朴素物理中的力与运动的形成与发展

1北京师范大学心理学院《从黑猩猩到高斯—数学知识的心理起源》实验设计课程名称：从黑猩猩到高斯——数学知识的心理起源论文题目：朴素物理中的力与运动的形成与发展学生姓名：赖伟平学号：专业名称：心理学任课老师：教师评语：2014年12月2朴素物理中的力与运动的形成与发展赖伟平摘要在日常生活中，我们的思维方式并不是科学的，很多的思维和想法都是源自于我们的朴素理论，即朴素物理学、朴素生物学、朴素心理学。本研究的目的是研究人的重力概念是否是形成于婴儿时期，竖直信念是否形成于婴儿时期，以及竖直信念是怎么发展的。关键词朴素物理理论、重力假设、竖直信念1.引言日常生活中，对于物理知识的认识虽然经过了学校教育的纠正，但是人们还是倾向于犯一些错误，比如下意识地认为抛出去的物体受到了“抛力”，所以物体才会向上升；会认为只有物体收到力才会运动，然而事实上物体没有受力时有两种情况，一种是匀速直线运动，一种就是静止。这体现的就是朴素理论里的朴素物理学。Wellman和Gelman（1992）指出，儿童在三个核心领域拥有理论，他们早期的认知发展都可纳入这三个理论：即朴素物理学，朴素生物学，朴素心理学[1]。朴素理论食欲科学理论、成熟的理论、正规的理论像鬼而言的，也有人称之为天真理论、似理论（theory-like）、直觉理论（intuitivetheory）、前理论（pretheory）等。，McCloskey（1983）等人指出，朴素信念不仅仅存在于儿童中，在受过正规物理教育的成人中也普遍存在[2]，朴素理论存在于每一个人身上，即使是科学家也不可能是一个全能的科学家，在自己的研究领域之外，他就是朴素地理解事物，比如，一个物理学家会使用“草”这个概念，说“门前这些草长得正好啊！”，可是在科学的生物领域内其实是没有“草”这个概念的。可以说朴素理论充斥这生活中的各个角落。儿童对于周围世界的错误的认知和形成的错误的概念的领域中的研究主要集中在朴素物理学中的力学等领域。这些错误的概念和认知是如何转变成科学的概念和认知的？当这些概念和科学概念发生冲突的时候，儿童诗怎样反应的？因3此在发展心理学、认知心理学以及教育心理学和课程设计与教学等方面研究这些朴素理论是由重大的意义。越来越多的研究者采用习惯化去习惯化、视觉偏好等技术，对婴儿甚至新生儿有关物理世界认识进行研究[3]。例如，Spelke（1994）指出，年幼婴儿能够认识到物理客观物体沿相联系的路线移动（连续性限制），不能通过阻碍物（固体限制）。Vosniadou(2001)等人指出，在进化的过程中，人类已经拥有了从外界环境提取信息的专门心理机制，儿童可能在婴儿早期，在对日常经验的解释过程中提出假设，构建出物理的框架理论（frameworktheory）。如重力假设理论，假设空间由上、下组成，物体没有了支持物会向下运动[4]。本实验研究的目的之一就是验证重力假设在婴儿早期是否成立，即婴儿是否拥有重力的朴素的概念。许多研究表明，儿童对日常生活中常见的运动存在着朴素的信念。这些朴素信念构成了儿童的日常概念，是儿童对外部世界的表征。有趣的是，儿童在物理领域中这些朴素信念通常是错误的，因此又被称为错误概念（misconception）或错误信念（misbeliefs）[5]。例如，人在行走的时候，手中释放小球或者飞行的飞机上投放炸弹时，不仅儿童，甚至许多成人都会认为小球或者物体是竖直向下直线运动的（实际的运动轨迹是抛物线）。研究者把这种信念叫做竖直向下信念（straight-downbelief）[6]，Vosniadou(2001)等人指出竖直向下信念可能来自于婴儿早期就具有的框架理论。本实验研究的第二个目的就是验证竖直向下信念（straight-downbelief）在婴儿时期是否就已经形成了。并对竖直向下信念的变化随着年龄的增长是如何变化的。2.实验一2.1方法2.1.1被试32个健康的十二个月左右大的（范围十二个月零一天至十三个月零二十天）足月的婴儿（16个男孩、16个女孩）42.1.2仪器在实验室里，婴儿坐在父母的怀抱里。在前方有一个28英寸的彩色电视（宽61.9cm，高34.8cm），父母被要求不要看着电视屏幕也不要去触碰婴儿。在电视屏幕的前方有一个DVD将婴儿的行为动作表情都进行录像。实验者在另外一个房间里看DVD中传导过去的视频，如果婴儿变得不耐烦了，实验将会暂停实验过程，休息一段时间后继续进行试验。实验刺激是实验者用FLASH制作的动画。2.1.3程序屏幕呈现两个不同的动画过程。第一个动画过程A：首先在屏幕中地上有一个桌子，桌子上放着一个米老鼠，这个画面呈现在婴儿面前的时间是2S，然后屏幕中的桌子突然消失了，与此同时桌子上的米老鼠做自由落体运动往下竖直落到地上，这个过程持续时间是3S，然后落到地上之后持续时间为2S；第二个动画过程B：首先在屏幕中地上有一个桌子，桌子上放着一个米老鼠，这个画面呈现在婴儿面前的时间是2S，然后屏幕中的桌子突然消失了，于此同时桌子上的米老鼠保持不动，即悬浮在空中，这个过程持续的时间是5S。将被试32个婴儿分为两组，两组分别是六男六女。为了消除顺序效应，给两个组呈现动画的顺序分别是AB、BA的顺序。第一组婴儿呈现动画的顺序是AB，共呈现四次，即每个动画过程呈现两次：ABAB，呈现完一次动画之后中间休息一分钟。第二组婴儿呈现动画的顺序是BA，共呈现动画四次，即每个动画过程呈现两次：BABA，呈现完一次动画之后中间休息一分钟。分析婴儿在实验过程中对A动画过程注视的时间T1，对B动画过程注视的时间T2。实验结果分析：用T检验检验T1和T2之间是否存在显著差异，分析是否婴儿有重力意识的朴素概念。3.实验二3.1方法3.1.1被试：和实验一的被试相同，32个健康的十二个月左右大的（范围十二个月零一5天至十三个月零二十天）足月的婴儿（16个男孩、16个女孩）。3.1.2仪器：和实验一的设备相同。3.1.3程序：屏幕呈现两个不同的动画过程。第一个动画过程A：在屏幕的上方出现一架飞机，从左往右运动，飞机搭载一着只米老鼠，飞机做匀速运动（时间持续2S），当飞机到屏幕的中间的时候（飞机不停，一直做匀速直线运动），米老鼠从飞机上掉下来，并做自由落体运动，即从空中落下来（时间持续3S），米老鼠落在地上后停留2S。第二个动画过程B：在屏幕的上方出现一架飞机，从左往右运动，飞机搭载一着只米老鼠，飞机做匀速运动（时间持续2S），当飞机到屏幕的中间的时候（飞机不停，一直做匀速直线运动），米老鼠从飞机上掉下来，并做平抛运动（时间持续3S），米老鼠落在地上后停留2S。将被试32个婴儿分为两组，两组分别是六男六女。为了消除顺序效应，给两个组呈现动画的顺序分别是AB、BA的顺序。第一组婴儿呈现动画的顺序是AB，共呈现四次，即每个动画过程呈现两次：ABAB，呈现完一次动画之后中间休息一分钟。第二组婴儿呈现动画的顺序是BA，共呈现动画四次，即每个动画过程呈现两次：BABA，呈现完一次动画之后中间休息一分钟。分析婴儿在实验过程中对A动画过程注视的时间T1，对B动画过程注视的时间T2。实验结果分析：用T检验检验T1和T2之间是否存在显著差异，分析是否婴儿存在竖直向下的信念。4.实验三4.1方法4.1.1被试：96名幼儿参与实验。都是上幼儿园的幼儿。其中大班幼儿（5岁组）32名（男16名，女15名；平均年龄5岁6个月，最小年龄5岁1个月，最大年龄5岁11个月）；中班幼儿（4岁组）32名（男16名，女16名；平均年龄4岁46个月，最小年龄4岁4个月，最大年龄岁8个月）；小班幼儿（3岁组）32名（男16名，女16名，平均年龄3岁7个月，最小年龄3岁3个月，最大年龄3岁11个月）。所有幼儿都来自于同一个幼儿园。该幼儿园的幼儿的父母的受教育程度较高，文化程度为本科及本科以上，家庭收入属于中等水平。4.1.2器材：用电脑呈现动画，动画是由实验者自己制作的。该动画过程的主要过程为如下：飞机搭载这一只米老鼠，飞机匀速运动，在某一刻飞机上的米老鼠从飞机上落下，待米老鼠刚刚已经脱离飞机的时候，飞机继续匀速运动，米老鼠消失；在米老鼠落下那刻得正下方有一个点B，在点B的前后各有一个点A和点C,让小朋友判断米老鼠会落在那个点。飞机运动的速度一样，即飞机出现到飞机消失的时间T相同，飞机飞行的高度会有四种高度h1h2h3h4，飞机运动的方向有两种：从左往右，从右往左；米老鼠从飞机上下落的时刻有四个t1t2t3t4，因此整个动画的组合有4×2×4＝16种情况，每种情况出现两次，因此一个幼儿要进行32个trials。4.1.3程序：在实验开始前，研究者与幼儿先建立起一定的关系，使幼儿不对研究者感到陌生或者害怕；研究者跟幼儿说明飞机上搭载着一个米老鼠，并且会在某个时刻从飞机上掉下去，并要求儿童在飞机消失在屏幕的时候，判断米老鼠会落到ABC中的哪个点。32个trials是随机呈现的。研究以一对一的方式进行，选择幼儿园里幼儿比较熟悉的一个安静的地方，给幼儿呈现动画过程，在每一个动画结束之后让儿童报告落点是在ABC中的哪个点，研究者即使记录。当幼儿做了16个trials的时候，中间暂停一会，并给予幼儿一些糖果等小吃的奖励，然后继续实验。计分：如果幼儿回答A和B计0分，如果回答C则计1分，并统计A和B和C的具体数量n1、n2、n3。实验结果分析：用方差分析对结果分析，分析竖直信念在幼儿中存在的情况，并分析在年龄方面和性别方面是否存在主效应，分析竖直信念在幼儿在年龄增脏的过程中如何变化。75.参考文献[1]WellmanHM,GelmanSA.Cognitivedevelopment:foundationaltheoriesofcoredomains.AnnualReviewofPsychology,1992,43:337~375[2]McCloskeyM,KohlD.Naivephysics:thecurvilinearimpetusprincipleanditsroleininteractionswithmovingobjects.JournalofExperimentalPsychology:Learning,MemoryandCognition,1983,9(1):146~156[3]]鄢超云.朴素物理理论与儿童科学教育——促进理论与证据的协调[D].华东师范大学,2004.[4]VosniadouS,IoannidesC,DimitrakopoulouA,etal.Designinglearningenvironmentstopromoteconceptualchangeinscience.LearningandInstruction,2001,11(4-5):381~419[5]ShafferDM,McBeathMK.Naivebeliefsinbaseball:systematicdistortioninperceivedtimeofapexforflyballs.JournalofExperimentalPsychology:Learning,MemoryandCognition,2005,31(6):1492~1501[6]赵军燕,俞国良.儿童运动认知的朴素理论[J].心理科学进展,2007,01:94-100.