大班幼儿在积木活动中建构“稳固”物理知识的质性研究*

杜丽静

（绍兴文理学院教师教育学院,浙江绍兴,312000）

皮亚杰对传统的先验论、经验论和康德的批判哲学审慎研判，创建了发生认识论，提出“适应乃智慧之本质，动作乃智慧之缘起”。在幼儿科学教育领域，物理知识是关于物体特质的内容，是独立于幼儿的客观存在，是幼儿对物体加以动作、观察物体的反应并经历简单抽象和反省抽象后所形成的知识。

物理知识这一概念一经提出，便引发众多学者的关注。相关实证研究相继涌现，证实了幼儿能感知、能体验物理现象，但不能建构物理知识。但相关实证研究的对象多为年龄较小的幼儿，那年龄略大的幼儿能建构物理知识吗？他们建构物理知识经历了哪些历程？基于这些困惑，以“稳固”为例，笔者对大班幼儿建构物理知识的内涵及历程进行探究，以期丰富幼儿深度学习的相关实证研究，为幼儿园教师了解幼儿的知识建构提供参考。

一、研究方法

（一）研究对象

研究者依据目的取样原则，以幼儿园日常开展积木活动情况（每日开展1小时左右）为要点，选取浙江省某市一所省二级幼儿园为合作园所。该园位于城乡交界处，是一所全额拨款的公办幼儿园，2018年成为浙江省首批“安吉游戏”实践园。该园每天上午和下午各有一个小时开展游戏，幼儿在户外和室内均有使用积木建构的经验。本研究选取大班6名幼儿，实足年龄5岁多，男女各半，每周自选进区建构次数3次以上。详见表1。

表1 研究参与者情况概述

（二）研究场域与研究材料

研究场域为该园大班的积木活动室。活动室西侧和北侧为材料区，教师依据形状和大小分类放置单元积木。研究者在活动室西侧和北侧各放置一架摄像机，保留幼儿移动的空间与路线，不影响其正常活动。

积木是幼儿建构物理知识的重要素材，〔1〕其精妙之处在于具有“开放性”“低真实性”。〔2〕研究者以幼儿日常使用的两套单元积木为研究材料。一套是“安吉游戏”实践园的配套积木，形状规则包括不同大小的长方体、正方体、圆柱体、三角锥等，每种形状的积木重心就是其几何中心。第二套是一套普通松木的单元积木，是由政府早期招标购买的标准材料，均为长方体、正方体、圆柱体等规则形状，重心为积木的几何中心。前一套单元积木体积相对较小，后一套单元积木体积相对较大。

（三）搜集资料的方式

质性研究的资料搜集以最能帮助研究者了解某个现象为基本要求。〔3〕本研究的资料搜集方式包括非参与式观察、访谈以及实物分析3种。

1.非参与式观察

研究者采用非参与式观察法搜集资料。研究者观察幼儿积木活动15次，幼儿积木活动的时长累计610.24分钟，活动后的分享时间为197.29分钟。

2.访谈

研究者采用半结构访谈法向家长了解幼儿玩积木的经验，访谈时长为105分钟左右。之后研究者采用非结构访谈法向幼儿了解每次活动后的真实想法，时长合计358分钟。访谈所得资料用以检验研究者观察到的幼儿外在表现的真实性。

3.实物分析

研究者搜集到的实物资料包括幼儿园教师撰写的反思笔记10份，作息时间表1页。

（四）资料分析的方式

6名大班幼儿用单元积木搭建“幼儿园”送给弟弟妹妹们。研究者将幼儿玩积木的过程录影，并转录为文本。研究者先反复阅读文本，划分出意义相同的小段落，再次阅读之后给每个单位赋予完整而具体的编码，标示出关键词以备后续查验。研究者通过这个过程对文本进行开放性编码。之后，研究者精读文本，寻找开放性编码之间的类别关系，将同一类别的编码归类。最后，研究者将所有类别抽丝剥茧，把最大多数的研究结果囊括在一个比较宽泛的范围之内，形成一张网络。这是提炼主题的过程。

（五）研究信度

为保证研究信效度，研究者先到幼儿园观摩积木活动一个学期，熟知6名参与者的爱好、性格、学习倾向后才开始搜集资料。为了保证文本资料的准确性，研究者将转录文本和原视频同时发给大班教师，请其查核当时视频中的情境与文本中记录的幼儿言行是否吻合。在资料分析阶段，研究者把编码体系和1/3文本编码给大班教师，请其查核编码类别是否准确。同时，研究者邀请一位高校教师做同行编码验证。该教师在高校学前教育专业任教7年，主要讲授“学前儿童游戏”课程。研究者邀请该高校教师一同观摩共3次，并分别对幼儿在活动中的表现进行独立编码，然后一起讨论编码中未达成共识的地方。两者独立编码一致性达87%。

二、研究结果与分析

（一）幼儿仅从单个因素的角度建构“稳固”物理知识

1.积木属性层面

在第一轮积木建构时，幼儿初选小型单元积木进行搭建。

幼儿搭建第一轮积木。刚搭起的“墙壁”不经意间就倒塌了。经过探究，幼儿发现症结在于材料太小。辰辰和虫虫一致认为：“要用重的、大的积木。”年年则认为：“要用轻的。”虫虫向她解释：“重的不容易倒。”幼儿对选用材料产生了认知冲突，于是教师提供了大小不同的积木，请幼儿再尝试。婷婷说：“要用大的积木，很坚固。”辰辰和虫虫补充：“轻的会倒。”年年说：“要用重的。”后来，教师又提供了测量工具，幼儿拿着测量工具在幼儿园寻找更大的单元积木。虫虫用卷尺测量正方体积木，发现边长有25厘米。辰辰拿尺子测量长方体积木（边长120厘米）。之后他们说：“这些长方形、正方形的大积木更重。”婷婷点头：“嗯，又大又重的不会倒。”虫虫补充：“地基牢固就不倒了。”

在案例中，幼儿通过操作、尝试、选用工具对积木进行测量，从材料重量、大小维度建构了“重而大的积木比较稳固”的基本认识。

2.搭建顺序层面

幼儿搭建时常有积木掉落的情况，几次失败后他们发现，“墙壁”稳固程度与搭建顺序有关。

开心把一块长方体积木横直放在第二层，但第一层积木只有一半面积与之接触，他刚一松手，积木就掉落了。他捡起积木后再次尝试，积木又掉落了。开心回顾：“应该先搭建好下面。”年年和鹤鹤合作修一面“墙壁”，年年把长方体积木放置在第二层，积木有一半面积是悬空的，她一放手积木就掉落了。她捡起积木后继续尝试放在第二层。后续，教师问：“为什么积木会掉？”年年回答：“第一层没有搭建好。”虫虫补充说：“底部根基稳固了才不会倒，打地基很重要。”婷婷在搭建时，同样拿长方体积木悬空搭在第一层的上面，积木掉落后，她迅速拿了一块同样大小的积木垫在了第一层的空缺处。她说：“积木掉下去了，我马上想到下面还是空的。”

幼儿在亲身体验后意识到，建构顺序会影响“墙壁”是否稳固。不同的是，年年、开心形成了“由下而上递进搭建有利于积木不掉落”的认识，婷婷迅速找寻到了“墙壁”不稳固的原因，虫虫则发现“由下而上搭建”的目的是维持根基牢固。

3.搭建方式层面

（1）横直搭建比竖直搭建更稳固

第二轮搭建时，幼儿尝试了竖直摆放积木和横直摆放积木，测试哪一种方式搭建的“墙壁”更稳固。

一组幼儿是鹤鹤和婷婷，鹤鹤把一块长方体积木竖直摆放，再拿一块同样的积木横直摆放，婷婷试着推了推积木后说：“横的比较稳，不会晃。”鹤鹤与大家分享时谈到了这一发现和尝试的过程。另一组是开心和年年。开心用长方体积木竖直搭建了一层，年年则将一块积木横着放在开心搭建的积木旁：“我的牢还是你的牢？”开心用食指推：“都摇晃，横的摇晃得不厉害。”

幼儿从亲身体验中理解了竖直搭建和横直搭建的积木在外力作用下会产生不同的反应，进而影响“墙壁”的稳固程度。由此，幼儿进一步充实了“稳固”物理知识的内涵：横直搭建比竖直搭建更稳固。

（2）交叉搭建有利于上下积木互相支撑

幼儿最初将积木竖直搭建，偶有碰倒积木的状况，重新搭建时尝试将积木交叉搭建。

辰辰指着竖直搭建的墙壁说：“这样不牢固，我们要换一种方式。”婷婷说：“应该像盖房子那样垒砖块。”虫虫拿了两块积木并列摆放，再拿一块积木压住下排积木间的缝隙。开心看到后，也把他已经搭建好的积木全部改成这样的搭建方式。开心说：“下面两块积木把上面一块积木撑着，就不会倒了。”辰辰用交叉的方式垒高了6层，还用手推了推。教师问：“为什么这样搭？”辰辰回答：“你看，这下面两块互相依靠，上面这块依靠下面两块，这样比较牢。”辰辰说：“用手推一下就知道了，直列的墙一用力推就倒，而且是从上到下全倒；但用力推交叉搭建的那个，它会晃，但不会倒。”

案例中，幼儿经施加外力检验发现，积木交叉叠加更为稳固，并理解了交叉叠加积木的优势在于上下积木可以互相依靠。换句话说，直列搭建的积木重心在几何中心，力是由上而下传递的，每一列积木中，下面的积木支撑上面的积木。一旦变换为交叉搭建，下面两块积木就把上面一块积木的重力分散了，进而使得“墙壁”更为稳固了。

（二）幼儿从多个向度建构维持“幼儿园”稳固的物理知识

1.积木属性与搭建方式之一

第三轮搭建时，幼儿结合积木属性和搭建方式两个因素考量如何维持积木作品稳固。

婷婷提醒虫虫：“你没有交叉（搭建积木）。”虫虫说：“交叉不了，这是墙角啊。”教师问：“墙角就不行吗？试试啊。”虫虫拿起两块大小不同的长方体积木尝试搭建，搭好了第一层、第二层（分别见图1、图2）。搭建到第三层时，大长方体积木用完了，虫虫用两块并列的小长方体积木替换原来的大长方体积木，并横平放置，与竖直放置的小长方体积木形成一个直角（见图3）。（图1、2、3均为俯视图。）他认为：“第二层（大长方体积木）把第一层（大长方体和小长方体拼接处）的缝隙压住，第一层撑起了第二层积木，很稳固，不会一碰就倒。”

图1 第一层积木组合

图2 第二层积木组合

图3 第三层积木组合

上述案例中，幼儿基于积木能够上下、左右相互支撑，使“墙壁”更为稳固这样的朴素知识，想到了用交叉搭建的方式构建“墙角”并付诸实践。如此，幼儿在行动探究中建构了“稳固”物理知识，又用物理知识引导自己进行后续建构，内化了“不同大型积木横平交叉可以上下、左右支撑”的“稳固”内涵。

2.积木属性与搭建方式之二

后期，大型单元积木所剩不多，幼儿开始使用小型积木，并逐渐形成了“同种积木交叉组合可以互相支撑”的物理知识。

鹤鹤和年年修建“墙壁”，将两块小型长方体积木沿着“墙壁”边缘横着放置，中间叠加两层同样大小的长方体积木，形成一个组合模式（见图4）。教师回顾：“当时材料不够了，我发现他们把原来的方法演变了一下，用同种积木交叉组合，我很惊讶，没想到他们会这么组合。”辰辰和开心也选择了同种长方体积木搭建“墙壁”。他们把两块积木横平叠加，然后把一块同种积木横直侧立于叠加积木一侧，形成一个积木组合（见图5）。辰辰说：“第一层的积木横直放在下边，第二层（积木横直）就放在上边，第三层又放在左边，（这样）交叉更复杂，就更稳固。”婷婷和虫虫也一起重修“墙壁”。婷婷和虫虫选择了一些同样大小的积木来建一面“墙壁”。婷婷先用一些长方体积木并列平铺作为墙面第一层。搭建第二层时，她把积木平放在下层两块积木间的缝隙上。搭建第三层时，则将积木与第二层积木重叠。如此，第二三层积木两端自然留下了一些空隙。然后，她把积木侧着插入两端空隙处，高度刚好和二三层积木叠加而成的高度持平。她再用搭建第一层积木的方式搭建第四层。四层积木形成一个围合的组合模式（图6为墙面侧视图）。婷婷说：“一层交叉，一层不交叉。”教师问：“什么意思？”婷婷回答：“你看，上面一层积木把下面的缝压住了，第二层积木被下面两块积木撑起来了，两块支撑一块，就很有力量。”

图4 鹤鹤和年年的积木组合

图5 辰辰和开心的积木组合

图6 婷婷搭建的积木组合

在搭建后期，大型单元积木数量不足对幼儿来说是一种挑战，幼儿搭建过程中既要考虑可用资源，又要考量如何维持“墙壁”稳固。幼儿想到了用同种积木组合搭建，用下部积木支撑上部积木，左右两边积木互相依靠，四层积木组合形成互相咬合的闭合模式。幼儿用“压住缝隙”和“有力量”来诠释同种积木交叉组合的优势。

3.积木属性、搭建方式与搭建位置

“墙壁”修补完后，幼儿请两位教师把三块合成板放置到围合的“墙壁”之上，形成盖顶，但板之间有凹陷，他们便搭建柱子支撑。

辰辰和开心搭建柱子，蹲在两块合成板间的下方，将一些大型圆柱体、立方体积木叠高。虫虫说：“没有撑起凹陷的地方。”辰辰拍拍这些柱子，说：“好像不牢。”虫虫说：“换个材料。”辰辰又找了一些圆形积木叠加成柱子，放在合成板中间的凹陷处。辰辰拍拍柱子说：“这样牢一点。”于是，辰辰和开心把之前搭建的柱子拆除，改用圆形积木在距离30cm处搭建第二根柱子。但圆形积木不够了。辰辰找到了半圆形积木，采用交叉搭建的方式，最底层放置圆形积木，上面叠加两个半圆形积木，再将圆形积木置于第三层。辰辰说：“前面搭建的柱子不牢，圆形积木很好，哪里凹进来就搭哪里。”虫虫补充说：“太佩服辰辰了，积木不够了，他找到了半圆形，就把半圆形和圆形交叉组合。”辰辰说：“完整的圆形上面是两个半圆，再上面又是一个圆形，一个一个间隔，最下面的（一块圆形积木）撑起上面两块半圆积木，很结实。”教师在反思札记中写道：“受材料数量的限制，辰辰选择了用半圆形和圆形积木交叉搭建成柱子，我没想到他会这么做。”

幼儿在操作过程中逐步调整自己的原有认知，从位置、积木材料、搭建方式三个维度扩充了“稳固”的物理知识。

（三）总结

幼儿身心发展的特殊性决定了幼儿对体验的注重，〔4〕这种体验必须是全面、深刻、丰富、充实的。唯有如此，才能让幼儿在同化与顺应之间不断调整认知，形成新知。伴随着积木活动的不断深入，幼儿搭建的“墙壁”越来越高，建构的“稳固”物理知识也逐渐精进，由浅入深，从“什么是稳固”进展到“影响稳固的要素”，形成相对完整的“稳固”物理知识，也折射出大班幼儿由现象到本质的认识事物的历程（见图7、图8）。与4—5岁幼儿相比，本研究中的5岁或6岁幼儿年龄渐长，已能从多个维度思考问题，综合考量“影响稳固的要素”。

图7 幼儿建构“什么是稳固”的物理知识发展历程

图8 幼儿建构“影响稳固的要素”的物理知识发展历程

6名幼儿彼此之间互相观察、启发、提醒，共同建构了关于“稳固”的物理知识。一方面，有些幼儿会率先发现某个物理现象，并给同伴明确的提醒，让同伴寻找其中隐藏的奥秘并亲身体验。另一方面，6名幼儿之间产生认知冲突时，会借助彼此启发来支持对方调整认知，进而形成新的认识。

三、建议

（一）教育建议

1.给予幼儿丰富的操作机会

儿童成长的重要途径就是亲身体验和实际操作。大班幼儿不仅在积木活动中展现了维持积木稳固的外在行动，还用语言表达积木稳固的内在原理，行动与言语协调一致，证明幼儿切实理解了“稳固”物理知识的内涵。作为幼儿园教师，要理解幼儿乐于体验与操作的需求，为幼儿创造安全的、富有挑战的环境，给予幼儿充分而丰富的机会，鼓励幼儿去感受、体验、操作、尝试，进而建构物理知识。这样的建构过程有利于幼儿的科学理解，并成为影响其一生的核心素养。

2.提高自身对物理现象的敏感性

很多幼儿园教师对幼儿操作积木进而建构物理知识的诸多现象并不敏感，错过了很多教育契机。作为教师，首先要摒除“不懂科学”“不懂物理”就不学习相关内容的狭隘先见，采取独立阅读或小型工作坊的形式，有目的、有计划、有系统地汲取新知；其次，看到幼儿的操作或体验时，多用“幼儿发现了什么物理现象”“这个物理现象蕴含什么原理”“幼儿建构了什么物理知识”等问题，敦促自身提高对幼儿物理知识建构现象的敏感性。

（二）研究建议

本质性研究的价值在于切实探究了大班幼儿在积木活动中建构“稳固”物理知识的内涵与历程。幼儿建构的“稳固”物理知识相对全面、丰满，建构过程呈现出独特的发展脉络，体现了幼儿的思维发展进程。但也存在一些局限：第一，幼儿共同搭建“幼儿园”，主题本身具有一定的局限性，因为幼儿园是一个高大方正的建筑物，幼儿搭建时多使用长方体、正方体的单元积木，对其他形状的单元积木选择较少。未来的研究可以引导幼儿建构多个不同的主题，包括“弹道轨道”“圆形建筑”“高架桥”，进而探究幼儿建构的“稳固”物理知识更为丰富的内涵。第二，研究者未来做类似研究时，要及时撰写反思札记，记录当日的思考与后续访谈意图、观察意图，以确保搜集资料过程的准确性和真实性。