2023年天津教资必知：钟摆实验

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　　钟摆实验

　　【实验者】皮亚杰

　　【实验过程】皮亚杰向被试呈现一个类似钟摆的装置：不同长度的绳子被固定在—个横梁上，绳子的末端可拴上不同重量的重物，实验者向被试演示如何使钟摆摆动(将栓有重物的摆绳拉紧并提至一定的高度，再放下即可)。被试的任务是，通过检验与钟摆摆动有关的四种因素(重物的重量、摆绳被提起的高度、推动摆绳的力量、摆绳的长度)，来确定哪一种因素决定钟摆摆动速度。被试有较充分的时间对上述各种因素进行检验。

　　解决此问题的正确途径是：

　　第一步，先提出假设(无论其假设是什么，只要它能被检验并产生非矛盾的结果就可以)。

　　第二步，再对所提出的假设进行系统的检验。此步骤(检验假设)的关键点是，在检验的过程中、每改变一个特定因素的同时，必须保证其他的因素不变。其中，每个因素只设两个等级：①摆绳：长、短;②重量：轻、重;③摆高：高、低;④推力：大、小。

　　【实验结果】在第一个步骤上，具体运算阶段与形式运算阶段的儿童的反应没有什么区别，都能根据问题的要求提出某种假设。但在第二个步骤上，这两个阶段的儿童的做法却有很大的区别。前运算阶段的儿童或随机摆弄，或用力推动钟摆，而具体运算阶段的儿童所易犯的错误是，不能在检验某一因素的时候，控制住其他的相关因素。例如，当摆绳短，重物重的时候，摆速则快。因此，错误地认为摆速是由摆长和所拴重物的重量共同决定的。只有到了形式运算阶段，青少年才能像科学家一样地检验假设，最终获得关于问题的、唯一可能的、具严格的逻辑意义的解释。最终得出正确的答案是，摆绳的长度决定钟摆摆动的速度，摆绳越短，其摆动的速度越快。

　　【实验结论】形式运算阶段的儿童能够运用假设—演绎推理，推论出问题的结论。他们解决问题的思维特点是从假设出发，提出问题的可能性。其思维过程是，当他面临问题情境时，首先运用“一般的理论”思考影响结果的各种可能因素，并形成假设，然后通过实验验证假设的真伪，或者运用系统的科学方法，运用演绎推理检验假设，得出结论。而形式运算阶段之前的儿童还不能进行假设—演绎推理。

　　【真题示例】

　　1.【单选】如果一个学生在回答“A>B，B>C，A和C哪个更大?”时，可以轻松回答出来，表明其思维发展处于( )水平。

　　A.前运算阶段 B.感知运算阶段

　　C.具体运算阶段 D.形式运算阶段

　　1.【答案】D

　　【解析】本题考查的是皮亚杰的认知发展阶段理论。形式运算阶段的儿童的思维最大的特点是已经摆脱了具体可感知事物对思维的束缚，能根据假设进行推理，相信演绎得到的推论，使认识指向未来。主要的思维特征体现之一是思维以命题形式进行，能够根据逻辑推理、归纳或演绎的方式解决问题。题干中的学生可以轻松回答出来“A>B，B>C，A和C哪个更大?”这种命题，表明其已处于形式运算阶段。故本题选D。

　　2.【单选】中学生晓波通过物理实验发现，钟表的摆动幅度不取决于钟摆的材料或重量，而是取决于钟摆的长度。根据皮亚杰的认识发展阶段理论，晓波的认知发展水平已达到( )。

　　A.感知运动阶段 B.前运算阶段

　　C.具体运算阶段 D.形式运算阶段

　　2.【答案】D

　　【解析】本题考查的是皮亚杰的认知发展阶段理论。形式运算阶段的学生具备了假设演绎推理的能力，题干中晓波能够通过实验进行推理，说明处于形式运算阶段。故本题选D。

　　3.【单选】某儿童能完成“守恒”实验，但却无法解决“钟摆”实验，根据皮亚杰理论，该儿童思维发展处于( )阶段。

　　A.感知运动阶段 B.前运算阶段

　　C.具体运算阶段 D.形式运算阶段

　　3.【答案】C

　　【解析】本题考查的是皮亚杰的认知发展阶段理论。形式运算阶段的儿童具备了抽象逻辑推理能力，能运用假设演绎推理，推论出问题的结论。而题干中具备了守恒性，但不能单独完成钟摆实验，说明属于具体运算阶段。故本题选C。

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