从心理学角度说,所谓获得了科学概念,就是理解认识了事物的本质特征,并能正确区分事物的本质特征与非本质特征。然而作为概念转化基础的儿童日常概念却由于儿童知识经验不多,认知水平有限,常表现得既具体,又贫乏,概念中常常忽略了事物的本质特征,而包括了一些非本质特征。我国心理学研究者有一个以询问方式进行的实验,说明了这一点:当询问40个3岁半至8岁的儿童,月亮和树是不是活的,有没有生命时,50%以上的儿童认为树不是活的,没有生命;70%以上的儿童认为月亮是活的,有生命。由此可见,在儿童的日常概念中并没有掌握生命的本质特征,而只是从直观、具体的观察出发,注意到了一些诸如“动与不动”的非本质特征。在小学科学教学实际中,这种实例也是很多的。例如,讲到昆虫,需要儿童掌握的是“一对触角,三对足,身体分为头胸腹”这一昆虫的本质特征,可是儿童却常根据自己的经验,提出像昆虫有生命,会爬、会运动,长着一对眼睛等特征。当然这确实是昆虫相对某类事物的特征,但具体到“昆虫”这一科学概念来说,它们就都是些非本质特征了。从以上这两个例子可以看到,要将儿童的日常概念转化成为科学概念,其实质就是让儿童从原有的认知结构中走出来,重新认识事物的本质特征,并学会对事物的本质特征和非本质特征进行科学的区分和辨析。
儿童的日常概念具有直观、具体等特征,而科学概念却是隐蔽、抽象的。这样,儿童从日常概念向科学概念的转化过程,实际上是儿童的认知水平经历了一次次转变的过程,这其中具有明显的规律性。我国心理学者刘范等对这一规律性做过研究实验。实验选择了19个以词标志的关于天文、地理、气象等自然现象的概念,要求6岁至10岁的儿童对每个词做出定义性的说明。
实验中,儿童们天真地做出了丰富多采的回答,归纳起来可以分为四级水平。第一级是不回答或理解错误。如说,太阳是太阳公公。第二级是凭借对事物表面特征的直接感知进行的描述性回答。如说,太阳是红的、圆的、在天上。第三级是不仅仅停留在事物的表面特征上,还能抓住事物的一些本质特征,以叙述的形式来表达。如说,太阳是一个火球,它的光可以照耀世界。第四级是儿童基本上摆脱了事物表面特征的束缚,并试图以定义的形式进行概括。如说,太阳是能发热的一种星球。
这个实验说明,儿童科学概念的形成,不是一下子就能实现的,而是要经过一个不断充实、改造与完善的过程。其规律是从不理解,到根据事物的表面特征进行描述,再到抓住事物的部分本质特征,最后到掌握事物的全部本质特征。这实际上也就是儿童从日常概念——仅了解事物的表面具体特征向科学概念——能揭露事物的本质特征转化的规律。
明确了概念转化的实质和规律,研究教学条件下概念转化的策略显得十分必要。目前国内这方面的研究还只停留在实际教学中,没有什么理论性成果。国外对这种概念转化策略的研究已经很深入,比较著名的有英美科学教育工作者德赖弗、休森、钱伯根、诺维克等。他们根据儿童的认知心理,结合概念转化的实质和规律,提出了一套促进概念转化、重组的过程模式,在教学中被广泛应用。
研究这一模式,结合我国的教学实际,以下四方面可能是促进儿童概念重组的关键:
(一)提供充分的经验材料
在儿童概念重组之前,应该使儿童对于与该概念有关的事物有所了解,并且这种有关的知识越丰富,对概念的理解也就越容易。例如,儿童掌握“动物”这一概念的水平,是和他们对动物知识了解的多少直接相关的。他们对动物的种类、生活环境、习性、形态等方面的知识知道得越多,就越能舍弃动物的非本质特征而接近本质特征。
(二)设计合适的刺激性问题
在儿童概念重组中,应该提出一系列刺激性间题,以便使儿童能够连续地比较概念的本质特征和非本质特征,使科学概念同他们的原有日常概念相互作用,产生冲突,这有利于促进科学概念的形成。例如,在儿童的日常概念中,果实的特征常常是:能吃、有营养、是植物长出来的等等。这时如果提出“鸡蛋也能吃,是不是果实?”“大白菜有营养,是不是果实?”“花生长在植物上,是不是果实?”等问题,就会使学生对自己原有的概念产生疑问,无形中使果实的本质特征逐渐清晰。
(三)选择明确的揭示本质特征的方法
在儿童概念重组中,当日常概念与科学概念产生冲突后,应该选择一种最为适当、明确的方法,来揭示事物的本质特征,帮助儿童建立起科学概念。例如,建立花的概念时,有的儿童总是把花瓣作为花的主要特征,对于那些没有花瓣的花,就不认为是花;有的儿童往往把花心作为整体看待,不分雄蕊和雌蕊;还有的儿童对于花萼就根本没有注意到。这样要使儿童认识花的本质特征,就必须选择典型的完全花和不完全花,以解剖的方法,来向儿童揭示这些特征,使他们形成花的科学概念。
(四)创造运用科学概念的机会
在儿童完成概念重组、形成科学概念后,应该让儿童在实践中运用概念,这会使儿童对概念更加亲切,掌握概念的积极性会提高。运用概念于实际,是概念的具体化过程,而概念的每一次具体化,都会使概念进一步丰富和深化,对概念的理解就会更加全面,更加深刻。