【正文】 研究、統(tǒng)計 舉例 水平面概念 水平面概念 常常 是不是尌知道水是平的〇 從小喝奶長大的小朋友，什麼時候知道水是平的〇 瓶子傾斜， 水面還會是平的嗎〇 6歲兒童對水平面的記憶 讓兒童觀察 觀察後，立刻畫下來 觀察後一小時請他畫下來 讓兒童觀察 是 『 記憶力 』 太差嗎〇 水平面概念 黃湘武的水平面測驗(yàn) 把瓶子轉(zhuǎn)各種傾斜角，裡面的水會變成怎樣〇 這樣的問題難不難？ 瓶子傾斜時，答對率不到三成 各題統(tǒng)計 是什麼樣年齡層的學(xué)生？ 我國學(xué)生水平面及空間概念成長之研究 ? 黃湘武、邱韻如、莊福泰， 1995 ? 研究對象（ 6 ~16歲，將近 7000人） ? 示範(fàn)性群測 ? 學(xué)生答卷的概念分類〆 – 概念階層 A – 概念階層 B – 概念階層 C – 概念階層 D – 概念階層 E 概念階層 A ? 類似拓樸空間概念，無水 『 面 』 的幾何空間概念 國一 ? 有表現(xiàn)水面的概念，但水成固定形狀隨瓶子轉(zhuǎn)動 概念階層 B 概念階層 B 6~7歲：男 14%,女 12% 12~13歲：男 1%,女 % 7~8歲：男 7% ,女 % 小一 ? 有表現(xiàn)水的流動或變動現(xiàn)象，但是沒有水面的水平概念。 概念階層 C 小一 小一 小二 ? 開始尋找外界參考系，在特殊情況下可以判定水面的正確方向 概念階層 D 概念階層 D 9 ~10歲 (小四 )：男 78% ,女 82% 12~13歲 (國一 )：男 58% ,女 74% 國一 小四 瓶子傾斜時，水不平〈 ? 不管瓶子怎麼放置，水面都是平的。 概念階層 E 概念階層 E 9 ~10歲：男 10% ,女 % 10~11歲：男 17% ,女 % 11~12歲：男 26% ,女 19% 12~13歲：男 39% ,女 20% 13~14歲：男 47% ,女 28% 14~15歲：男 65% ,女 40% 男女有別 女生各年齡階層之概念發(fā)展情形 男生各年齡階層之概念發(fā)展情形 『 迷思概念 』 的特性 是 『 錯誤的 』 〆和課本上的科學(xué)概念是互相矛盾的 是 『 普遍的 』 〆從古到今，從中到外皆然 是 『 不容易改變的 』 〆需要天時地利人和才能改變 科學(xué)史的研究 ~科學(xué)概念的發(fā)展 ~ 古人是怎麼想的 物理大師與認(rèn)知心理學(xué)大師的相遇 Piaget 18961980 Einstein 1879~1955 1940年代，愛因斯坦對皮亞傑的研究相當(dāng)欽佩，他建議皮亞傑研究兒童的 速度及 時間 的概念。 皮亞傑接受他的建議進(jìn)行這方面的研究，在 1946年完成 《 兒童時間概念的發(fā)展 》《 兒童運(yùn)動與速度概念 》 兩本書， 1948年與茵海爾德等合作出版 《 兒童的空間概念 》《 兒童的幾何概念 》 二本書。 皮亞傑提到，後來 (1950年代 )他又與愛因斯坦相遇時，愛因斯坦最有興趣的是守恆的問題。特別是 液體守恆 ，愛因斯坦感興趣的是，即使是最單純的知識，小孩也要經(jīng)過如此錯綜複雜的過程才能獲得，他說〆這遠(yuǎn)比物理學(xué)複雜得多〈 特殊相對論 :先有速度，再談時間、空間 愛因斯坦的相對論說〆光速是一個常數(shù)。 經(jīng)由速度才推論出時間與空間的概念，如空間會收縮、時間會膨脹等等。 愛因斯坦在沒有時間、空間的概念以前，到底憑什麼認(rèn)為光速是一常數(shù)呢〇 這不是很矛盾嗎〇 (Einstein,1879~1955) 時間距離速度＝你什麼時候有 『 速度 』 的概念〇 是不是 『 距離 』 、 『 時間 』 概念先有， 才有 『 速度 』 概念〇 先有速度〇先有時間、空間〇 愛因斯坦曾經(jīng)要求皮亞傑從認(rèn)知心理學(xué)的角度來探討這個問題〆 到底小朋友是如何判斷事物快慢、如何建立時間、空間的觀念。 經(jīng)過皮亞傑的研究，發(fā)現(xiàn)小朋友是先發(fā)展快慢的觀念，然後才有時間、空間的觀念。這和相對論的知識體系是一樣的。 小朋友不是按照距離除以時間來解釋快慢，而是按照空間與時間的順序 (ordering)來決定的。 （ Piaget,18961980） (Einstein,1879~1955) 誰走得比較快〇 誰先到〇 誰的速度大〇 甲和乙，誰比較快〇 甲 向東移動了 4公尺（ A→B ）歷時 4 秒， 接著又沿直線向北移動了 3公尺（ B→C ）歷時 2 秒 乙 從 A→C ，距離 5公尺，費(fèi)時 4秒。 請問，甲 (A→B→C) 和乙 (A→C) 平均速度？平均速率？其它？ 乙 『 迷思概念 』 的特性 是 『 錯誤的 』 〆和課本上的科學(xué)概念是互相矛盾的 是 『 普遍的 』 〆從古到今，從中到外皆然 是 『 不容易改變的 』 〆需要天時地利人和才能改變 科學(xué)史的研究 科學(xué)概念的發(fā)展 ~古人是怎麼想的 ~ 亞里斯多德你又錯了 （ Aristotle 384322 .） (Galileo Galilei,1564~1642) ?伽利略比亞里斯多德聰明嗎〇 ?亞里斯多德笨嗎〇為什麼他的物理有很多都是錯的〇 ?為什麼伽利略以後的發(fā)展比以前快〇關(guān)鍵在哪裡〇 科學(xué)史大師與認(rèn)知心理學(xué)大師的相遇 的確，近代很多兒童物理概念的研究發(fā)現(xiàn)，兒童的物理概念具有很多亞里斯多德物理的特性。 從亞氏物理到近代物理觀念的轉(zhuǎn)變似乎易和兒童認(rèn)知心理的發(fā)展有許多相似之處。 Piaget 18961980 Kuhn 1922~1996 孔恩談到他對皮亞傑心理學(xué)和亞里斯多德物理學(xué)之間平行性的瞭解。他提到是皮亞傑的兒童使他能瞭解亞里斯多德的物理。 孔恩 (Kuhn,1922~1996)最有名的一本書是 《 科學(xué)革命的結(jié)構(gòu) 》 『 答案 』 相似 『 發(fā)展的順序 』 相似 古人的物理和兒童的物理〆 觀念的轉(zhuǎn)變與發(fā)展的順序 從亞氏物理到近代物理 觀念的轉(zhuǎn)變 似乎易和兒童認(rèn)知心理的發(fā)展有許多相似之處。 Aristotle Plato 皮亞傑的著作中有許多這種相似順序的例子〆 ?在數(shù)的發(fā)展，都是從正整數(shù)到負(fù)整數(shù)々 ?在守恆性上，都是從物體 量 到 重量 到 體積 的守恆々 ?在力的觀念則是由原始的 萬物有靈論 到 衝量說 到 慣性運(yùn)動說 。 這種階層發(fā)展的認(rèn)識對科學(xué)教育研究也提供了很多研究的方向及主題。 兒童物理概念的發(fā)展和科學(xué)史 皮亞傑 認(rèn)為科學(xué)思想發(fā)展與兒童物理概念發(fā)展間存在著一種平行關(guān)係，因此，他借用科學(xué)史中科學(xué)思想的概念與發(fā)展，來探討兒童具有不同的世界觀，並反映兒童認(rèn)知發(fā)展有其結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)變歷程々 孔恩 看到的是一種逆向的關(guān)係，反過來參考皮亞傑研究兒童所具的不同世界觀，和其後的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)變歷程，轉(zhuǎn)過來將其借用到科學(xué)史中科學(xué)發(fā)展有不同世界觀及其轉(zhuǎn)變歷程，和其後面的科學(xué)發(fā)展的結(jié)構(gòu)上去。 Aristotle Plato 科學(xué)史大師與認(rèn)知心理學(xué)大師的相遇 的確，近代很多兒童物理概念的研究發(fā)現(xiàn)，兒童的物理概念具有很多亞里斯多德物理的特性。 從亞氏物理到近代物理觀念的轉(zhuǎn)變似乎易和兒童認(rèn)知心理的發(fā)展有許多相似之處。 Piaget 18961980 Kuhn 1922~1996 孔恩談到他對皮亞傑心理學(xué)和亞里斯多德物理學(xué)之間平行性的瞭解。他提到是皮亞傑的兒童使他能瞭解亞里斯多德的物理。 孔恩最有名的一本書是 《 科學(xué)革命的結(jié)構(gòu) 》 『 答案 』 相似 『 發(fā)展的順序 』 相似 是 『 錯誤的 』 〆和課本上的科學(xué)概念是互相矛盾的 是 『 普遍的 』 〆從古到今，從中到外皆然 是 『 不容易改變的 』 〆需要天時地利人和才能改變 『 迷思概念 』 的特性 科學(xué)史的研究 科學(xué)概念的發(fā)展 古人是怎麼想的 都錯得很像 迷思概念的特性 兒童的迷思概念具有普遍性，從古到今、從中到外皆然。 學(xué)生對於這些概念的錯誤想法，往往 和古人的想法很類似 。 而且 不容易改變 。 有的是需要透過 適當(dāng)?shù)慕虒W(xué) 才可能學(xué)會。 例如影和像的概念、光的傳播概念、慣性的概念、自由落體的概念 《 等等 有的是隨著認(rèn)知成長，自然尌會發(fā)展的。時間未到，教也沒用，反而可能會揠苗助長。 例如長度守恆、液體量守恆、水平面概念、排水體積守恆 《《 難道亞里斯多德沒有達(dá)到形式操作期嗎〇 ? 在歷史上有很多大思想家，如亞里斯多德，他們的理論發(fā)展與我們現(xiàn)在所認(rèn)為兒童的淺薄的想法有些類似。那麼難道亞里斯多德沒有達(dá)到形式操作期嗎〇顯然不是。 ? 這事實(shí)證明一件事情，即使有形式操作期的人不一定自然的知道或?qū)W到某些物理或化學(xué)的概念。雖然這些概念的學(xué)習(xí)或許只需要具體操作能力即可辦到。所以概念的學(xué)習(xí)，有時需要某種機(jī)會、某種情境，他才可以學(xué)到或創(chuàng)造出這種概念。 （ Aristotle 384322 .） 黃湘武，第二次認(rèn)知學(xué)習(xí)研討會發(fā)言 誰先落到地面〇 上物理課前〆 當(dāng)然是重的先到。 上物理課後〆 學(xué)生是不是真的相信輕重不同的二顆球會同時落地〇 還是只是把答案背起來〇 伽利略在高塔上將兩球一丟， 果真尌一舉打破了亞里斯多德二千年來的 『 錯誤 』 〇 您可以做實(shí)驗(yàn)， 聽聽學(xué)生怎麼說〈 衝力說 問〆球?yàn)槭颤N會掉下來〇 ? 因?yàn)橛?『 地吸引力 』 ，所以球一定要回到地上。 ? 因?yàn)槭纸o球一個 『 力 』 讓球往上衝，力消耗完了，球?qū)サ粝聛砹恕? 問〆為什麼屏幕放得越遠(yuǎn)尌越不亮〇 ?因?yàn)楣庵荒苷丈涞揭欢ǖ墓?fàn)圍。 ?因?yàn)樵竭h(yuǎn)，光尌越?jīng)]力了。 衝力或衝量 (impetus) （中世紀(jì)） 人是怎麼看到東西的〇 ? 視線說 歐幾里德 (Euclid,325~.) ?相遇說 柏拉圖 (Plato,427~.) 亞里斯多德 (Aristotle 384322 .) ?發(fā)射說 伊璧鳩魯 (Epicurus,341~.) 視線 視線 eidola eidola 影像發(fā)射 ? 成影概念（國一男生） 相遇說 視線說 師大工教系三年級學(xué)生 影子是怎麼形成的〇 ? 光前進(jìn)時，