【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 把瓶子轉各種傾斜角，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生？ 我國學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） ? 示範性群測 ? 學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 科學史的研究 ~科學概念的發(fā)展 ~ 古人是怎麼想的 物理大師與認知心理學大師的相遇 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，他說〆這遠比物理學複雜得多〈 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)要求皮亞傑從認知心理學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 科學史的研究 科學概念的發(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)展比以前快〇關鍵在哪裡〇 科學史大師與認知心理學大師的相遇 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變似乎易和兒童認知心理的發(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和亞里斯多德物理學之間平行性的瞭解。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 《 科學革命的結構 》 『 答案 』 相似 『 發(fā)展的順序 』 相似 古人的物理和兒童的物理〆 觀念的轉變與發(fā)展的順序 從亞氏物理到近代物理 觀念的轉變 似乎易和兒童認知心理的發(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 慣性運動說 。 這種階層發(fā)展的認識對科學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)展和科學史 皮亞傑 認為科學思想發(fā)展與兒童物理概念發(fā)展間存在著一種平行關係，因此，他借用科學史中科學思想的概念與發(fā)展，來探討兒童具有不同的世界觀，並反映兒童認知發(fā)展有其結構與轉變歷程々 孔恩 看到的是一種逆向的關係，反過來參考皮亞傑研究兒童所具的不同世界觀，和其後的認知結構與轉變歷程，轉過來將其借用到科學史中科學發(fā)展有不同世界觀及其轉變歷程，和其後面的科學發(fā)展的結構上去。 Aristotle Plato 科學史大師與認知心理學大師的相遇 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變似乎易和兒童認知心理的發(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和亞里斯多德物理學之間平行性的瞭解。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 《 科學革命的結構 》 『 答案 』 相似 『 發(fā)展的順序 』 相似 是 『 錯誤的 』 〆和課本上的科學概念是互相矛盾的 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 科學史的研究 科學概念的發(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?shù)慕虒W 才可能學會。 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到形式操作期嗎〇顯然不是。 ? 這事實證明一件事情，即使有形式操作期的人不一定自然的知道或學到某些物理或化學的概念。雖然這些概念的學習或許只需要具體操作能力即可辦到。所以概念的學習，有時需要某種機會、某種情境，他才可以學到或創(chuàng)造出這種概念。 （ Aristotle 384322 .） 黃湘武，第二次認知學習研討會發(fā)言 誰先落到地面〇 上物理課前〆 當然是重的先到。 上物理課後〆 學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 您可以做實驗， 聽聽學生怎麼說〈 衝力說 問〆球為什麼會掉下來〇 ? 因為有 『 地吸引力 』 ，所以球一定要回到地上。 ? 因為手給球一個 『 力 』 讓球往上衝，力消耗完了，球尌掉下來了。 問〆為什麼屏幕放得越遠尌越不亮〇 ?因為光只能照射到一定的範圍。 ?因為越遠，光尌越?jīng)]力了。 衝力或衝量 (impetus) （中世紀） 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生 影子是怎麼形成的〇 ? 光前進時，