幼兒光影概念轉變的個案研究

[摘要]本研究通過測查、觀察、訪談、實物分析等方法對某大班幼兒在六次教學活動中對光影概念認識的發展進行了跟蹤，結果表明：幼兒對影子的外部特征獲得較早，對光線在影子形成中的本質作用，光源、物體、影子三者之間的關系，以及光線沿直線傳播獲得較晚，且未理解影子產生的本質原因——光線受到物體阻擋形成影子。同時，幼兒的自主探究、同伴間的交流、教師基于幼兒原概念的問題情境的創設都是影響幼兒光影概念轉變的可能因素。

[關鍵詞]幼兒；光影概念；概念轉變

一、問題提出

兒童對光影概念的理解最早可追溯到皮亞杰的研究，他在《The Child’s Conception 0f PhysicalCausality》(1930)中，將兒童對影子現象的解釋劃分為四個階段，分別是：第一階段，平均年齡5歲，認為影子是兩種物體相互作用或介入的結果。一種來自內部(影子產生于物體自身)，另一種來自外部(影子產生于樹、黑夜和房間的角落等等)。第二階段，平均年齡6～7歲，認為影子是物體單獨產生的，源于物體本身的一種物質，沒有特定的方向。第三階段，平均年齡8歲，認為影子是物體的派生物，是一種把光趕跑了，而物體不得不把自己放在光源對面的派生物。第四階段，平均年齡9歲，兒童能夠對影子作出正確解釋。之后，Feher，E.Rice，K.(1988)研究了8～14歲兒童對光影及其形成原因的認識，發現兒童認為影子就是照出你自己，影子是一個“圖像”“圖畫”，形狀和物體一樣，同時它是你自己的一個沒有顏色的圖畫；關于影子的形成，兒童認為，影子形成于光線被物體阻擋或折偏(deflected)的時候，當光線擊中物體，物體照出影子；如果沒有光線擊中物體，是不會有任何影子的，光線推著影子，就好像水里的波紋推著球。邱韻如(1997)以小學生、中學生、大學生為研究對象，結果表明：對于成影概念的了解，必須牽涉到很多其他的概念，同時也與學習者本身的能力有關。學生學習的困難在于對于一些相關的光的性質不了解，及缺乏想像光線變化的能力。如果沒有適當的教學，幾何光學的成影概念不會隨著年齡的成長而自然建立，影像反射式的成影概念也不會隨著年齡的成長而消失。唐明(2001)對小學五年級兒童的研究發現，在光的行進問題上，兒童將光源當作光，認為光不是直進的，光會照射但不會動，光存在于光源之中(燈管)或四周，視光為一種明亮的狀態，光的行進距離受強光的影響，行進距離和火光能量有關；在影子形成問題上，兒童認為光對物體作用產生影子，影子是物體的一部分，是物體的復制，具有與該物體相同的形狀甚至紋路，認為影子的長短和燈的高低有關，并通過阻擋光的行進推測影子的長短。李采不(2003)以小學三年級到六年級的兒童為研究對象，結果發現，該年齡段的兒童認為光是緩慢的、無須任何幫助即可傳遞，光在黑暗中比白天傳遞得更遠，在白天無法傳遞；認為透明物體沒有影子，或為深色影子，影子由物體“反射”陽光而生，且黑暗中依然有影子。Christine M.Massey等人(2004)的研究發現，多數學前兒童不能區分模型中印制圖形和剪出圖形的特征，并缺乏解釋明暗圖案的機制，他們大多通過圖案和模型的相似性作出選擇。

由此可見，對兒童光影概念的研究主要集中在中小學階段，對幼兒的研究相對較少，同時，研究主要關注兒童對光影概念及其成因的認識，對兒童光影概念獲得過程的研究相對較少。形成于1982年的概念轉變理論為解釋兒童概念的獲得提供了新的理論模型，但是它并沒有解決兒童概念轉變的途徑問題，即兒童的概念轉變經歷了怎樣的階段和過程，哪些因素影響其轉變的進程。而在自然情景下，即無教學干預的情況下，幼兒的概念轉變需要經過一個漫長的過程，有時甚至會朝著一個錯誤的方向進行，這也是為什么很多人成年后仍持有相當數量的錯誤概念的原因。這就引出一系列問題：是否需要通過教學促進幼兒的概念轉變?如果需要，什么樣的教學既能有效促進幼兒科學概念的轉變，又能允許幼兒有多種途徑實現概念轉變?在這種教學情境中，幼兒的概念是怎樣一步步發生轉變的?這種轉變過程在同齡幼兒中是否存在共性?如果存在，又在多大范圍內存在?基于此，我們試圖設計一種教學，它建立在兩種邏輯——幼兒光影概念自然發展的邏輯、光影概念本身的邏輯——平衡的基礎上，以促進幼兒光影概念的轉變，進而實現“為概念轉變而教”的目的。研究者將通過跟蹤某幼兒在系列教學活動中對光影概念的理解，了解幼兒光影概念轉變的過程，發現其中可能存在的規律與重要影響因子。

二、研究方法

(一)研究對象

首先，在教學前一周對所有被試進行前測，以確定每位幼兒對光影概念的原有理解水平。前測采用半結構化訪談的形式。其次，確定幼兒人數最多的水平(判斷幼兒水平的標準見附錄)。最后，結合本班教師介紹，選取該水平中語言表達較為清楚、個性外向的幼兒為跟蹤對象。研究者最終選取了南京市某幼兒園大班的一名男孩(文中以z表示)為被試，月齡71個月。

在前測中Z不知道什么是影子，但知道“影子是黑的，沒有一點白的；”“影子和人是一模一樣的”，并且“也有身上的花紋”，認為到了一個沒有光的、黑漆漆的地方“看不到”影子是因為“影子也是黑的，和黑乎乎的地方在一起，就看不見了?！辈⒄J為這個時候“影子在，但是我們看不見?！蓖瑫r，Z認為“光線照到小鳥，又照到影子?！笨梢?，在教學之前，z尚未對光影概念形成系統、全面的認識，只是把光作為看見影子的條件，而不是影子產生的條件。在訪談的38名幼兒中，有15名幼兒表現出該水平的理解，在所有水平中人數最多，反映出該年齡段的幼兒對光影概念的普遍理解水平。

(二)研究方法

本研究主要采用個案研究法，觀察z在六次集體教學活動(每周進行一次教學活動，每次30～35分鐘)中的表現，包括他對教師提問的回答，與其他幼兒的交流、合作，獨自的探索活動等，同時對Z的圖畫、記錄單進行分析。對于Z的回答中研究者無法理解的部分進行了適當的追問。集體教學活動結束后一周，對所有接受前測的幼兒進行了后測，測查方法與前測相同，以對幼兒光影概念水平的發展有一個整體把握。對幼兒在集體教學活動以外的其他在園時間，及離園之后的時間，均不對幼兒進行有關光影概念的指導。

三、幼兒光影概念轉變的過程及分析

(一)第一次集體教學活動

本次教學活動的目標是知道什么是影子，找到自己和物體的影子，并說出判斷依據。

z認為“我動它(影子)也動，我的耳朵在這里，影子的耳朵也在這里。”并認為“影子是黑色的，看不見衣服的顏色，是從人的身體里出來的，而且摸不到?！笨梢姡瑉已經能認識到影子與物體外形上的對應關系，知道影子是黑色的，看不到物體的顏色，同時認為影子是從人的身體里出來的，這與皮亞杰劃分的四階段中的第一階段——認為影子是兩種物體相互作用或介入的結果——相一致。

在樹的陰影中，Z發現“我的影子沒有了。”并認為“因為我的影子是黑的，樹的影子也是黑的，就看不見了。”可見，z尚未認識到光線在影子產生中的作用。

Z畫了一個綠色的羊角球，然后在右邊平行的地方畫了一個大小、形狀、方向一模一樣的黑色影子，并認為“影子是黑黑的，上面沒有點子，那是地上的點子，不是影子上的。”可見，Z已經能將影子與影子的投影面區分開來。

(二)第二次集體教學活動

本次活動的目標是認識到當光源方向不變時，無論物體位置如何其影子的方向也不變。

Z認為“太陽到那邊(偏西的方向)”就能改變影子的方向。可見，Z此時已經開始認識到光源的方向會影響影子的方向，雖然這種認識可能在很大程度上是源自生活經驗。

Z不知如何將兩個人的影子首尾相連地連成一條線，但認為“斜著站，影子就能變成一個圈。”在“影子圍成圈”的繪畫作品中，Z平行地畫了兩排朝向相同的影子，用一根弧線將兩排影子的手連起來。可見，Z已經認識到在光源方向不變的情況下，影子的方向也是不變的，但尚未在頭腦中穩定建立光源方向與影子方向的關系。

(三)第三次集體教學活動

本次活動的目標是讓幼兒通過操作逐步理解光源方向對影子方向的影響。

Z認為“手電筒往下的時候小猴子(卡片)的影子就會爬上去。”但無法解釋原因。另一個男孩認為“就像太陽，太陽在這邊(用左手向上表示)的時候，影子就在這邊(用右手向下表示)，太陽在這邊(用右手向上表示)的時候，影子就在這邊(用左手向下表示)?！?鑒于該男孩在后期與z有較多交流，下文以X表示)Z表示“我和他的想法一樣?！辈⒏嬖V研究者他發現“我把手電筒向前的時候影子變大了，向后影子就變小了?！笨紤]到研究者的追問不能給予Z額外的指導，研究者未追問z對該現象的解釋。

同時，Z認為“手電簡要對準猴子才行，不對準沒有光，就沒有影子了?！痹谡n后畫的圖畫中，他將手電筒、猴子、影子縱向對齊，從下到上排列，并解釋說，“手電筒照到猴子才會有影子，不照到就沒有影子?！笨梢?，Z已經開始認識到光是影子產生的必要條件之一，并在操作層面上認識到光源方向與影子方向之間的關系，但仍無法對原因進行解釋。Z雖認可了同伴的解釋，但未顯示出同伴解釋對他理解光影方向關系的直接影響。

(四)第四次集體教學活動

本次活動的目標是讓幼兒通過操作進一步感知光線、物體、影子三者之間的關系。

Z認為“手電筒對著猴子照，(手電筒)往上(猴子的影子就)往下，(手電筒)往下(猴子的影子就)往上?！痹诓僮髦衂發現“我的影子到房頂上去了”，向后退時“影子變小了”，但無法解釋其原因。在課后的繪畫作品中，Z在畫紙中間畫了一個白色的圓圈，表示猴子卡片，畫面的左上角和左下角分別畫了一個手電筒，畫面的右上角和右下角分別畫了一個黑色的圓圈，表示猴子卡片的影子，并用直線分別將左上角的手電筒、白色圓圈、右下角的黑色圓圈，左下角的手電筒、白色圓圈、右上角的黑色圓圈連起來?？梢姡琙已在操作層面上認識到光源、物體、影子三者之間的位置關系，但尚不能用這種關系解釋影子的形成。

(五)第五次集體教學活動

本次活動的目標是讓幼兒猜測并驗證各種蝴蝶圖片(鏤空的蝴蝶花紋系教師手繪之后粘貼上去的)的影子，初步理解影子是由物體阻擋光線產生的。

z認為“因為太陽是大的，手電筒是小的，往旁邊(手電筒)就照不到猴子，太陽往旁邊還能照到猴子。”所以要光照到猴子才會有影子。X認為“因為太陽反光，太陽光不會拐彎?！蓖瑫r，X認為蝴蝶卡片鏤空處為白色的原因是“手電筒的光可以從洞中穿過去?！盳未對此發表意見，只是坐在X旁邊靜靜地聽著。

在畫下自己猜測的影子時，Z說“這個(有鏤空的蝴蝶)畫鏤空的嗎?鏤空的怎么畫?”通過觀察X的畫法，畫完自己的猜測?？梢姡藭rz并沒有認識到鏤空部分對其影子的影響，猜測并不是基于自己的思考，而是向同伴學習的結果。

X將兩只蝴蝶前后對齊排在一起，發現“只有一個影子了?！辈⒄J為這是“因為前面的蝴蝶把后面的鏤空擋住了。”“光線穿不過去就繞過去了?！盳表示“我和X想法一樣?！边@并不能表示Z已經認識到該問題的本質原因，但顯然x的回答為z進一步理解光線阻擋問題提供了幫助。

(六)第六次集體教學活動

本次活動的目標是讓幼兒通過遮擋的方法變化影子，并解釋影子變化的原因，從而進一步感知光線、物體、影子之間的關系。

X認為“鏤空的地方光照過去了，其他地方就擋住了?！蓖ㄟ^實驗操作z認為“因為光線會從這里走直線(右手食指指向一鏤空處，左手的食指從該鏤空處后面，與右手食指相碰，直線指向屏幕)，鏤空的地方光穿過去了，就沒有影子了。”可見此時z已能用語言、手勢結合的方式解釋該現象，并認識到光可以直線穿過鏤空部分。

(七)后測

教學活動結束后一周進行了后測。Z認為“影子是黑的”，但無法解釋原因；認為“光照到小朋友，然后地上就會有影子?！薄坝白泳拖袢说耐饷?，可里面沒有花紋。”影子是“光產生的”，而且要“照到它。”同時，z認為“沒有光的地方沒有影子”，“鏤空的地方就等于沒照到。”“光本來是往外的正好照到，然后這個(光)就等于直線，就像縫針一樣地穿過去”；認為太陽、物體、影子要“正好連在一起”，但對原因無法解釋；認為太陽“照到風箏，它身上就會有亮光，就會有黑乎乎的影子?！?/p>

綜上所述，Z此時對影子現象有了更豐富的認識，即影子是黑色的，沒有花紋，只有物體的輪廓，光是影子產生的一個必要條件，光能夠直線地穿過鏤空物體，光源、物體、影子在一條直線上，但對影子形成的本質原因尚未有明確認識。

四、討論

(一)幼兒光影概念轉變的過程

六次集體教學活動只是為幼兒光影概念轉變提供一個方向上的指引，而不是用教學活動間的邏輯關系限制幼兒光影概念轉變的過程和途徑。表1列出了Z在前后測及六次教學活動中表現出的對影子概念的認識(“+”表示Z已獲得該概念)。

對照前后測可以看出，Z對影子概念的認識在后測時較前測有較大進步。同時，Z較早獲得的是影子的外形特征，對光線在影子形成中的本質作用，光源、物體、影子三者之間的關系，以及光線沿直線傳播獲得較晚。雖然教師設計的活動中包含了豐富的有關“影子是光線受到物體阻擋產生的”內容，但Z直到活動結束也未建立這一概念。可見，z尚未發展到理解影子形成本質原因的水平。

(二)影響幼兒光影概念轉變的可能因素

1．自主探究。

幼兒的概念是通過自主探究建構起來的。雖然在第五次教學活動中，Z認可了X的說法，認為只有一個蝴蝶的影子是因為“前面的把后面的擋住了，光線就過不去了”，但是在第六次教學活動的預測階段，仍無法解釋鏤空處為白色的原因。但通過自主探究，Z在第六次教學活動中很快認識到“光線走直線，鏤空的地方光就穿過去了，沒有影子了。”但直到后測仍然無法用他在第五次活動中用到的“阻擋”一詞來解釋影子的形成。這也從一個側面證實相對于直接從同伴處獲得的經驗，幼兒通過自主探究獲得的經驗更有助于其概念轉變。

2．同伴間的交流。

同伴間的交流為幼兒提供了多種答案和思考的維度。對z來說，X是一個重要的同伴。從第三次教學活動開始，Z始終與X一組，X對影子的認識水平明顯高于z，同時x也是一個樂于發表個人觀點的幼兒。第五次教學活動中，X未按教師要求將兩只蝴蝶前后對齊排列，并發現了有趣的現象，這引起了Z的好奇，X對這一現象的解釋得到Z的認同。雖然我們無法在量上看出X對Z光影概念轉變產生多大的影響，但是這種影響是不容忽視的。

3．基于幼兒原有概念的問題情境的創設

教師的每一次教學活動都是基于幼兒的原有經驗，因此在整個教學過程中教師為幼兒提供了充分的表達機會和探究時間。通過幼兒的表達教師得以了解他們的認識，并分析認識背后可能存在的“樸素理論”，從而創設恰當的問題情境，如果還能輔以適時適度的追問，將有助于加深或拓展幼兒思考的深度和廣度，促進其概念轉變的過程。