成人與中學(xué)生科學(xué)概念形成過程的比較

成人與中學(xué)生科學(xué)概念形成過程的比較

1實(shí)驗(yàn)研究的意義為了研究概念的形成，心理學(xué)將事物的幾個(gè)屬性結(jié)合起來，形成人工概念。在不同的角度上，我們對概念的起源和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究，并提出了不同的理論。由Bouthilet所首創(chuàng)的假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?TheHypothesisTestingModel)認(rèn)為:在概念的形成過程中,概念的學(xué)習(xí)者是作為一個(gè)問題的積極解決者出現(xiàn)的。學(xué)習(xí)者不斷地產(chǎn)生和檢驗(yàn)假設(shè),這些假設(shè)都是關(guān)于確定概念屬性的規(guī)則和方式,每一個(gè)成功的假設(shè)都是通過運(yùn)用它把事物分為可以作為概念的例子或不可作為概念的例子兩類而得到檢驗(yàn)。一個(gè)不能成功分類的假設(shè)就會(huì)被拋棄,而一個(gè)新的假設(shè)就會(huì)產(chǎn)生,直到正確的假設(shè)被發(fā)現(xiàn)為止。多年來,這種假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵驯辉S多研究者的研究所支持。新概念形成是一個(gè)包含抽象化、類化和辨別的復(fù)雜過程。但是,傳統(tǒng)的概念形成實(shí)驗(yàn)通常以成人為被試且往往采用人工概念,很少用非人工的、自然的科學(xué)文化概念以青少年學(xué)生為被試進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,因此其結(jié)論與實(shí)際文化科學(xué)概念學(xué)習(xí)的真實(shí)過程、中小學(xué)生的文化科學(xué)學(xué)習(xí)的實(shí)際情況相去甚遠(yuǎn)。本文以一組非人工的、自然的科學(xué)概念為學(xué)習(xí)內(nèi)容,分別以成人和中學(xué)生為被試,通過對比實(shí)驗(yàn),研究成人和中學(xué)生科學(xué)概念形成過程的異同。2方法2.1測試對象被試為蘇州大學(xué)非物理系學(xué)生(主要是人文、社會(huì)科學(xué)專業(yè)的大學(xué)生)和蘇州幾所中學(xué)的學(xué)生。2.2實(shí)行卡式實(shí)體結(jié)構(gòu)的科學(xué)概念假設(shè)檢驗(yàn)本文報(bào)告的四個(gè)對比實(shí)驗(yàn)均采用Bouthilet假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑?分別制作了四個(gè)科學(xué)概念假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?。每一個(gè)假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ桶湓?第一句為關(guān)鍵句(用來代替科學(xué)教育過程中教師對科學(xué)概念的舉例和陳述,以避免灌輸科學(xué)概念和其他暗示信息對被試形成科學(xué)概念時(shí)的影響),后面五句為選擇句(用來檢查被試科學(xué)概念形成的抽象、類化、假設(shè)、檢驗(yàn)和辨別過程)。實(shí)驗(yàn)時(shí)要求被試者從五個(gè)選擇句中找出其中某一句。正確的選擇句總是和關(guān)鍵句一樣,同時(shí)包含了該科學(xué)概念的全部基本特性或概念要素。當(dāng)這規(guī)則一旦被發(fā)現(xiàn)后,該被試就能迅速準(zhǔn)確的選出以后的全部選擇句。實(shí)驗(yàn)材料用卡片呈現(xiàn),卡片大小為8cm×19cm。一個(gè)關(guān)鍵句和五個(gè)選擇句寫在同一卡片上。以5張卡片為一單元。在每個(gè)單元中,為避免猜答案,正確的選項(xiàng)隨機(jī)分布在各系列位置上。四個(gè)對比實(shí)驗(yàn)各制作卡片50張,即10個(gè)單元。四個(gè)科學(xué)概念假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ桶从梢椎诫y、由具體到抽象的規(guī)則排列如下:“反作用力”概念假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?“機(jī)械能守恒”概念假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?“熵”概念假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ秃汀皥觥备拍罴僭O(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?.3篩選正確的定理被試進(jìn)實(shí)驗(yàn)室后即閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)語。閱畢開始某一模型的正式實(shí)驗(yàn)。每張卡片呈現(xiàn)時(shí)間為1分鐘。實(shí)驗(yàn)要求被試在1分鐘內(nèi)講出答案。隨后主試告訴正確答案。被試每做完5張卡片(即1個(gè)單元)后,被要求回答:為什么選擇這些答案?主試記下“原因”并不給予“正確與否”的反饋。當(dāng)被試連續(xù)答對10張卡片(即2個(gè)單元)后,就算掌握了該模型的概念,并結(jié)束實(shí)驗(yàn)。若做完10個(gè)單元還未掌握該模型的概念,也停止該模型的實(shí)驗(yàn)。任一模型的實(shí)驗(yàn)在一個(gè)半小時(shí)內(nèi)完成。2.4創(chuàng)建正確的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)則全文是:“這是一個(gè)問題解決實(shí)驗(yàn),我們將給你看一系列卡片,每5張卡片為一單元。每一張卡片上有六句話,第一句話是關(guān)鍵句,后五句為選擇句。你的任務(wù)是在每張卡片上從五個(gè)選擇句中找出一句與關(guān)鍵句有關(guān)的句子。你應(yīng)努力尋找其中的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)則。在你做完每一次選擇后,我們將告訴你哪句話是正確的答案。每做完5張卡片(即1個(gè)單元)后,要求你告訴我們你為什么選擇這些答案。如果物理知識(shí)方面有問題,可向主試提問,主試將作解答?！?.5用一個(gè)單次課程內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)單元數(shù)根據(jù)文生(S.B.Vincent)提出的集體學(xué)習(xí)曲線的繪制方法整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這種方法的特點(diǎn)是:不管每個(gè)被試掌握概念所需的實(shí)驗(yàn)單元數(shù),而是以每個(gè)被試自己的學(xué)習(xí)總遍數(shù)作100%,把總數(shù)百分?jǐn)?shù)計(jì)的嘗試數(shù)作橫坐標(biāo)(X),同時(shí)以最大值成績分?jǐn)?shù)作100%,把總數(shù)百分?jǐn)?shù)計(jì)的成績(正確判斷率)作縱坐標(biāo)(Y),即可畫出集體的科學(xué)文化概念形成曲線。由于本實(shí)驗(yàn)是五擇一選擇,隨機(jī)選擇也可能在五張卡片中猜對一張,因此,本實(shí)驗(yàn)的Vincent曲線的起點(diǎn)是20%的正確判斷率。3結(jié)果3.1“反作用力”概念的形成過程的結(jié)果時(shí)間:2000年;被試:44名大學(xué)生和32名中學(xué)生。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下見表1(圖略)。3.2“機(jī)械能保持”的概念是研究的結(jié)果時(shí)間:2001年;被試:54名大學(xué)生和42名中學(xué)生。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下見表2(圖略)。3.3“熵”概念形成過程的實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)間:1999年;被試:37名大學(xué)生和28名中學(xué)生。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下見表3(圖略)。3.4“場”的概念形成過程的實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)間:2001年;被試:51名大學(xué)生和45名中學(xué)生。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下(圖略)。4分析與結(jié)論4.1成年人和高中生科學(xué)概念的形成是共同的成人和中學(xué)生“反作用力”、“機(jī)械能守恒”、“熵”和“場”等概念的學(xué)習(xí)過程分為三個(gè)部分:振蕩漸進(jìn)期、高原期和突變期。4.1.1第一部分:緩慢慢且振蕩上升成人四個(gè)學(xué)習(xí)過程的第一部分相對漫長而緩慢徐徐上升或振蕩上升,均呈振蕩漸進(jìn)式。中學(xué)生四個(gè)學(xué)習(xí)過程的第一部分也相對漫長而緩慢徐徐上升或振蕩上升,也均呈振蕩漸進(jìn)式。特別是,經(jīng)過統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn),對于“反作用力”和“機(jī)械能守恒”這些不太抽象的科學(xué)概念,成人和中學(xué)生在概念形成的前兩個(gè)階段(0~10%和10%~20%)沒有顯著性差異。說明對于比較具體的科學(xué)概念,在概念形成的初期,成人和中學(xué)生的學(xué)習(xí)特征一致。4.1.2第二部分：高原時(shí)期成人和中學(xué)生四個(gè)過程的第二部分的對應(yīng)曲線的平均斜率均非常小,均呈平臺(tái)式。4.1.3概念學(xué)習(xí)中突變期平均斜率成人和中學(xué)生四個(gè)過程的第三部分均以較快的速度急劇上升,均呈突變式。例如,中學(xué)生“反作用力”和“機(jī)械能守恒”概念學(xué)習(xí)過程中突變期的平均斜率分別為1.75(為其振蕩漸進(jìn)期平均斜率的3.72倍,為其高原期平均斜率的21.88倍)和1.56(為其振蕩漸進(jìn)期平均斜率的2.69倍,為其高原期平均斜率的11.14倍);“熵”和“場”概念學(xué)習(xí)過程中突變期的平均斜率為1.86(為其振蕩漸進(jìn)期平均斜率的16.91倍,為其高原期平均斜率的“無窮”倍)和1.69(為其振蕩漸進(jìn)期平均斜率的8.45倍,為其高原期平均斜率的6.26倍)。特別是,經(jīng)過統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn),對于“反作用力”和“機(jī)械能守恒”這些比較具體的科學(xué)概念,成人和中學(xué)生在概念形成的最后突變階段附近(80%~90%附近)沒有十分顯著的差異。說明對于比較具體的科學(xué)概念,在概念形成的最后階段,成人和中學(xué)生的學(xué)習(xí)特征也是一致的。4.2振蕩漸進(jìn)期4.2.1成人科學(xué)概念學(xué)習(xí)的振蕩漸進(jìn)期較長;中學(xué)生科學(xué)概念學(xué)習(xí)的振蕩漸進(jìn)期較短,振蕩特征比較明顯數(shù)據(jù)表明,成人科學(xué)概念學(xué)習(xí)的振蕩漸進(jìn)期較長,中學(xué)生科學(xué)概念學(xué)習(xí)的振蕩漸進(jìn)期較短。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn),成人與中學(xué)生在振蕩漸進(jìn)期絕大多數(shù)階段都表現(xiàn)出顯著的或極顯著的差異,并且中學(xué)生在這一期間往往表現(xiàn)為比較明顯的振蕩特征。特別是對于像“熵”和“場”這樣比較抽象的科學(xué)概念,成人與中學(xué)生從概念形成的初期就表現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)意義上顯著性差異。說明越是抽象的科學(xué)概念,成人與中學(xué)生概念形成過程的差異出現(xiàn)越早。4.2.2成人科學(xué)概念學(xué)習(xí)的高原期出現(xiàn)較晚,但持續(xù)較長;中學(xué)生科學(xué)概念學(xué)習(xí)的高原期出現(xiàn)較早,但持續(xù)較短,并且突變期的跨度隨概念的抽象程度提高而越來越大結(jié)果表明,成人在達(dá)到掌握“反作用力”概念的80.44%、“機(jī)械能守恒”概念的78.62%和“熵”概念的79.43%才出現(xiàn)高原期;成人在達(dá)到掌握“場”概念的65.73%才出現(xiàn)高原期。中學(xué)生僅在達(dá)到掌握“反作用力”概念的48.26%和“機(jī)械能守恒”概念的54.70%便出現(xiàn)高原期,在僅達(dá)到掌握“熵”概念的25.68%和“場”概念的29.78%便出現(xiàn)高原期?？梢?對于中學(xué)生而言,科學(xué)概念越難、越抽象,學(xué)習(xí)過程的高原期到來得越早。由于中學(xué)生科學(xué)概念學(xué)習(xí)的高原期出現(xiàn)較早,突變期的學(xué)習(xí)進(jìn)步幅度或速度比成人大得多。隨著科學(xué)概念越來越抽象,中學(xué)生科學(xué)概念形成過程的突變期平均斜率相對于其振蕩漸進(jìn)期平均斜率的倍數(shù)有遞次增加的趨勢,即其突變期的跨度隨概念的抽象程度提高而越來越大;而成人沒有明顯遞次增加的趨勢。4.2.3原因分析為什么成人與中學(xué)生在振蕩漸進(jìn)期的絕大多數(shù)階段都表現(xiàn)出顯著的或極顯著的差異呢?成人在學(xué)習(xí)科學(xué)概念之前已經(jīng)或多或少具有一些相關(guān)背景信息,他們學(xué)習(xí)時(shí)并不完全是毫無目的地“試誤”,因此,總體來說,其振蕩漸進(jìn)期多表現(xiàn)為持續(xù)上攻,且高原期出現(xiàn)較晚。中學(xué)生在學(xué)習(xí)陌生科學(xué)概念時(shí),由于知識(shí)范圍、相關(guān)背景信息和認(rèn)知策略水平的局限性,科學(xué)概念學(xué)習(xí)困難較大,經(jīng)過漫長而緩慢“試誤”、知識(shí)積累和方法探索過程后才可能逐步形成科學(xué)概念,因此,振蕩漸進(jìn)期往往開始下行然后上攻,振蕩特征比較明顯,且高原期出現(xiàn)較早。由于科學(xué)概念本身的復(fù)雜性和抽象性,加之成人的各種經(jīng)驗(yàn)、思維定勢和“功能固著”習(xí)慣的影響,科學(xué)概念形成到一定程度后會(huì)出現(xiàn)較長的停滯不前的情況——高原期。雖然這一