孫 遜

（山東省濟(jì)寧市第一中學(xué), 山東 濟(jì)寧 2720001）

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“宇宙與地球”相異概念的國外研究簡述

孫 遜

（山東省濟(jì)寧市第一中學(xué), 山東 濟(jì)寧 2720001）

摘要：國外學(xué)者對(duì)地理相異概念的研究集中在“宇宙與地球”方面，并發(fā)現(xiàn)學(xué)生頭腦中普遍存在關(guān)于地球模型、晝夜交替、季節(jié)變化、夏熱冬冷、正午太陽方位、月相變化等重要概念的相異概念。研究還證明雖然年齡增加會(huì)使理解能力加強(qiáng)，但在一些重要概念上各年齡階段出現(xiàn)相異概念的頻率變化并不太大。

關(guān)鍵詞：宇宙與地球；相異概念；國外研究

一、引言

1903年，美國的Stanly Hall啟動(dòng)一個(gè)計(jì)劃，調(diào)查兒童對(duì)自然現(xiàn)象如熱、霜和火的認(rèn)識(shí)，這是最早涉及兒童相異概念的研究。1929年，瑞士著名心理學(xué)家、哲學(xué)家Piaget出版了他的經(jīng)典著作《學(xué)生對(duì)于世界的認(rèn)識(shí)》（The Childs Conception of the World），其中對(duì)云的移動(dòng)研究發(fā)現(xiàn)，5歲左右的兒童認(rèn)為“我們走使得云也跟著我們走，云在遠(yuǎn)處跟著我們走”，這是關(guān)于相異概念的一項(xiàng)早期研究。

相異概念于20世紀(jì)80年代中后期開始被學(xué)者關(guān)注。Gilbertt和Swift（1985）、Abimbola（1988）認(rèn)為，相異概念是學(xué)習(xí)者對(duì)一系列可理解的自然現(xiàn)象和物體建構(gòu)了基于經(jīng)驗(yàn)的解釋，學(xué)習(xí)者擁有相異概念是有理由的、合理的，不一定就是絕對(duì)錯(cuò)誤的，要給予學(xué)習(xí)者以智力上的尊重[1]。Dykstra（1992）、Wandersee （1994）進(jìn)一步解釋認(rèn)為，相異概念是在對(duì)周圍世界感性認(rèn)知基礎(chǔ)上建構(gòu)的，往往具有一定的理性基礎(chǔ)，盡管學(xué)生關(guān)于世界如何運(yùn)行的知識(shí)與科學(xué)家不同，甚至有些是錯(cuò)誤的，但他們所持有的相異概念卻可以幫助他們解決認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的不平衡[1][2]。David（1996）支持這種觀點(diǎn)并指出，相異概念是一種強(qiáng)烈的、穩(wěn)定的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，從根本意義上影響學(xué)生的認(rèn)知，即使在接受學(xué)?？茖W(xué)教育之后，相異概念依然可能存在。為了學(xué)生能夠接受科學(xué)知識(shí)，相異概念必須被克服、避免或消除[3]。

二、“宇宙與地球”方面常見相異概念

國外地理相異概念研究逐漸形成規(guī)模是從20世紀(jì)80年代開始。研究者習(xí)慣采用問卷、測試和訪談的手段探查出個(gè)體擁有哪些具體的相異概念。研究發(fā)現(xiàn)集中在地球模型、流星與恒星、晝夜交替、季節(jié)變化、夏熱冬冷、正午太陽方位、月相變化等問題上[4][5]。

關(guān)于地球模型，Vosniadou和Brewer（1992）對(duì)兒童關(guān)于地球的心理模型進(jìn)行了訪談研究，發(fā)現(xiàn)學(xué)生通常具有“空間有上下之分”“沒有支撐的物體會(huì)下落”的基本信念，在這一框架理論的影響下，學(xué)生無法相信地球是球形，不然住在地球下方和兩側(cè)的人豈不要掉下去了[6]，而且這一現(xiàn)象存在跨文化的相似性。此外，一些研究表明，部分學(xué)生相信地球地面形狀像一個(gè)平坦的長方形或者圓盤形，天空和宇宙物質(zhì)在地面頂部；也有部分學(xué)生認(rèn)為地球作為一個(gè)空心球體，人們居住在球體與平面“上”和“下”，天空像圓屋那樣覆蓋地面；還有部分學(xué)生形成“雙重地球”的信仰，一方面認(rèn)為地球是一個(gè)人類生存的平坦地面，另一方面也知道地球是天空中一顆球形行星[7][8][9][10]。

關(guān)于月相變化，Plummer和Julia（2003）的調(diào)查報(bào)告顯示，中小學(xué)生普遍認(rèn)為月相變化是由于云的移動(dòng)遮擋了月亮，而年齡較大的學(xué)生和成人用地球陰影（月食模型）來解釋月相變化[11]。這種觀念在Dai和Capie（1990）、Trumper（2001）的研究中可以得到確證[5][12]。

關(guān)于晝夜交替，兒童最早形成相異概念與日常經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，比如烏云遮住太陽，白天被黑夜取代，太陽落下山。學(xué)生結(jié)合日常經(jīng)驗(yàn)和文化教育，往往持有這樣的相異概念：太陽和月亮24小時(shí)圍繞靜止的地球旋轉(zhuǎn)；地球上下方位旋轉(zhuǎn)，太陽和月亮固定在兩側(cè)；地球圍繞太陽轉(zhuǎn)；月亮擋住了太陽；太陽移到別的地方[13][14]。Vosniadou和Brewer（1994）研究了兒童對(duì)晝夜交替的理解，發(fā)現(xiàn)如果兒童把大地看成平的，而不是球形的，那么很難讓他們相信晝夜交替是地球自轉(zhuǎn)造成的[15]。

關(guān)于季節(jié)變化，正確的原因是地軸與公轉(zhuǎn)軌道之間存在一定夾角，地球傾斜著身子公轉(zhuǎn)，而學(xué)生頭腦中十分盛行的相異概念是“距離理論”（distance theory），即在公轉(zhuǎn)的橢圓軌道上，地球與太陽之間不斷變化的距離引起了季節(jié)變化，冬季和夏季溫度變化是由于在這兩個(gè)季節(jié)太陽與地球之間的距離不同。例如，在地球公轉(zhuǎn)軌道變成正圓形的假設(shè)下，有28.36%的中學(xué)生和35.03%的大學(xué)生認(rèn)為若是沒有了近日點(diǎn)與遠(yuǎn)日點(diǎn)，全球接受的太陽輻射會(huì)均勻一些，四季將不再有差異，有32.84%的中學(xué)生和46.19%的大學(xué)生認(rèn)為四季差異將減弱[16]。Baxter（1995）、Atwood（1996）、Ojala （1997）、Kikas（1998）等學(xué)者的研究都證實(shí)了這一

結(jié)論[17][18][19]20]。

三、教育與年齡階段對(duì)相異概念的影響

鑒于年齡對(duì)理解能力的影響，國外相異概念的研究對(duì)象大致可分為學(xué)前兒童組、中學(xué)生組、高校學(xué)生組以及教師組。年幼的兒童基于日常感知而發(fā)展天真的相異概念，例如，冬天的低溫是由于寒冷的冰雪，黑夜來臨是由于人們需要休息，太陽一天在天空中運(yùn)行一個(gè)圓圈。事實(shí)上，類似“日心說”的想法不僅出現(xiàn)在兒童頭腦里，甚至還存在中學(xué)生、大學(xué)生身上[18]。

過去的30年的大量研究表明，雖然年齡的增加、教育水平的提高有利于加強(qiáng)理解能力，但在某些問題上，師范生也存在相異概念[19][20]。Trumper（2001）進(jìn)行了一項(xiàng)對(duì)學(xué)生基本地理概念的評(píng)估研究，讓被試者回答21個(gè)關(guān)于地球和宇宙的題目，總結(jié)了個(gè)體普遍存在相異概念，并且發(fā)現(xiàn)學(xué)生甚至教師在一些重要概念上出現(xiàn)相異概念的頻率變化并不太大，如表1所示，這一結(jié)論與很多教育家的觀點(diǎn)是相一致的[6][15][21][22]。

表1　“宇宙與地球”領(lǐng)域常見的相異概念（百分比）

Trumper（2001）在以色列用問卷調(diào)查了448名初中學(xué)生，其中13歲的7年級(jí)學(xué)生有154名，8年級(jí)、9年級(jí)學(xué)生分別152名、142名。問卷內(nèi)容包括晝夜交替、月相、尺寸和距離、季節(jié)變化、太陽的位置、物體相對(duì)于地球空間距離、月球轉(zhuǎn)動(dòng)、時(shí)區(qū)、日蝕原因以及關(guān)于宇宙的概念?？偟膩碚f，只有36.4%的學(xué)生對(duì)各種各樣天文學(xué)的概念做出了正確回答，且比例隨年齡增長而增加[23]?；谝陨铣晒?，Trumper（2001）用相同的方法對(duì)378名以色列的高中生展開調(diào)查，其中10、11、12年級(jí)學(xué)生分別有153名、116名、109名?？傮w上，43.6%的學(xué)生做出正確回答，且比例隨年齡增長而增加[24]。

Bakas和Mikropoulos（2003）對(duì)希臘11～13歲的102名學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查。值得關(guān)注的是，調(diào)查是在學(xué)生完成一個(gè)單元的學(xué)習(xí)后展開的。問卷以多項(xiàng)選擇的形式涉及天體運(yùn)動(dòng)、天體尺寸、晝夜交替和季節(jié)變化的原因等天文地理概念。當(dāng)問及冬夏溫度差異的時(shí)候，79%的學(xué)生能夠解釋北極和南極的溫度變化，58.8%的學(xué)生歸因于“太陽光線角度和地表狀況的改變”。同時(shí)17.6%的學(xué)生認(rèn)為溫度的變化與日地距離變化相一致，而16.7%的人認(rèn)為夏天溫度較高的原因是太陽在天空中呆更長的時(shí)間[25]。

Atwood（1996）選取49名高級(jí)水平的地理專業(yè)學(xué)生?？傮w而言，85%的學(xué)生在與研究者的訪談中流露出了相異概念。研究發(fā)現(xiàn)有19人認(rèn)為季節(jié)更替是由于日地距離變化，3人認(rèn)為太陽圍繞地球造成的季節(jié)更替，7人認(rèn)為當(dāng)?shù)厍蚶@著太陽轉(zhuǎn)的時(shí)候傾斜會(huì)變化，4人認(rèn)為夏季時(shí)半球極點(diǎn)直接指向太陽[17]。

總之，大量的實(shí)證研究都指出，雖然年齡的增加會(huì)幫助理解能力增長，但各個(gè)年齡組在一些重要概念上存在的相異概念的頻率差距并不太大，而且?guī)煼渡泊嬖谝欢ǖ南喈惛拍睢?/p>

四、結(jié)語

國外對(duì)于相異概念的研究進(jìn)行了數(shù)十年，但是在地理學(xué)科領(lǐng)域的理論及實(shí)踐仍起步比較晚，處于比較年輕的階段，大部分的實(shí)踐研究是利用觀察、對(duì)話手段探查出個(gè)體擁有哪些具體的相異概念?？上驳氖?，部分學(xué)者已開始向縱深發(fā)展，探究年齡、教育水平等因素對(duì)相異概念的影響，并且結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)，著手探索具體相異概念轉(zhuǎn)變策略，例如晝夜交替、季節(jié)變化等地理概念的轉(zhuǎn)變策略，這也是今后該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

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