一、在钟摆实验开始后,实验者首先向被试儿童呈现一个类似钟摆的装置。这个装置由不同长度的绳子构成,绳子的一端被固定在横梁上,绳子的末端被拴上不同重量的物体。然后,实验者开始向儿童演示,如何使钟摆进行摆动,也就是把拴着重物的绳子拉紧并提升到一定高度,然后再放下,这样绳子就会像钟摆一样,摆来摆去。最后,实验者告诉儿童他们参加这次实验的具体任务:儿童需要通过检验与钟摆摆动有关的四个因素(重物的重量、绳子被拉起的高度、推动绳子摆动的力量、绳子的长度),进而来确定哪一种因素决定钟摆的摆动速度。其中,与钟摆有关的四个因素中又有不同级别的划分,例如绳子的长度有三个级别,重物的重量有四个级别等。
二、实验者给了儿童充分的时间去检验和考虑上述问题。想要解决这个问题必须经过两个正确的步骤:
第一步,先提出假设。
第二步,对所提出的假设进行具体且系统的验证。
实验发现,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大的区别,都能根据问题的要求给出自己的假设。
但是在第二个步骤上,具体运算阶段与形式运算阶段的儿童出现了很大的区别。在第二个步骤上,也就是检验假设的过程中,儿童需要注意,每当改变一个特定因素时,必须保证其他因素不变。例如改变绳子的长度时,必须保证重物的重量、绳子被拉起的高度以及推动绳子摆动的力量不变。而且,儿童还需要注意每个因素的等级,比如:绳子的长和短;重物的轻和重;绳子被拉起的高度;推动绳子摆动的力量,即推力的大和小。
在第二个步骤中,具体运算阶段儿童最容易出现的错误是,不能在检验某一个因素的同时,保证其他因素不变。例如,当这个阶段的儿童遇到绳子短、重物重、钟摆摆动速度快的时候,就会错误地认为钟摆摆动的速度是由绳子的长度和所拴重物的重量共同决定的。
二、皮亚杰通过这个实验结果认为,只有当儿童到了形式运算阶段时,才能像科学家一样进行假设检验,最终获得关于所提问题唯一可能且具有严格逻辑的答案。此外,这个实验问题的正确答案是,绳子的长度决定钟摆的速度,绳子越短,钟摆摆动的速度就会越快。
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