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经典实验

经典实验4:皮亚杰的钟摆实验

    皮亚杰和英海尔德(Inhelder & Piaget, 1958))进行了一系列的实验研究,以考查具体运算阶段与形式运算阶段的儿童归纳推理的能力。其中最有代表性的研究是关于钟摆问题(pendulum problem)的实验。
    在钟摆问题的实验中,实验者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(见下图),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(在每一种因素中又有不同级别的划分:如摆绳的长度有三个级别、重物的重量有四个级别等)。被试有较充分的时间对上述各种因素进行检验。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。
    解决此问题的正确途径是:(1)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);(2)再对所提出的假设进行系统的检验。
    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。
    第二个步骤(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。
    在检验假设的过程中,具体运算阶段的儿童所易犯的错误是,不能在检验某—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。


皮亚杰的钟摆实验装置示意图

(摘自:林崇德,沈德立主编.认知发展心理学.杭州:浙江人民出版社,1996年12月第1版,第54-56页)



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