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科学概念是科学理论体系的基石,科学概念教学是科学教育的重要内容。如何将这些科学概念正确地教给儿童、使他们很好地理解和掌握?要解决这个问题,需要对学生科学概念的认知发展进行深入研究。“物质”和“平衡”概念是自然科学中重要的基础概念,广泛地出现在学生学习的各个科学领域。开展“物质”和“平衡”科学概念的认知发展的研究,不仅对搞好科学教育的改革和实践具有重要现实意义,对科学概念的认知发展研究也具有重要的学术价值。本研究尝试通过对包括小学、初中、高中的3-12年级学生进行问卷和访谈的调查研究,探查不同年级被试“物质”和“平衡”科学概念的认知发展特点。首先编制调查问卷:在概念辨析的基础上,编制问卷调查提纲;结合学生调查,对问卷设计提纲进一步具体化、操作化,初步编制试题;再根据试测结果修订、完善问卷。然后依据问卷提纲编制确定访谈提纲,细化、深化调查内容,作为问卷调查必要的解释和补充,进一步探查学生对此概念的认识。最后,对调查结果进行定性和定量分析,并对得出的结论进行讨论、对进行的研究再次反思。通过调查和分析,本研究主要获得了如下结论:“物质”概念研究表明:3-11年级学生“物质”概念的认知发展(1)存在隐蔽性、理论倾向性、替代性、不稳定性和层次性的特征。(2)主要存在五个层次:即“与物体相混淆”的阶段;对“物质客观存在属性”认识的萌芽阶段;认为物质是“组成物体和材料的成分”的阶段;认为“物质即存在”的阶段;认为物质是“由微粒或元素组成的或纯净物”的阶段。(3)随年级(年龄)的增高而增高,5年级和9年级是两个明显的上升转折点。(4)受教育和被试思维发展水平的影响和制约。“平衡”概念研究表明:3-12年级学生“平衡”概念的认知发展(1)存在科学萌芽性、理论倾向性、主观性、替代性、不稳定性和层次性的总体特征。(2)年级间存在显著性差异,且随年级的增长大致呈现不断增长趋势,概念发展大致遵循“从静到动、从宏观到微观”的顺序。其中,静止平衡、杠杆平衡、匀速直线运动平衡基本在一个层次上,认知发展在9年级左右有明显上升;生态平衡的认知10年级约为转折点,而生态平衡的微观方面的认知发展较晚、水平较低;溶解平衡认知发展大约在11年级有明显上升,整体水平不高。(3)性别间差异均不显著。(4)较多的出现了“量等”、“不动”、“对称”、“匀速”、“水平”等一些替代概念,其中“量等”、“对称”、“运动”或“匀速”等替代概念,随年级的升高而没有明显变化。(5)受教育和被试思维发展水平的影响和制约。