理解寶寶的探索，分齡孩子怎麼學科學？

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。