會晃，但不會倒。”

案例中，幼兒經施加外力檢驗發現，積木交叉疊加更為穩固，并理解了交叉疊加積木的優勢在于上下積木可以互相依靠。換句話說，直列搭建的積木重心在幾何中心，力是由上而下傳遞的，每一列積木中，下面的積木支撐上面的積木。一旦變換為交叉搭建，下面兩塊積木就把上面一塊積木的重力分散了，進而使得“墻壁”更為穩固了。

（二）幼兒從多個向度建構維持“幼兒園”穩固的物理知識

1.積木屬性與搭建方式之一

第三輪搭建時，幼兒結合積木屬性和搭建方式兩個因素考量如何維持積木作品穩固。

婷婷提醒蟲蟲：“你沒有交叉（搭建積木）。”蟲蟲說：“交叉不了，這是墻角啊。”教師問：“墻角就不行嗎？試試啊。”蟲蟲拿起兩塊大小不同的長方體積木嘗試搭建，搭好了第一層、第二層（分別見圖1、圖2）。搭建到第三層時，大長方體積木用完了，蟲蟲用兩塊并列的小長方體積木替換原來的大長方體積木，并橫平放置，與豎直放置的小長方體積木形成一個直角（見圖3）。（圖1、2、3均為俯視圖。）他認為：“第二層（大長方體積木）把第一層（大長方體和小長方體拼接處）的縫隙壓住，第一層撐起了第二層積木，很穩固，不會一碰就倒。”

圖1 第一層積木組合

圖2 第二層積木組合

圖3 第三層積木組合

上述案例中，幼兒基于積木能夠上下、左右相互支撐，使“墻壁”更為穩固這樣的樸素知識，想到了用交叉搭建的方式構建“墻角”并付諸實踐。如此，幼兒在行動探究中建構了“穩固”物理知識，又用物理知識引導自己進行后續建構，內化了“不同大型積木橫平交叉可以上下、左右支撐”的“穩固”內涵。

2.積木屬性與搭建方式之二

后期，大型單元積木所剩不多，幼兒開始使用小型積木，并逐漸形成了“同種積木交叉組合可以互相支撐”的物理知識。

鶴鶴和年年修建“墻壁”，將兩塊小型長方體積木沿著“墻壁”邊緣橫著放置，中間疊加兩層同樣大小的長方體積木，形成一個組合模式（見圖4）。教師回顧：“當時材料不夠了，我發現他們把原來的方法演變了一下，用同種積木交叉組合，我很驚訝，沒想到他們會這么組合。”辰辰和開心也選擇了同種長方體積木搭建“墻壁”。他們把兩塊積木橫平疊加，然后把一塊同種積木橫直側立于疊加積木一側，形成一個積木組合（見圖5）。辰辰說：“第一層的積木橫直放在下邊，第二層（積木橫直）就放在上邊，第三層又放在左邊，（這樣）交叉更復雜，就更穩固。”婷婷和蟲蟲也一起重修“墻壁”。婷婷和蟲蟲選擇了一些同樣大小的積木來建一面“墻壁”。婷婷先用一些長方體積木并列平鋪作為墻面第一層。搭建第二層時，她把積木平放在下層兩塊積木間的縫隙上。搭建第三層時，則將積木與第二層積木重疊。如此，第二三層積木兩端自然留下了一些空隙。然后，她把積木側著插入兩端空隙處，高度剛好和二三層積木疊加而成的高度持平。她再用搭建第一層積木的方式搭建第四層。四層積木形成一個圍合的組合模式（圖6為墻面側視圖）。婷婷說：“一層交叉，一層不交叉。”教師問：“什么意思？”婷婷回答：“你看，上面一層積木把下面的縫壓住了，第二層積木被下面兩塊積木撐起來了，兩塊支撐一塊，就很有力量。”

圖4 鶴鶴和年年的積木組合

圖5 辰辰和開心的積木組合

圖6 婷婷搭建的積木組合

在搭建后期，大型單元積木數量不足對幼兒來說是一種挑戰，幼兒搭建過程中既要考慮可用資源，又要考量如何維持“墻壁”穩固。幼兒想到了用同種積木組合搭建，用下部積木支撐上部積木，左右兩邊積木互相依靠，四層積木組合形成互相咬合的閉合模式。幼兒用“壓住縫隙”和“有力量”來詮釋同種積木交叉組合的優勢。

3.積木屬性、搭建方式與搭建位置

“墻壁”修補完后，幼兒請兩位教師把三塊合成板放置到圍合的“墻壁”之上，形成蓋頂，但板之間有凹陷，他們便搭建柱子支撐。

辰辰和開心搭建柱子，蹲在兩塊合成板間的下方，將一些大型圓柱體、立方體積木疊高。蟲蟲說：“沒有撐起凹陷的地方。”辰辰拍拍這些柱子，說：“好像不牢。”蟲蟲說：“換個材料。”辰辰又找了一些圓形積木疊加成柱子，放在合成板中間的凹陷處。辰辰拍拍柱子說：“這樣牢一點。”于是，辰辰和開心把之前搭建的柱子拆除，改用圓形積木在距離30cm處搭建第二根柱子。但圓形積木不夠了。辰辰找到了半圓形積木，采用交叉搭建的方式，最底層放置圓形積木，上面疊加兩個半圓形積木，再將圓形積木置于第三層。辰辰說：“前面搭建的柱子不牢，圓形積木很好，哪里凹進來就搭哪里。”蟲蟲補充說：“太佩服辰辰了，積木不夠了，他找到了半圓形，就把半圓形和圓形交叉組合。”辰辰說：“完整的圓形上面是兩個半圓，再上面又是一個圓形，一個一個間隔，最下面的（一塊圓形積木）撐起上面兩塊半圓積木，很結實。”教師在反思札記中寫道：“受材料數量的限制，辰辰選擇了用半圓形和圓形積木交叉搭建成柱子，我沒想到他會這么做。”

幼兒在操作過程中逐步調整自己的原有認知，從位置、積木材料、搭建方式三個維度擴充了“穩固”的物理知識。

（三）總結

幼兒身心發展的特殊性決定了幼兒對體驗的注重，〔4〕這種體驗必須是全面、深刻、豐富、充實的。唯有如此，才能讓幼兒在同化與順應之間不斷調整認知，形成新知。伴隨著積木活動的不斷深入，幼兒搭建的“墻壁”越來越高，建構的“穩固”物理知識也逐漸精進，由淺入深，從“什么是穩固”進展到“影響穩固的要素”，形成相對完整的“穩固”物理知識，也折射出大班幼兒由現象到本質的認識事物的歷程（見圖7、圖8）。與4—5歲幼兒相比，本研究中的5歲或6歲幼兒年齡漸長，已能從多個維度思考問題，綜合考量“影響穩固的要素”。

圖7 幼兒建構“什么是穩固”的物理知識發展歷程

圖8 幼兒建構“影響穩固的要素”的物理知識發展歷程

6名幼兒彼此之間互相觀察、啟發、提醒，共同建構了關于“穩固”的物理知識。一方面，有些幼兒會率先發現某個物理現象，并給同伴明確的提醒，讓同伴尋找其中隱藏的奧秘并親身體驗。另一方面，6名幼兒之間產生認知沖突時，會借助彼此啟發來支持對方調整認知，進而形成新的認識。

三、建議

（一）教育建議

1.給予幼兒豐富的操作機會

兒童成長的重要途徑就是親身體驗和實際操作。大班幼兒不僅在積木活動中展現了維持積木穩固的外在行動，還用語言表達積木穩固的內在原理，行動與言語協調一致，證明幼兒切實理解了“穩固”物理知識的內涵。作為幼兒園教師，要理解幼兒樂于體驗與操作的需求，為幼兒創造安全的、富有挑戰的環境，給予幼兒充分而豐富的機會，鼓勵幼兒去感受、體驗、操作、嘗試，進而建構物理知識。這樣的建構過程有利于幼兒的科學理解，并成為影響其一生的核心素養。

2.提高自身對物理現象的敏感性

很多幼兒園教師對幼兒操作積木進而建構物理知識的諸多現象并不敏感，錯過了很多教育契機。作為教師，首先要摒除“不懂科學”“不懂物理”就不學習相關內容的狹隘先見，采取獨立閱讀或小型工作坊的形式，有目的、有計劃、有系統地汲取新知；其次，看到幼兒的操作或體驗時，多用“幼兒發現了什么物理現象”“這個物理現象蘊含什么原理”“幼兒建構了什么物理知識”等問題，敦促自身提高對幼兒物理知識建構現象的敏感性。

（二）研究建議

本質性研究的價值在于切實探究了大班幼兒在積木活動中建構“穩固”物理知識的內涵與歷程。幼兒建構的“穩固”物理知識相對全面、豐滿，建構過程呈現出獨特的發展脈絡，體現了幼兒的思維發展進程。但也存在一些局限：第一，幼兒共同搭建“幼兒園”，主題本身具有一定的局限性，因為幼兒園是一個高大方正的建筑物，幼兒搭建時多使用長方體、正方體的單元積木，對其他形狀的單元積木選擇較少。未來的研究可以引導幼兒建構多個不同的主題，包括“彈道軌道”“圓形建筑”“高架橋”，進而探究幼兒建構的“穩固”物理知識更為豐富的內涵。第二，研究者未來做類似研究時，要及時撰寫反思札記，記錄當日的思考與后續訪談意圖、觀察意圖，以確保搜集資料過程的準確性和真實性。