幼儿光影概念转变的个案研究

[摘要]本研究通过测查、观察、访谈、实物分析等方法对某大班幼儿在六次教学活动中对光影概念认识的发展进行了跟踪，结果表明：幼儿对影子的外部特征获得较早，对光线在影子形成中的本质作用，光源、物体、影子三者之间的关系，以及光线沿直线传播获得较晚，且未理解影子产生的本质原因——光线受到物体阻挡形成影子。同时，幼儿的自主探究、同伴间的交流、教师基于幼儿原概念的问题情境的创设都是影响幼儿光影概念转变的可能因素。

[关键词]幼儿；光影概念；概念转变

一、问题提出

儿童对光影概念的理解最早可追溯到皮亚杰的研究，他在《The Child’s Conception 0f PhysicalCausality》(1930)中，将儿童对影子现象的解释划分为四个阶段，分别是：第一阶段，平均年龄5岁，认为影子是两种物体相互作用或介入的结果。一种来自内部(影子产生于物体自身)，另一种来自外部(影子产生于树、黑夜和房间的角落等等)。第二阶段，平均年龄6～7岁，认为影子是物体单独产生的，源于物体本身的一种物质，没有特定的方向。第三阶段，平均年龄8岁，认为影子是物体的派生物，是一种把光赶跑了，而物体不得不把自己放在光源对面的派生物。第四阶段，平均年龄9岁，儿童能够对影子作出正确解释。之后，Feher，E.&Rice，K.(1988)研究了8～14岁儿童对光影及其形成原因的认识，发现儿童认为影子就是照出你自己，影子是一个“图像”“图画”，形状和物体一样，同时它是你自己的一个没有颜色的图画；关于影子的形成，儿童认为，影子形成于光线被物体阻挡或折偏(deflected)的时候，当光线击中物体，物体照出影子；如果没有光线击中物体，是不会有任何影子的，光线推着影子，就好像水里的波纹推着球。邱韵如(1997)以小学生、中学生、大学生为研究对象，结果表明：对于成影概念的了解，必须牵涉到很多其他的概念，同时也与学习者本身的能力有关。学生学习的困难在于对于一些相关的光的性质不了解，及缺乏想像光线变化的能力。如果没有适当的教学，几何光学的成影概念不会随着年龄的成长而自然建立，影像反射式的成影概念也不会随着年龄的成长而消失。唐明(2001)对小学五年级儿童的研究发现，在光的行进问题上，儿童将光源当作光，认为光不是直进的，光会照射但不会动，光存在于光源之中(灯管)或四周，视光为一种明亮的状态，光的行进距离受强光的影响，行进距离和火光能量有关；在影子形成问题上，儿童认为光对物体作用产生影子，影子是物体的一部分，是物体的复制，具有与该物体相同的形状甚至纹路，认为影子的长短和灯的高低有关，并通过阻挡光的行进推测影子的长短。李采不(2003)以小学三年级到六年级的儿童为研究对象，结果发现，该年龄段的儿童认为光是缓慢的、无须任何帮助即可传递，光在黑暗中比白天传递得更远，在白天无法传递；认为透明物体没有影子，或为深色影子，影子由物体“反射”阳光而生，且黑暗中依然有影子。Christine M.Massey等人(2004)的研究发现，多数学前儿童不能区分模型中印制图形和剪出图形的特征，并缺乏解释明暗图案的机制，他们大多通过图案和模型的相似性作出选择。

由此可见，对儿童光影概念的研究主要集中在中小学阶段，对幼儿的研究相对较少，同时，研究主要关注儿童对光影概念及其成因的认识，对儿童光影概念获得过程的研究相对较少。形成于1982年的概念转变理论为解释儿童概念的获得提供了新的理论模型，但是它并没有解决儿童概念转变的途径问题，即儿童的概念转变经历了怎样的阶段和过程，哪些因素影响其转变的进程。而在自然情景下，即无教学干预的情况下，幼儿的概念转变需要经过一个漫长的过程，有时甚至会朝着一个错误的方向进行，这也是为什么很多人成年后仍持有相当数量的错误概念的原因。这就引出一系列问题：是否需要通过教学促进幼儿的概念转变?如果需要，什么样的教学既能有效促进幼儿科学概念的转变，又能允许幼儿有多种途径实现概念转变?在这种教学情境中，幼儿的概念是怎样一步步发生转变的?这种转变过程在同龄幼儿中是否存在共性?如果存在，又在多大范围内存在?基于此，我们试图设计一种教学，它建立在两种逻辑——幼儿光影概念自然发展的逻辑、光影概念本身的逻辑——平衡的基础上，以促进幼儿光影概念的转变，进而实现“为概念转变而教”的目的。研究者将通过跟踪某幼儿在系列教学活动中对光影概念的理解，了解幼儿光影概念转变的过程，发现其中可能存在的规律与重要影响因子。

二、研究方法

(一)研究对象

首先，在教学前一周对所有被试进行前测，以确定每位幼儿对光影概念的原有理解水平。前测采用半结构化访谈的形式。其次，确定幼儿人数最多的水平(判断幼儿水平的标准见附录)。最后，结合本班教师介绍，选取该水平中语言表达较为清楚、个性外向的幼儿为跟踪对象。研究者最终选取了南京市某幼儿园大班的一名男孩(文中以z表示)为被试，月龄71个月。

在前测中Z不知道什么是影子，但知道“影子是黑的，没有一点白的；”“影子和人是一模一样的”，并且“也有身上的花纹”，认为到了一个没有光的、黑漆漆的地方“看不到”影子是因为“影子也是黑的，和黑乎乎的地方在一起，就看不见了。”并认为这个时候“影子在，但是我们看不见。”同时，Z认为“光线照到小鸟，又照到影子。”可见，在教学之前，z尚未对光影概念形成系统、全面的认识，只是把光作为看见影子的条件，而不是影子产生的条件。在访谈的38名幼儿中，有15名幼儿表现出该水平的理解，在所有水平中人数最多，反映出该年龄段的幼儿对光影概念的普遍理解水平。

(二)研究方法

本研究主要采用个案研究法，观察z在六次集体教学活动(每周进行一次教学活动，每次30～35分钟)中的表现，包括他对教师提问的回答，与其他幼儿的交流、合作，独自的探索活动等，同时对Z的图画、记录单进行分析。对于Z的回答中研究者无法理解的部分进行了适当的追问。集体教学活动结束后一周，对所有接受前测的幼儿进行了后测，测查方法与前测相同，以对幼儿光影概念水平的发展有一个整体把握。对幼儿在集体教学活动以外的其他在园时间，及离园之后的时间，均不对幼儿进行有关光影概念的指导。

三、幼儿光影概念转变的过程及分析

(一)第一次集体教学活动

本次教学活动的目标是知道什么是影子，找到自己和物体的影子，并说出判断依据。

z认为“我动它(影子)也动，我的耳朵在这里，影子的耳朵也在这里。”并认为“影子是黑色的，看不见衣服的颜色，是从人的身体里出来的，而且摸不到。”可见，z已经能认识到影子与物体外形上的

对应关系，知道影子是黑色的，看不到物体的颜色，同时认为影子是从人的身体里出来的，这与皮亚杰划分的四阶段中的第一阶段——认为影子是两种物体相互作用或介入的结果——相一致。

在树的阴影中，Z发现“我的影子没有了。”并认为“因为我的影子是黑的，树的影子也是黑的，就看不见了。”可见，z尚未认识到光线在影子产生中的作用。

Z画了一个绿色的羊角球，然后在右边平行的地方画了一个大小、形状、方向一模一样的黑色影子，并认为“影子是黑黑的，上面没有点子，那是地上的点子，不是影子上的。”可见，Z已经能将影子与影子的投影面区分开来。

(二)第二次集体教学活动

本次活动的目标是认识到当光源方向不变时，无论物体位置如何其影子的方向也不变。

Z认为“太阳到那边(偏西的方向)”就能改变影子的方向。可见，Z此时已经开始认识到光源的方向会影响影子的方向，虽然这种认识可能在很大程度上是源自生活经验。

Z不知如何将两个人的影子首尾相连地连成一条线，但认为“斜着站，影子就能变成一个圈。”在“影子围成圈”的绘画作品中，Z平行地画了两排朝向相同的影子，用一根弧线将两排影子的手连起来。可见，Z已经认识到在光源方向不变的情况下，影子的方向也是不变的，但尚未在头脑中稳定建立光源方向与影子方向的关系。

(三)第三次集体教学活动

本次活动的目标是让幼儿通过操作逐步理解光源方向对影子方向的影响。

Z认为“手电筒往下的时候小猴子(卡片)的影子就会爬上去。”但无法解释原因。另一个男孩认为“就像太阳，太阳在这边(用左手向上表示)的时候，影子就在这边(用右手向下表示)，太阳在这边(用右手向上表示)的时候，影子就在这边(用左手向下表示)。”(鉴于该男孩在后期与z有较多交流，下文以X表示)Z表示“我和他的想法一样。”并告诉研究者他发现“我把手电筒向前的时候影子变大了，向后影子就变小了。”考虑到研究者的追问不能给予Z额外的指导，研究者未追问z对该现象的解释。

同时，Z认为“手电简要对准猴子才行，不对准没有光，就没有影子了。”在课后画的图画中，他将手电筒、猴子、影子纵向对齐，从下到上排列，并解释说，“手电筒照到猴子才会有影子，不照到就没有影子。”可见，Z已经开始认识到光是影子产生的必要条件之一，并在操作层面上认识到光源方向与影子方向之间的关系，但仍无法对原因进行解释。Z虽认可了同伴的解释，但未显示出同伴解释对他理解光影方向关系的直接影响。

(四)第四次集体教学活动

本次活动的目标是让幼儿通过操作进一步感知光线、物体、影子三者之间的关系。

Z认为“手电筒对着猴子照，(手电筒)往上(猴子的影子就)往下，(手电筒)往下(猴子的影子就)往上。”在操作中Z发现“我的影子到房顶上去了”，向后退时“影子变小了”，但无法解释其原因。在课后的绘画作品中，Z在画纸中间画了一个白色的圆圈，表示猴子卡片，画面的左上角和左下角分别画了一个手电筒，画面的右上角和右下角分别画了一个黑色的圆圈，表示猴子卡片的影子，并用直线分别将左上角的手电筒、白色圆圈、右下角的黑色圆圈，左下角的手电筒、白色圆圈、右上角的黑色圆圈连起来。可见，Z已在操作层面上认识到光源、物体、影子三者之间的位置关系，但尚不能用这种关系解释影子的形成。

(五)第五次集体教学活动

本次活动的目标是让幼儿猜测并验证各种蝴蝶图片(镂空的蝴蝶花纹系教师手绘之后粘贴上去的)的影子，初步理解影子是由物体阻挡光线产生的。

z认为“因为太阳是大的，手电筒是小的，往旁边(手电筒)就照不到猴子，太阳往旁边还能照到猴子。”所以要光照到猴子才会有影子。X认为“因为太阳反光，太阳光不会拐弯。”同时，X认为蝴蝶卡片镂空处为白色的原因是“手电筒的光可以从洞中穿过去。”Z未对此发表意见，只是坐在X旁边静静地听着。

在画下自己猜测的影子时，Z说“这个(有镂空的蝴蝶)画镂空的吗?镂空的怎么画?”通过观察X的画法，画完自己的猜测。可见，此时z并没有认识到镂空部分对其影子的影响，猜测并不是基于自己的思考，而是向同伴学习的结果。

X将两只蝴蝶前后对齐排在一起，发现“只有一个影子了。”并认为这是“因为前面的蝴蝶把后面的镂空挡住了。”“光线穿不过去就绕过去了。”Z表示“我和X想法一样。”这并不能表示Z已经认识到该问题的本质原因，但显然x的回答为z进一步理解光线阻挡问题提供了帮助。

(六)第六次集体教学活动

本次活动的目标是让幼儿通过遮挡的方法变化影子，并解释影子变化的原因，从而进一步感知光线、物体、影子之间的关系。

X认为“镂空的地方光照过去了，其他地方就挡住了。”通过实验操作z认为“因为光线会从这里走直线(右手食指指向一镂空处，左手的食指从该镂空处后面，与右手食指相碰，直线指向屏幕)，镂空的地方光穿过去了，就没有影子了。”可见此时z已能用语言、手势结合的方式解释该现象，并认识到光可以直线穿过镂空部分。

(七)后测

教学活动结束后一周进行了后测。Z认为“影子是黑的”，但无法解释原因；认为“光照到小朋友，然后地上就会有影子。”“影子就像人的外面，可里面没有花纹。”影子是“光产生的”，而且要“照到它。”同时，z认为“没有光的地方没有影子”，“镂空的地方就等于没照到。”“光本来是往外的正好照到，然后这个(光)就等于直线，就像缝针一样地穿过去”；认为太阳、物体、影子要“正好连在一起”，但对原因无法解释；认为太阳“照到风筝，它身上就会有亮光，就会有黑乎乎的影子。”

综上所述，Z此时对影子现象有了更丰富的认识，即影子是黑色的，没有花纹，只有物体的轮廓，光是影子产生的一个必要条件，光能够直线地穿过镂空物体，光源、物体、影子在一条直线上，但对影子形成的本质原因尚未有明确认识。

四、讨论

(一)幼儿光影概念转变的过程

六次集体教学活动只是为幼儿光影概念转变提供一个方向上的指引，而不是用教学活动间的逻辑关系限制幼儿光影概念转变的过程和途径。表1列出了Z在前后测及六次教学活动中表现出的对影子概念的认识(“+”表示Z已获得该概念)。

对照前后测可以看出，Z对影子概念的认识在后测时较前测有较大进步。同时，Z较早获得的是影子的外形特征，对光线在影子形成中的本质作用，光源、物体、影子三者之间的关系，以及光线沿直线传播获得较晚。虽然教师设计的活动中包含了丰富的有关“影子是光线受到物体阻挡产生的”内容，但Z直到活动结束也未建立这一概念。可见，z尚未发展到理解影子形成本质原因的水平。

(二)影响幼儿光影概念转变的可能因素

1．自主探究。

幼儿的概念是通过自主探究建构起来的。虽然在第五次教学活动中，Z认可了X的说法，认为只有一个蝴蝶的影子是因为“前面的把后面的挡住了，光线就过不去了”，但是在第六次教学活动的预测阶段，仍无法解释镂空处为白色的原因。但通过自主探究，Z在第六次教学活动中很快认识到“光线走直线，镂空的地方光就穿过去了，没有影子了。”但直到后测仍然无法用他在第五次活动中用到的“阻挡”一词来解释影子的形成。这也从一个侧面证实相对于直接从同伴处获得的经验，幼儿通过自主探究获得的经验更有助于其概念转变。

2．同伴间的交流。

同伴间的交流为幼儿提供了多种答案和思考的维度。对z来说，X是一个重要的同伴。从第三次教学活动开始，Z始终与X一组，X对影子的认识水平明显高于z，同时x也是一个乐于发表个人观点的幼儿。第五次教学活动中，X未按教师要求将两只蝴蝶前后对齐排列，并发现了有趣的现象，这引起了Z的好奇，X对这一现象的解释得到Z的认同。虽然我们无法在量上看出X对Z光影概念转变产生多大的影响，但是这种影响是不容忽视的。

3．基于幼儿原有概念的问题情境的创设

教师的每一次教学活动都是基于幼儿的原有经验，因此在整个教学过程中教师为幼儿提供了充分的表达机会和探究时间。通过幼儿的表达教师得以了解他们的认识，并分析认识背后可能存在的“朴素理论”，从而创设恰当的问题情境，如果还能辅以适时适度的追问，将有助于加深或拓展幼儿思考的深度和广度，促进其概念转变的过程。

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