理解寶寶的探索,分齡孩子怎麼學科學?

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文/林佩蓉 (臺北市立大學幼兒教育學系副教授、幼兒園專業發展輔導計畫主持人)

你相信嗎,知名發展心理學家皮亞傑的理論發現,寶寶一出生就是科學家,對於周遭的物理世界充滿好奇,經常會主動以各種方式作「實驗」,學齡前不同階段的孩子擁有不同的探索科學能力,父母可以分齡引導,你會發現小小科學家原本就在你家。

「科學家到底是什麼人?
是從鑰匙孔窺視、
好奇心很強的人;
還是窺視自然的鑰匙孔,
想知道發生什麼事的人。」
Jacques Cousteau/法國海洋學家

探索之旅從零歲開始
有些人可能認為,零到三歲的幼兒,什麼都不懂、不會,怎麼可能有辦法進行科學探索活動?然而,從知名發展心理學家皮亞傑的理論發現,寶寶一出生就是科學家,對於周遭的物理世界充滿好奇,經常會主動以各種方式作「實驗」——親身「操弄」物體,「觀察」、「比較」物體的反應或變化,藉此「預測」、「推論」物體的特性及如何運作。姑且不論孩子所有探索活動的內容,是否都跟科學的原理或知識直接相關,但探索過程,已經充分展現「發現問題、堅持尋求解決問題」的態度。只是他們無法用大人所能理解的語言,充分表達所知、所想而已。

仔細觀察初生嬰兒,喝奶時,無論吸母奶或奶瓶上的塑膠奶嘴,一開始就會嘗試調整吸奶的動作、力道大小甚至頭部的方向,以便更不費力地吸到奶水。四到八個月大時,如果讓他照鏡子,他會對著鏡子笑、說話、吹泡泡,觀察鏡子裡的影像變化。八到十二個月大左右,開始會為特定目的進行一些探索活動,例如:很愛把紙巾弄成一團,或是一直拉捲筒上的衛生紙,觀察捲筒在地上「跳舞」的情形;喜歡敲打玩具、製造聲響,如果拿到一個鈴鐺,會不斷撥弄鈴鐺中的撞桿,讓它發出聲響。

等到滿周歲,手的抓握動作成熟了,也開始學會走路,孩子會更主動、有目的地不斷發明方法、創新動作,進行各種「實驗」。例如:給孩子球玩,他會按它、搖它、摸它、咬它、拍它、擠壓它,也會丟球、滾球、追球、撿球;把積木當球一樣丟在地上,或堆成高塔;給孩子一部能載東西的卡車,他會把玩具裝在車上,或推車、或拉著繩子走、或拖著車爬樓梯;也會在鏡子前面走前走後,觀察影像大小變化的情形。兩歲之後,由於肢體動作及語言符號能力的開展,孩子的探索活動會更加自由。

一兩歲兒:重複動作玩水花
以我家兩姊弟的玩水活動為例,他們倆從小就非常喜歡玩水,因此,浴室一直是他們最佳的實驗場域。一歲半左右,我會放一些玩水玩具,如舀水勺子、不同大小的小船、可開闔的大魚(裡面裝著小魚、小烏龜、小企鵝各一隻),以及在水裡可吸住浴缸的昆蟲,或有海洋動物形狀的塑膠墊…等。此時,孩子會重複玩「拿與放」的遊戲,把大魚盒子打開或合起來,重複裝入、拿起裡面小魚、小烏龜;或想辦法把吸住浴缸的昆蟲塑膠墊拔起來、再放回去;或追拿漂浮在水上的玩具,全都放進勺子裡,再把玩具全倒出來,重玩一遍。孩子也會玩潑水的遊戲,用不同力道拍打水面,或是把玩具、毛巾、肥皂盒等丟到水裡,看水花濺起的情形。

兩三歲兒:發現解決問題的樂趣
此時,我在浴缸旁放置更多的玩水玩具,有噴水壺、水車、不同大小的裝水容器、針筒玩具…等。此時期孩子喜歡玩裝水、倒水的遊戲,以及觀察不同玩具在裝、倒水時的不同變化,他們發現水車輪子在倒入水時會轉動;針筒玩具可以把水吸進管子裡,噴出的水花卻只有一道;而用噴水壺倒水,水花卻有好多道。孩子也會嘗試用不同方式裝水,例如把玩具完全浸放到水裏,或用幾個不同開口大小的玩具相互傾倒等。此外,孩子也會有新發現,覺察到玩具船裏進了水,就會沉到水裡去,沒進水的可以浮,卻很容易傾倒,為了要解決傾倒的問題,則開始嘗試把船裡進的水倒出來、把兩三個船疊在一起,或調整自己的肢體動作,讓水不要有太大波動。

三四歲兒:嘗試不同的實驗方式
孩子出現更多元、細緻的玩法,例如:為了想要針筒的管子可以一次就吸滿水,就會調整力道大小、方向、針頭與水面接觸的面積;或者,為了製造出水車輪轉動較久的效果,用不同容器裝滿水倒在水車輪上,甚至同時將水車與容器的水,一起倒在水車輪上,觀察水車輪轉動的情形;為了讓小船能順利前進,孩子會嘗試徒手、用玩具或變化力道,從不同方向推動水流;裝水時,為了製造更多的氣泡,會把不同形狀、開口大小的物品,整個放進水裏。此時期孩子對洗泡泡澡很有興趣,還會研究怎樣才能讓澡缸裡的水產生更多泡泡。

四五歲兒:開始思考並提出問題
會問更多「什麼?」「哪裡?」「怎麼弄?」和「為什麼?」之類的問題,也會主動把寶特瓶或用完的沐浴乳、洗髮精等空瓶加入玩水活動。例如為了要快速而有效地把瓶子裝滿水,孩子會實驗,並發現洗髮精的瓶子瓶身高、瓶口小,水不容易倒進去,而寶特瓶的材質硬度比沐浴乳低,可以擠壓,在水裏擠壓時瓶子進水速度更快;為了要知道「不同形狀的容器,究竟哪一種容量最大?」孩子還用同一個舀水容器作測量單位…等,慢慢進入了解科學原理的領域中。

科學教育的目的,是科學態度的養成、科學方法的訓練和科學知識的理解與建構,雖然學前階段科學教育最重要的目標,不是要讓孩子知道很多知識或了解很多原理,但從以上玩水活動的實例中,可以發現孩子自發性的探索過程,非常符合科學教育的三個目標。首先,孩子在玩水活動中,展現了良好的科學態度,包括對身邊事物抱持強烈的好奇心、喜歡親身操作、不愛假手大人;會針對自己想要解決的問題,想出多種實驗方式,且勤於改進實驗方式;樂於重複操作、實驗,直到找到確定結果(證據)為止。

科學方法包括四步驟:「觀察」到一個現象之後,會下一個「推論」或「假設」,然後作「預測」,為了測試這個預測,必須作「實驗」,看推論是否得到證實(鄧文華,民84)。孩子的探索活動歷程,比較屬於隨機、隨興、直覺式的思考,雖然未必像真正的科學家那樣周延、有系統,有步驟地按部就班進行,但是確實會運用「觀察」、「推論」、「預測」、「實驗」的方法,從發現問題、探索問題、尋求解答的過程中,親身體驗到探索過程的必要與樂趣。

從玩水過程中,孩子感受了水流,發現水的特性:無色、無臭、無味;可流動、多變化、無一定形狀、會隨著容器的不同改變形狀、會由高處往低處流、無論容器平放、斜放,容器裡的水平面都會維持跟地平線平行;也觀察到水本身的變化,例如:洗熱水澡時,鏡子和玻璃窗上會有霧氣,水冷了,不會冒煙;還探索了浮力、壓力、容量等相關的問題;也許這些洗澡、泡澡、邊玩、邊實驗的結果,未必能讓孩子理解真正的科學理論,但是,這些經驗對孩子來說,定能成為未來探究科學理論的重要基礎。

開啟小小孩的科學大門
父母該如何引導孩子玩科學遊戲呢?除了要注意「科學教育的目的,不是直接把知識教給孩子,而是讓孩子親身經歷發現與解決問題的歷程」之外,還有三個重要原則:

1.提供適當的材料、工具或活動
所謂「適當」,依據美國建構論學者卡密(陳燕珍,民88)的觀點,需要具備的條件是讓孩子直接操弄,且孩子有辦法立刻觀察到物體的反應,如此,孩子比較容易把操弄方式和物體反應之間的關聯性建立起來。

這些物理知識性的活動,可分成三類:第一類是與物體運動(力學)有關的活動,包括:丟、拉、推、滾、踢、跳、吹、吸、拋、扭、搖擺、平衡…等能讓東西動的活動;第二類是一些與物體變化有關的活動,包括:水的三態、混合色彩、烹飪等等,物體本身會有明確變化的活動;第三類是介於以上兩類之間的活動,物體雖有明顯變化、但是變化並非來自孩子的操弄,而是由於物體本身性質所造成,例如:可浮、沉的物體、可篩選大小的東西、鏡子遊戲(折射)、影子遊戲、磁鐵遊戲、放大鏡實驗或聲音遊戲。

2.注意材料或工具的安全性
三歲以下的幼兒自我保護能力有限,應提供安全的材料,如玩水用具中,各種大小容器、勺子、盤子、碗、湯匙、漏斗、吸管、海棉、手帕、毛巾、水槍、水車、球等,都需使用塑膠或不鏽鋼製品、避免尖角;容器、漏斗、吸管、滴管、水管最好是透明的,才能讓幼兒隨時觀察水的變化;另外,也要避免提供塑膠袋、彈珠、紙張類的東西,以免戲水時發生危險。
不要輕易打斷孩子的探索過程

3. 避免不當的介入
有些成人很喜歡利用機會,教導孩子認識與該項東西有關的知識,例如:成人想教孩子認識漏斗名稱,便主動問孩子:「這(指漏斗)叫什麼?」,孩子搖搖頭表示不知道,成人還會叫孩子跟著念兩遍,這顯然是不當的介入,打斷孩子正在進行的探索活動。選擇介入或不介入的時機及方式,需要非常敏銳的判斷,如果真的不知如何引導,就乾脆不要介入,只需要注意孩子的安全,並在一開始時跟孩子說:「這些可以怎麼玩?」就夠了。好奇心強的孩子,會立刻嘗試用各種方式實驗。若孩子一直重複同一種方式,或漸漸失去興趣,成人可以介入示範新玩法,畢竟學前孩子對物體行動的興趣比語言一定濃厚得多。

參考書目:
陳燕珍譯(民88)。幼兒物理知識活動——皮亞傑理論在幼兒園中的應用。台北:光佑出版社。
鄧文華譯(民84)。孩子的第一本科學書。台北:及幼文化出版社。
 

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