Open Collections

UBC Theses and Dissertations

UBC Theses Logo

UBC Theses and Dissertations

Operational structures applied by children to problems related to predator-prey interaction in ecology… Kargbo, Dennis Borboh 1980

Your browser doesn't seem to have a PDF viewer, please download the PDF to view this item.

Item Metadata

Download

Media
831-UBC_1980_A2 K37.pdf [ 20.59MB ]
Metadata
JSON: 831-1.0095302.json
JSON-LD: 831-1.0095302-ld.json
RDF/XML (Pretty): 831-1.0095302-rdf.xml
RDF/JSON: 831-1.0095302-rdf.json
Turtle: 831-1.0095302-turtle.txt
N-Triples: 831-1.0095302-rdf-ntriples.txt
Original Record: 831-1.0095302-source.json
Full Text
831-1.0095302-fulltext.txt
Citation
831-1.0095302.ris

Full Text

O P E R A T I O N A L S T R U C T U R E S A P P L I E D BY C H I L D R E N TO P R O B L E M S R E L A T E D TO P R E D A T O R - P R E Y I N T E R A C T I O N I N E C O L O G Y AND T H E B E L I E F S H E L D A B O U T T H I S P H E N O M E N O N : A C O M P A R I S O N W I T H I N H E L D E R AND P I A G E T ' S STUDY OF T H E H Y D R A U L I C P R E S S P R O B L E M . b y D E N N I S BORBOH KARGBO B . S c . E d . T h e U n i v e r s i t y o f S i e r r a L e o n e , N j a l a , 1 9 7 2 S . E . P . A . D i p l o m a . T h e U n i v e r s i t y o f S i e r r a L e o n e , N j a l a , 1 9 7 5 . • M . A . S c . E d . T h e U n i v e r s i t y o f B r i t i s h C o l u m b i a , C a n a d a , 1 9 7 8 . A T H E S I S S U B M I T T E D I N P A R T I A L F U L F I L M E N T OF T H E R E Q U I R E M E N T S FOR T H E D E G R E E OF DOCTOR OF E D U C A T I O N i n T H E F A C U L T Y OF G R A D U A T E S T U D I E S D E P A R T M E N T OF S C I E N C E E D U C A T I O N We a c c e p t t h i s t h e s i s a s c o n f o r m i n g t o t h e r e q u i r e d s t a n d a r d THE U N I V E R S I T Y - OF B R I T I S H C O L U M B I A A u g u s t , 1 9 8 0 {cj D e n n i s B o r b o h K a r g b o In presenting this thesis in partial fulfilment of the requirements for an advanced degree at the University of Brit ish Columbia, I agree that the Library shall make i t freely available for reference and study. I further agree that permission for extensive copying of this thesis for scholarly purposes may be granted by the Head of my Department or by his representatives. It is understood that copying or publication of this thesis for financial gain shall not be allowed without my written permission. Department The University of Brit ish Columbia 2075 Wesbrook Place Vancouver, Canada V6T 1W5 E-6 B P 75-51 I E A b s t r a c t T h e g e n e r a l a i m o f t h e s t u d y w a s t o i n v e s t i g a t e c h i l d r e n ' s t h i n k i n g a b o u t e c o l o g i c a l s y s t e m s i n v o l v i n g i n t e r a c t i o n s b e t w e e n p r e d a t o r a n d p r e y p o p u l a t i o n s i n a f o o d c h a i n . S p e c i f i c a l l y t h e s t u d y w a s d i r e c t e d a t ( a ) c o m p a r i n g a n d c o n t r a s t i n g t h e m e n t a l o p e r a t i o n s w h i c h c h i l d r e n a p p l i e d t o p r o b l e m s i n v o l v i n g p r e d a t o r - p r e y i n t e r a c t i o n i n a f o o d c h a i n a n d m e c h a n i c a l e q u i l i b r i u m , a n d ( b ) i d e n t i f y i n g t y p i c a l b e l i e f s o r m i s c o n c e p t i o n s w h i c h c h i l d r e n may h o l d w i t h r e s p e c t t o f o o d c h a i n s . E m p i r i c a l a n d n o n e m p i r i c a l m e t h o d s w e r e a d o p t e d t o e x e c u t e t h e s t u d y . T h e n o n e m p i r i c a l a s p e c t i n v o l v e d a d v a n c i n g l o g i c a l a r g u m e n t s t o s u p p o r t t h e h y p o t h e s i s t h a t p r e d a t o r - p r e y i n t e r a c t i o n i n -v o l v e s a p r i n c i p l e o f a c t i o n a n d r e a c t i o n w h i c h i s s i m i l a r t o t h a t u n d e r l y i n g m e c h a n i c a l e q u i l i b r i u m . P i a g e t ' s ( 1 9 5 3 ) s y m b o l i c n o t a t i o n w a s e m p l o y e d t o s u b s t a n t i a t e t h e a r g u m e n t s i n t h i s p a r t o f t h e s t u d y . T h e e m p i r i c a l a s p e c t i n v o l v e d i n t e r v i e w i n g f o r t y e l e m e n t a r y a n d s e c o n d a r y s c h o o l c h i l d r e n , o f a g e r a n g e 6 . 0 t o 1 5 . 1 1 y e a r s , u s i n g a s i m u l a t i o n o f a f o o d c h a i n m a d e u p o f p o p u l a t i o n s o f h a w k s , s n a k e s , f r o g s , g r a s s h o p p e r s a n d g r a s s T h e s i m u l a t i o n w a s p r e s e n t e d u s i n g a c a r d b o a r d m o d e l i n c o n j u n c t i o n w i t h a m i c r o c o m p u t e r p r o g r a m . T h e l e n g t h o f t h e i n t e r v i e w f o r e a c h c h i l d a v e r a g e d 30 m i n u t e s . D u r i n g t h e i n t e r v i e w t h e c h i l d a s s u m e d t h e r o l e o f a c a t t l e f a r m e r a n d w a s r e q u i r e d t o p r e d i c t t h e e f f e c t s o n t h e h e r d o f c a t t l e s h o u l d c h a n g e s h a p p e n i n t h e f o o d c h a i n . T h e q u e s t i o n s a s k e d w e r e s p e c i f i c a l l y d i r e c t e d a t a s s e s s i n g t h e s u b j e c t s ' a b i l i t y o r i n a b i l i t y t o a p p l y t h e e q u i l i b r i u m o p e r a t i o n s o f I d e n t i t y , R e c i p r o c i t y , I n v e r s i o n a n d C o r r e l a t e ( I n h e l d e r a n d P i a g e t 1 9 5 8 ) t o t h e p r e d a t o r - p r e y p r o b l e m . A f e w o t h e r q u e s t i o n s w e r e d i r e c t e d a t a s s e s s i n g t h e s u b j e c t s a b i l i t y o r i n a b i l i t y t o a p p l y p r o b a b i l i t y t o t h e f o o d c h a i n p r o b l e m . T h e d a t a r e c o r d e d o n a u d i o t a p e s w e r e a r f a l y s e d w i t h t h e u s e o f P i a g e t i a n t a b u l a r a n d d e s c r i p t i v e m e t h o d s . T h e r e s u l t s c o n f i r m t h e h y p o t h e s e s a d v a n c e d t h a t t h e s u b j e c t s i n t h e p r e d a t o r - p r e y s t u d y w o u l d : ( i ) e x h i b i t d e v e l o p m e n t a l p a t t e r n s t h a t w e r e s i m i l a r t o t h o s e e x h i b i t e d b y s u b j e c t s o f I n h e l d e r a n d P i a g e t ( 1 9 5 8 ) i n t h e m e c h a n i c a l e q u i l i b r i u m s t u d y C i i ) e x h i b i t m i s c o n c e p t i o n s t h a t w e r e s p e c i f i c t o t h e f o o d c h a i n t a s k . On t h e b a s i s o f t h e r e s u l t s i t w a s r e p o r t e d t h a t t h e u n d e r s t a n d i n g o f i n t e r a c t i o n s b e t w e e n p r e d a t o r a n d p r e y p o p u l a t i o n s r e q u i r e d f o r m a l t h i n k i n g . T h i s t y p e o f t h i n k i n g w a s f i r s t o b s e r v e d a t t h e a g e o f 12 y e a r s i n t h i s s t u d y . i v T h i s i n d i c a t e s t h a t most e l e m e n t a r y s c h o o l c h i l d r e n do n o t p o s s e s s c o g n i t i v e s t r u c t u r e s t o d e a l w i t h f o o d c h a i n p r o b l e m s i n a f o r m a l way. C o n s e q u e n t l y i t was recommended t h a t c u r r i c u l u m d e v e l o p e r s and t e a c h e r s p o s t p o n e t h e i n -t r o d u c t i o n o f f o o d c h a i n e c o l o g y u n t i l a b o u t t h e age o f 12. F i n a l l y i t was s u g g e s t e d t h a t s i n c e p r e d a t o r - p r e y i n t e r a c t i o n i s s i m i l a r t o m e c h a n i c a l e q u i l i b r i u m a t b o t h t h e t r a n s f o r m a t i o n a l and o p e r a t i o n a l l e v e l s , t h e two t o p i c s c o u l d be t a u g h t i n s c h o o l u n d e r t h e u m b r e l l a o f a c t i o n and r e a c t i o n s y s t e m s . V B I O G R A P H I C A L S K E T C H D e n n i s B o r b o h K a r g b o w a s b o r n i n M a n k o r e h , v i a B i n k o l o i n t h e B o m b a l i D i s t r i c t o f t h e N o r t h e r n P r o v i n c e o f S i e r r a L e o n e o n t h e 1 2 t h . F e b r u a r y 1 9 4 9 . H e r e c e i v e d h i s e l e m e n t a r y a n d s e c o n d a r y e d u c a t i o n i n M a k e n i , S i e r r a L e o n e f r o m 1 9 5 4 t o 1 9 6 7 . I n 1 9 6 7 / 6 8 t h e a u t h o r t a u g h t S c i e n c e a n d G e o g r a p h y a t a p r i v a t e S e c o n d a r y S c h o o l i n F r e e t o w n , S i e r r a L e o n e . He g r a d u a t e d w i t h B a c h e l o r o f S c i e n c e D e g r e e i n E d u c a t i o n f r o m t h e U n i v e r s i t y o f S i e r r a L e o n e , N j a l a i n 1 9 7 2 . I n 1 9 7 2 / 7 3 s c h o o l y e a r t h e a u t h o r t a u g h t G e n e r a l S c i e n c e a n d B i o l o g y a t S t . F r a n c i s S e c o n d a r y S c h o o l , M a k e n i , S i e r r a L e o n e . F r o m 19 73 o n w a r d s h e h a s b e e n a t e a c h e r o f G e n e r a l S c i e n c e a n d E d u c a t i o n a t M a k e n i T e a c h e r s ' T r a i n i n g C o l l e g e , M a k e n i , S i e r r a L e o n e . I n 1 9 7 5 h e r e c e i v e d t h e p o s t g r a d u a t e D i p l o m a i n S c i e n c e E d u c a t i o n ( S E P A ) f r o m t h e U n i v e r s i t y o f S i e r r a L e o n e , N j a l a . He o b t a i n e d t h e M a s t e r o f A r t s D e g r e e i n S c i e n c e E d u c a t i o n f r o m t h e U n i v e r s i t y o f B r i t i s h C o l u m b i a , V a n c o u v e r , C a n a d a i n 1 9 7 8 . T h e a u t h o r b e g a n s t u d y i n g f o r t h e E d . D D e g r e e a t t h e U n i v e r s i t y o f B r i t i s h C o l u m b i a i n 19 7 8 . F r o m t h a t d a t e u n t o g r a d u a t i o n h e h a s s e r v e d i n t h e D e p a r t m e n t o f S c i e n c e v i E d u c a t i o n a t t h e U n i v e r s i t y o f B r i t i s h C o l u m b i a a s a r e s e a r c h a n d L a b o r a t o r y a s s i s t a n t . v i i D e d i c a t e d t o my l a t e m o t h e r , W o t a y T u r a y v i i i A C K N O W L E D G E M E N T S I w o u l d l i k e t o e x p r e s s a w o r d o f g r a t i t u d e t o my T h e s i s s u p e r v i s o r s , D r s . E . D . H o b b s ; G . L . E r i c k s o n ; C . A n a s t a s i o u ; M . H o e b e l ; M . C h a n d l e r a n d J . R . C o o m b s . I am g r a t e f u l f o r t h e h e l p a n d s u g g e s t i o n s t h e y o f f e r e d d u r i n g t h e p r e p a r a t i o n o f t h i s . T h e s i s . I w o u l d e s p e c i a l l y l i k e t o t h a n k my m a j o r s u p e r v i s o r D r . E . D . H o b b s f o r t h e u n d e r s t a n d i n g a n d c a l c u l a t e d c o o l n e s s h e d e m o n s t r a t e d t h r o u g h o u t t h e y e a r s I w o r k e d w i t h h i m . I n s p i t e o f h i s h e a v y s c h e d u l e a n d com i tmen t s both i n o f f i c e and a t home, h e a l w a y s w a s r e a d y t o o f f e r me a d v i c e a n d s u g g e s t i o n s . F o r t h i s a n d t h e v a s t a m o u n t o f e x p e r i e n c e a n d k n o w l e d g e I a c q u i r e d u n d e r h i m , I e x p r e s s h e a r f e l t g r a t i t u d e . I e x t e n d g r a t i t u d e a n d a p p r e c i a t i o n t o P r o f e s s o r G . H a r r y C a n n o n who h e l p e d i n s e e i n g t o i t t h a t - I c o n t i n u e d my s t u d i e s t o t h e D o c t o r a l l e v e l . I w i s h t o t h a n k my c o l l e a g u e s ( s t u d y m a t e s ) J i m m y , S t a n l e y , J o s e p h , J o p h u s , J o s e a n d Y o l a n d a w h o o f f e r e d s u p p o r t i n v a r i o u s w a y s . E s p e c i a l l y I w o u l d l i k e t o e x p r e s s g r a t i t u d e a n d a p p r e c i a t i o n t o J o s e w h o v o l u n t e e r e d p r e c i o u s t i m e t o a n a l y s e s i x o f t h e a u d i o t a p e s f o r c o m p a r i s o n w i t h t h e r e s u l t s I o b t a i n e d . i x U n r e s e r v e d t h a n k s a r e a l s o d u e t o t h e t y p i s t s , J u d i a n d H y a c i e n t h who w o r k e d s o h a r d t o h a v e t h e T h e s i s . c o m -p l e t e d o n t i m e . F i n a l l y my g r e a t e s t t h a n k s g o t o my s p o n s o r s , t h e C a n a d i a n C o m m o n w e a l t h S c h o l a r s h i p a n d my e m p l o y e r , t h e M i n i s t r y o f E d u c a t i o n i n S i e r r a L e o n e who g a v e me t h i s o p p o r t u n i t y t o f u r t h e r my e d u c a t i o n . X T A B L E OF CONTENTS A b s t r a c t i i B i o g r a p h i c a l S k e t c h v A c k n o w l e d g e m e n t s v i i i C h a p t e r 1 : I n t r o d u c t i o n 1 1 . 1 A i m a n d S c o p e o f t h e S t u d y 1 1 . 2 R a t i o n a l e a n d S i g n i f i c a n c e o f t h e S t u d y 2 1 . 3 M e c h a n i c a l E q u i l i b r i u m O p e r a t i o n s 1 1 1 . 3 1 T h e P r e - o p e r a t i o n a l S t a g e 14 1 . 3 2 T h e C o n c r e t e O p e r a t i o n a l S t a g e 16 1 . 3 3 T h e F o r m a l O p e r a t i o n a l S t a g e r 1 8 at 1 . 4 S p e c i f i c H y p o t h e s i s 20 1 . 5 M e t h o d o l o g y 2 2 1 . 5 1 D a t a C o l l e c t i o n 22 1 . 5 2 D a t a A n a l y s i s 25 C h a p t e r 2 : L i t e r a t u r e R e v i e w 2 6 2 . 1 I n t r o d u c t i o n 26 2 . 2 L i t e r a t u r e o n B i o l o g y C o n c e p t D e v e l o p m e n t 2 7 2 . 2 1 B e l i e f s a b o u t B i o l o g i c a l P h e n o m e n a 2 8 2 . 2 2 S t a g e s o f D e v e l o p m e n t a n d t h e B i o l o g y C u r r i c u l u m • 3 5 2 . 3 L i t e r a t u r e o n P r o b a b i l i t y C o n c e p t D e v e l o p m e n t 4 2 2 . 4 L i t e r a t u r e o n P r o p o r t i o n a l i t y C o n c e p t D e v e l o p m e n t . 5 0 x i P a g e C h a p t e r 3 : P r e d a t o r - P r e y I n t e r a c t i o n 57 3 . 1 I n t r o d u c t i o n 5 7 3 . 2 A c t i o n a n d R e a c t i o n i n F o o d C h a i n S y s t e m s 5 8 3 . 2 1 D e f i n i t i o n s 58 3 . 2 2 T h e o r i e s o f P o p u l a t i o n I n t e r a c t i o n 62 3 . 2 2 1 T h e B i o t i c S c h o o l 62 3 . 2 2 2 T h e C l i m a t i c S c h o o l 6 3 3 . 2 2 3 T h e S e l f - R e g u l a t i o n S c h o o l 64 3 . 2 3 A c t i o n a n d R e a c t i o n i n P o p u l a t i o n I n t e r a c t i o n . 6 6 3 . 3 P i a g e t ' s S y m b o l i c L o g i c 7 2 3 . 3 1 S y m b o l i c N o t a t i o n i n P s y c h o l o g y 7 2 3 . 3 2 T r a n s f o r m a t i o n s a n d O p e r a t i o n s : T h e A n a l o g y b e t w e e n P r e d a t o r - P r e y s y s t e m s a n d M e c h a n i c a l E q u i l i b r i u m . 77 3 . 3 2 1 E q u i l i b r i u m i n t h e H y d r a u l i c P r e s s 7 8 3 . 3 2 2 T r a n s f o r m a t i o n s 80 3 . 3 2 3 O p e r a t i o n s 81 C h a p t e r 4 : M e t h o d o l o g y • 84 4 . 1 D a t a C o l l e c t i o n 84 4 . 1 1 B a c k g r o u n d ..' 8 4 4 . 1 2 T h e C l i n i c a l I n t e r v i e w M e t h o d 86 x i i P a g e 1 . 2 T h e T a s k 8 9 4 . 2 1 R a t i o n a l e f o r f o r m a t o f T a s k 93 4.211 B a c k g r o u n d 9 3 4.212 J u s t i f i c a t i o n 93 4 . 2 2 P r e s e n t a t i o n ' 96 4 . 3 D a t a A n a l y s i s 1 0 3 4 . 3 1 T h e Q u e s t i o n - R e s p o n s e T a b l e 1 0 4 4 . 3 2 T h e S u m m a r y ' T a b l e s 1 0 6 4 . 3 3 F r e q u e n c y T a b l e o f M i s c o n c e p t i o n s 1 0 7 4 . 3 4 D e s c r i p t i v e A n a l y s i s T e c h n i q u e 1 0 8 4 . 4 T h e I n t e r v i e w 1 0 8 4 . 4 1 T h e S c h o o l s 1 0 9 4 . 4 2 T h e S u b j e c t s 1 1 0 4 . 4 3 T h e I n t e r v i e w S e t t i n g 1 1 0 4 . 5 S u m m a r y 1 1 1 C h a p t e r 5 : A n a l y s i s . 1 1 3 , 5 . 1 I n t r o d u c t i o n ' 113 5 . 2 T r a n s f o r m a t i o n 1 116. 5 . 2 1 Q u e s t i o n 1 : I d e n t i t y 118 5 . 2 2 Q u e s t i o n 2 : R e c i p r o c i t y ' 130 5 . 2 3 Q u e s t i o n 3 : I n v e r s i o n o r N e g a t i o n 1 4 0 5 . 2 4 Q u e s t i o n 4 : C o r r e l a t e 1 4 8 5 . 2 5 S u m m a r y f o r T r a n s f o r m a t i o n 1 1 5 3 x i i i P a g e 5.3 T r a n s f o r m a t i o n 2 I_5Q . 5.31 Q u e s t i o n 5: I d e n t i t y 162 5.32 Q u e s t i o n 6: R e c i p r o c i t y 166 5.3 3 Q u e s t i o n 7: I n v e r s i o n o r N e g a t i o n 174 5.34 Q u e s t i o n 8: C o r r e l a t e 180 5.3 5 S u m m a r y f o r T r a n s f o r m a t i o n 2 183 ( 5.4. T r a n s f o r m a t i o n 3: H y p o t h e s e s G e n e r a t i o n 189 5.41 Q u e s t i o n 9 I89 5.42 Q u e s t i o n 10 190 C h a p t e r 6: S u m m a r y o f R e s u l t s , E d u c a t i o n a l I m p l i c a t i o n s a n d R e c o m m e n d a t i o n s 6.1 I n t r o d u c t i o n 6.2 S u m m a r y o f R e s u l t s G . 2 1 O p e r a t i o n s . 6.211 P r e - o p e r a t i o n a l s u b j e c t s 6.212 C o n c r e t e o p e r a t i o n a l s u b j e c t s 6.213 F o r m a l o p e r a t i o n a l s u b j e c t s 6.2 2 P r o b a b i l i t y J u d g m e n t 6.23 O v e r a l l C l a s s i f i c a t i o n 6.24 M i s c o n c e p t i o n s o r B e l i e f s 6.241 M i s c o n c e p t i o n s R e s u l t i n g f r o m l a c k o f B i o l o g i c a l K n o w l e d g e 216 6.24 2 M i s c o n c e p t i o n s R e s u l t i n g f r o m l a c k o f A p p r o p r i a t e O p e r a t i o n a l S t r u c t u r e s 219 199 199 199 199 200 203 208 211 213 216 x i v P a g e 6.3 E d u c a t i o n a l I m p l i c a t i o n s 6.4 S u m m a r y 6.5 R e c o m m e n d a t i o n s f o r F u r t h e r R e s e a r c h R e f e r e n c e s XV L I S T OF • F I G U R E S P a g e F i g u r e 1: T h e H y d r a u l i c P r e s s 13 F i g u r e 2 : T h e W o o d l o u s e P r o b l e m 4 0 F i q u r e 3 : L o t k a a n d V o l t e r r a M o d e l 7 0 F i g u r e 4 : T h e B a r g r a p h o n C o m p u t e r S c r e e n 9 0 F i g u r e 5 : T h e B a r g r a p h o n C a r d b o a r d ' • 9 1 x v i L I S T OF TABLES Page Summary T a b l e 1 Summary T a b l e 2 T a b l e 3 119 194 215 X V I I L I S T OF A P P E N D I C E S A p p e n d i x 1 A p p e n d i x 2 A p p e n d i x 3 L e t t e r s Q u e s t i o n R e s p o n s e T a b l e s F r e q u e n c y T a b l e o f M i s c o n c e p t i o n s o r P a r t i c u l a r T y p e s o f R e s p o n s e s 1 C h a p t e r 1 I N T R O D U C T I O N 1 . 1 A i m a n d S c o p e o f t h e S t u d y T h e g e n e r a l a i m o f t h i s s t u d y w a s t o i n v e s t i g a t e c h i l d r e n ' s t h i n k i n g a b o u t e c o l o g i c a l s y s t e m s i n v o l v i n g i n t e r a c t i o n s b e t w e e n p r e d a t o r a n d p r e y p o p u l a t i o n s i n a f o o d c h a i n . Two a s p e c t s o f c h i l d r e n ' s t h i n k i n g w e r e a d d r e s s e d : a ) t h e m e n t a l o p e r a t i o n s w h i c h c h i l d r e n a p p l y i n s o l v i n g t a s k s r e l a t e d t o p r e d a t o r - p r e y i n t e r -a c t i o n s . T h e s e o p e r a t i o n s a r e I d e n t i t y I , N e g a t i o n N , R e c i p r o c i t y R a n d C o r r e l a t e C , i . e . t h e I N R C g r o u p ( I n h e l d e r a n d P i a g e t 1 9 5 8 ) . S p e c i f i c a l l y t h e a i m o f t h i s p a r t o f t h e s t u d y w a s t o c o m p a r e a n d c o n t r a s t t h e o p e r a t i o n s w h i c h a r e a p p l i e d b y c h i l d r e n t o p r o b l e m s i n v o l v i n g p r e d a t o r -p r e y s y s t e m s i n e c o l o g y a n d m e c h a n i c a l e q u i l i b r i u m s y s t e m s i n p h y s i c s . b ) t y p i c a l b e l i e f s y s t e m s w h i c h c h i l d r e n h o l d w i t h r e s p e c t t o t h e i n t e r a c t i o n s b e t w e e n p r e d a t o r a n d p r e y p o p u l a t i o n s i n f o o d c h a i n s . T h i s u n d e r t a k i n g i n v o l v e d t h r e e t a s k s : a ) e s t a b l i s h i n g b y a n a l o g y t h a t t h e t r a n s f o r m a t i o n s w h i c h t a k e p l a c e i n m e c h a n i c a l e q u i l i b r i u m s y s t e m s a s r e p o r t e d i n T h e G r o w t h o f L o g i c a l T h i n k i n g f r o m 2 C h i l d h o o d t o A d o l e s c e n c e ( I n h e l d e r and P i a g e t 1958) a r e s i m i l a r i n s t r u c t u r e t o t h e t r a n s f o r m a t i o n s t h a t t a k e p l a c e i n p r e d a t o r - p r e y i n t e r a c t i o n s y s t e m s . T h i s f i r s t u n d e r t a k i n g was n o n - e x p e r i m e n t a l . I t .was p u r e l y a l o g i c a l argument t h a t t h e t r a n s f o r -m a t i o n s o f I d e n t i t y I , N e g a t i o n N, R e c i p r o c i t y R, and C o r r e l a t e C, t h a t were r e p o r t e d t o u n d e r l y a c t i o n and r e a c t i o n s y s t e m s i n v o l v i n g m e c h a n i c a l e q u i l i b r i u m a l s o u n d e r l y p r e d a t o r - p r e y i n t e r a c t i o n s y s t e m s i n e c o l o g y . T h i s t a s k i s a c c o m p l i s h e d i n c h a p t e r 3. * b) e s t a b l i s h i n g by i n f e r e n c e f r o m c h i l d r e n ' s r e s p o n s e s • t o p i c t o r i a l and c o m p u t e r programmed t a s k s d e v e l o p e d t o d e p i c t v a r i o u s a s p e c t s o f p r e d a t o r - p r e y i n t e r -a c t i o n s t h a t t h e o p e r a t i o n s a p p l i e d t o p r e d a t o r - p r e y i n t e r a c t i o n p r o b l e m s wer^e s i m i l a r t o o p e r a t i o n s a p p l i e d t o p r o b l e m s i n v o l v i n g m e c h a n i c a l e q u i l i b r i u m s y s t e m s . c) i d e n t i f y t y p i c a l b e l i e f s w h i c h c h i l d r e n h o l d t o w a r d s p r e d a t o r - p r e y s y s t e m s . 1.2 R a t i o n a l e and S i g n i f i c a n c e o f t h e S t u d y A number o f f e a t u r e s p r e s e n t i n t h e l i t e r a t u r e i n d i c a t e d t h e n e e d t o c o n d u c t t h i s s t u d y . I n t h e u s u a l e x p e r i m e n t s c o n d u c t e d by I n h e l d e r a n d . P i a g e t n e a r l y a l l t h e t e s t i t e m s 3 u s e d w e r e d r a w n f r o m t h e p h y s i c a l s c i e n c e s . M a y s , . i n h i s i n t r o d u c t i o n t o P i a g e t ' s ( 1 9 5 3 , p.. i x ) . L o g i c a n d P s y c h o l o g y , a l l u d e s t o t h i s s o m e w h a t r e s t r i c t e d f o c u s , t h a t P i a g e t ' s s t u d i e s w i t h y o u n g c h i l d r e n h a v e b e e n c e n t e r e d a r o u n d o b -t a i n i n g a n i n s i g h t i n t o t h e w a y t h e c h i l d ' s " l o g i c a l , m a t h e m a t i c a l a n d p h y s i c a l c o n c e p t s a r i s e " 1 . One. c o n s e q u e n c e o f t h i s e m p h a s i s h a s b e e n t h e a p p a r e n t n e g l e c t o f s t u d i e s d i r e c t e d a t t h e d e v e l o p m e n t ' o f b i o l o g i c a l c o n c e p t s . A s i m i l a r p o i n t w a s m a d e b y S h a y e r ( 1 9 7 4 ) i n h i s a s s e s s m e n t o f t h e N u f f i e l d B i o l o g y p r o g r a m a n d b y D e a d m a n a n d K e l l y ( 1 9 7 8 ) i n t h e i r s t u d y o f t h e c o n c e p t s o f e v o l u t i o n h e l d b y s e c o n d a r y s c h o o l b o y s i n B r i t a i n . P i a g e t ( 1 9 7 2 ) s t a t e d t h a t -. t h e i r e x p e r i m e n t s . w e r e c o n c e r n e d m o s t l y w i t h c h i l d r e n ' s u n d e r s t a n d i n g o f " t h e s w i n g o f t h e p e n d u l u m , f a c t o r s i n v o l v e d i n . . f l e x i b i l i t y o f c e r t a i n - m a t e r i a l s , p r o b l e m s o f i n c r e a s i n g a c c e l e r a t i o n o n a n i n c l i n e d p l a n e " , e t c . ( p . 2 ) . T h i s n e g l e c t o f t h e d e v e l o p m e n t o f b i o l o g i c a l s c i e n c e c o n c e p t s s e e m e d t o h a v e b e e n a b y p r o d u c t o f a g e n e r a l b e l i e f t h a t t h e f i n d i n g s d e r i v e d f r o m t h e u s e o f m a t e r i a l s f r o m t h e p h y s i c a l s c i e n c e s w e r e e q u a l l y ' a p p l i c a b l e t o B i o l o g y a n d o t h e r s c i e n c e d i s -c i p l i n e s . . K o l o d i y ( 1 9 7 7 ) r e c o m m e n d e d t o t h e s c i e n c e ' e d u c a t i o n c o m m u n i t y t h a t i f a n e d u c a t o r a c c e p t s t h e m o s t b a s i c t e n e t s o f P i a g e t ' s t h e o r y , i . e : 4 1 ) t h a t c o g n i t i v e g r o w t h p r o c e e d s i n c e r t a i n s t a g e s , 2 ) t h a t t h e s e s t a g e s o c c u r i n t h e s a m e o r d e r f o r a l l i n d i v i d u a l s , a n d 3 ) t h a t e a c h s t a g e i s c h a r a c t e r i z e d b y t h e a b i l i t y t o p e r f o r m c e r t a i n m e n t a l f u n c t i o n s a n d t h e i n -a b i l i t y t o p e r f o r m o t h e r s , h e c a n t h e n p r o c e e d t o d e v e l o p m a t e r i a l s b a s e d o n t h e s e p r i n c i p l e s [ f o r t h e t e a c h i n g o f S c i e n c e ] ( p . 2 5 ) . T h i s b e l i e f i n t h e g e n e r a l i z a b i l i t y o f t h e f i n d i n g s m a d e u s i n g m a i n l y p h y s i c a l s c i e n c e m a t e r i a l s , t o a l l s p h e r e s o f s c i e n c e h a s l e d t o t h e d e v e l o p m e n t o f m a n y h e w s c i e n c e c u r r i c u l u m m a t e r i a l s i n t h e s c h o o l s , w i t h o u t a n y f u r t h e r a t t e m p t s t o t e s t w h e t h e r t h e r e s u l t s w e r e g e n e r a l i z a b l e t o o t h e r s u b j e c t a r e a s . A s a r e s u l t a n u m b e r o f g e n e r a l s c i e n c e c u r r i c u l u m p r o j e c t s , e . g . E l e m e n t a r y S c i e n c e S t u d y ; S c i e n c e C u r r i c u l u m I m p r o v e m e n t S t u d y ; M a c M i l l a n S c i e n c e , w e r e d e v e l o p e d w h i c h s i m p l y a s s u m e d t h e g e n e r a l i z a b i l i t y o f P i a g e t ' s f i n d i n g s i n t h e r e s t r i c t e d d o m a i n o f t h e p h y s i c a l s c i e n c e s ( S h u l m a n a n d T a m i r 1 9 7 3 ) . T h e r e i s h o w e v e r a g r o w i n g r e a s o n t o s u s p e c t t h a t s o m e o f t h e f i n d i n g s P i a g e t r e p o r t e d may n o t b e a s g e n e r a l l y a p p l i c a b l e a s w a s f i r s t b e l i e v e d . S h a y e r ( 1 9 7 4 ) , a n d R y m a n ( 1 9 7 6 ) , f o r e x a m p l e , t e s t e d s o m e s u b j e c t s i n b i o l o g y , w h o h a d b e e n e x p o s e d t o 5 t h e N u f f i e l d 0 ' l e v e l p r o g r a m f o r f o r m a l o p e r a t i o n s . T h e y u s e d f o r t h e i r t a s k a b i o l o g i c a l m o d e l t h e y d e v e l o p e d o n t h e b a s i s o f P i a g e t ' s c o m b i n a t o r i a l s y s t e m . T h e f i n d i n g s o f S h a y e r ( 1 9 7 4 ) a n d R y m a n ( 1 9 7 6 ) d o n o t a c c o r d w i t h t h o s e o f P i a g e t , i n t h a t t h e s t u d e n t s t e s t e d p e r f o r m e d s i g n i f i c a n t l y b e l o w e x p e c t e d l e v e l s . S i m i l a r l y , f i n d i n g s r e p o r t e d b y L a w s o n a n d N o r d l a n d ( 1 9 7 7 ) s e e m t o i n d i c a t e t h a t t h e g e n e r a l P i a g e t i a n s t a g e s may n o t b e d i r e c t l y r e l e v e n t t o p e r f o r m a n c e i n b i o l o g y . T h e s e a u t h o r s s t a t e d t h a t t h e m a j o r i t y o f t h e s e c o n d a r y s t u d e n t s t h e y s t u d i e d p e r f o r m e d b e l o w t h e f o r m a l o p e r a t i o n a l l e v e l . T h e y f u r t h e r s t a t . e c ! t h a t t h e . f a c t t h a t a s t u d e n t d e m o n s t r a t e s c o n s e r v a t i o n o f e i t h e r f i r s t o r d e r q u a n t i t a t i v e i n v a r i a n t s o f n u m b e r , l e n g t h , a r e a , w e i g h t o r s e c o n d o r d e r i n v a r i a n t s o f v o l u m e , d e n s i t y , m o m e n t u m , r e c -t i l i n e a r m o t i o n , i n n o w a y a p p e a r e d t o i n s u r e h i s / h e r s u c c e s s i n t h e B i o l o g y c o u r s e ( B i o l o g i c a l S c i e n c e s C u r r i c u l u m S t u d y ) . E v e n t h e b e s t o f c o n s e r v e r s , a c c o r d i n g t o L a w s o n a n d N o r d l a n d , p e r f o r m e d p o o r l y o n t h e E x a m i n a t i o n . F r o m t h i s a n d o t h e r e v i d e n c e r e v i e w e d i n c h a p t e r 2 o n e c a n s e e t h a t t h e f i n d i n g s m a d e a b o u t c h i l d r e n ' s c o n c e p -t u a l d e v e l o p m e n t t h r o u g h t h e u s e o f p h y s i c a l s c i e n c e m a t e r i a l s may n o t b e g e n e r a l i z a b l e t o b i o l o g i c a l s c i e n c e . T h i s p r o b l e m p o i n t s t o t h e n e e d t o c o n d u c t a d d i t i o n a l s t u d i e s 6 i n v o l v i n g c h i l d r e n ' s c o n c e p t u a l d e v e l o p m e n t a n d t h e i d e n -t i f i c a t i o n o f t y p i c a l b e l i e f s y s t e m s h e l d w i t h r e s p e c t t o b i o l o g y t o p i c s . W i t h o u t s u c h s t u d i e s t h e a p p l i c a b i l i t y o f P i a g e t i a n t h e o r y t o t e a c h i n g a n d c u r r i c u l u m d e v e l o p m e n t i n B i o l o g y i s f a r f r o m s e t t l e d . I t s h o u l d a l s o b e p o i n t e d o u t t h a t s u c h a d d i t i o n a l s t u d i e s s h o u l d n o t b e c o n f i n e d t o a p u r e l y P i a g e t i a n p e r s p e c t i v e i n w h i c h i n t e r e s t i s e x c l u s i v e l y r e s t r i c t e d t o o n t o g e n e t i c a l l y d e v e l o p e d c o n c e p t s . A m o r e c o m p r e h e n s i v e p i c t u r e o f a l e a r n e r a n d p r o b a b l y a m o r e u s e f u l o n e t o t h e e d u c a t o r w o u l d i n v o l v e t h e s t u d y o f b o t h o n t o -g e n e t i c a n d n o n - o n t o g e n e t i c c o n c e p t s . A p i c t u r e i s e m e r g i n g i n d e v e l o p m e n t a l r e s e a r c h t h a t l e a flier 's h a v e t y p i c a l b e l i e f s a b o u t n a t u r a l p h e n o m e n a w h i c h tire s p e c i f i c t o p a r I i c u l a r t o p i c s . S u c h b e l i e f s a r e r e p o r t e d i n E r i c k s o n ' s ( 1 9 7 9 ) s t u d y o f c h i l d r e n ' s c o n c e p t s a b o u t H e a t a n d T e m p e r a t u r e ; K a r g b o ' s ( 1 9 7 8 ) s t u d y o f C h i l d r e n ' s B e l i e f s a b o u t I n h e r i t e d C h a r a c t e r i s t i c s a n d D r i v e r a n d E a s l e y ' s ( 1 9 7 8 ) a r t i c l e " P u p i l s a n d P a r a d i g m s " w h i c h r e v i e w s m u c h o f t h e r e s e a r c h l i t e r a t u r e i n t h i s a r e a . I n t h e s t u d y o f C h i l d r e n ' s B e l i e f s a b o u t I n h e r i t e d C h a r a c t e r i s t i c s , f o r e x a m p l e , K a r g b o ( 1 9 7 8 ) o b s e r v e d t h a t t h e r e s p o n s e s o f t h e c h i l d r e n t o t h e q u e s t i o n s t h a t w e r e p o s e d c o u l d b e c l a s s i f i e d a c c o r d i n g t o : a ) t h e a b s t r a c t i o n s e m p l o y e d b y t h e c h i l d r e n , i . e . 7 t h e t y p e o f o p e r a t i o n u t i l i z e d b y t h e c h i l d i n . h i s / h e r r e s p o n s e s ( p r e - o p e r a t i o n a l , c o n c r e t e o r f o r m a l . ) ' b ) t h e e x p l a n a t i o n s t h e c h i l d r e n i n v o k e d a s r e -s p o n s i b l e f o r d e t e r m i n i n g t h e i n h e r i t e d c h a r a c t e r -i s t i c s , i . e . t h e t y p i c a l b e l i e f s h e l d b y t h e c h i l d a b o u t i n h e r i t a n c e . T h e s e t y p i c a l e x p l a n a t i o n s w e r e s u b - c l a s s i f i e d a s s o m a t i c , e n v i r o n m e n t a l a n d n a t u r a l i s t i c . I n t h o s e r e s p o n s e s i n w h i c h t h e c h i l d r e n i n v o k e d s o m a t i c f a c t o r s , f o r e x a m p l e , i t w a s o b s e r v e d t h a t t h e s e c h i l d r e n b e l i e v e d t h a t i f a n a n i m a l o r a h u m a n b e i n g s u s t a i n e d a n i n j u r y , t h e s c a r r e s u l t i n g f r o m t h a t i n j u r y w o u l d b e t r a n s m i t t e d t o t h e o f f s p r i n g b e c a u s e t h e s e o r g a n i s m s h a v e a b r a i n . B u t i f a t r e e s u s t a i n e d a n i n j u r y , t h e s c a r f o r m e d w o u l d n o t b e t r a n s m i t t e d t o t h e o f f s p r i n g b e c a u s e t h e t r e e h a s n o b r a i n . T h u s we s e e t h a t f o r s ome c h i l d r e n t h e b r a i n w a s r e g a r d e d a s t h e d e t e r m i n a n t o f i n h e r i t e d c h a r a c t e r i s t i c s . T h i s b e l i e f w a s o b s e r v e d e v e n a m o n g s o m e t h i r t e e n y e a r o l d s who w e r e t h e o l d e s t s u b j e c t s i n t h e s t u d y . I t i s a p p a r e n t t h a t t h e r e a s o n i n g i n v o l v e d i n t h e s e k i n d s o f s i t u a t i o n s c a n n o t b e e x p l a i n e d e n t i r e l y i n t e r m s o f t h e P i a g e t i a n s t a g e d e v e l o p m e n t m o d e l . Y e t , a s w a s p o i n t e d o u t i n E r i c k s o n ' s (1979) a n d K a r g b o ' s (1978) s t u d i e s a n d 8 i n t h e D r i v e r 1 a n d E a s l e y ( 1 9 7 8 ) a r t i c l e t h e s e m i s c o n c e p t i o n s p o s e d s e r i o u s l e a r n i n g p r o b l e m s f o r c h i l d r e n . I t i s i m p o r t a n t t h e r e f o r e t h a t s u c h k i n d s o f t y p i c a l b e l i e f s o r m i s c o n c e p t i o n s t h a t m a y b e h e l d b y c h i l d r e n a b o u t f o o d c h a i n s b e i d e n t i f i e d s o t h a t t e a c h e r s a n d c u r r i c u l u m d e v e l o p e r s c a n b e a l e r t e d t o t h e m . I n t h i s v e i n S h u l m a n a n d T a m i r ( 1 9 7 3 ) h a v e u r g e d t h e s c i e n c e e d u c a t i o n c o m m u n i t y t o i n c r e a s e t h e n u m b e r o f s t u d i e s i n - • v o l v i n g b a s i c r e s e a r c h o n t h e c o g n i t i v e d e v e l o p m e n t o f s c i e n c e -r e l e v a n t c o n c e p t s i n y o u n g c h i l d r e n . T h e y s t a t e : T h e p u r p o s e [ o f t h i s g e n r e o f r e c e a r c h ] w o u l d b e t o i d e n t i f y s o m e g e n e r a l n o r m a l e x p e c t a n c i e s f o r t h e e v o l u t i o n o f p a r t i c u l a r c o n c e p t s a r o u n d w h i c h c u r r i c u l u m d e v e l o p e r s c i n d p r o g r a m w r i t e r s c o u l d p l a n t h e i r c r e a t i v e e n d e a v o u r s . I t w o u l d n o t r e a l l y m a t t e r w h e t h e r s u c h c o n c e p t u a l d e v e l o p -m e n t s w e r e t h e p r o d u c t s o f o n t o g e n e t i c c o g n i t i v e d e v e l o p m e n t o r o f l e a r n i n g . T h e i m p o r t a n c e w o u l d b e t o p r o v i d e g e n e r a l m a p s t h a t w o u l d b e u s e f u l f o r t h e a c t i v i t i e s o f t h e c u r r i c u l u m d e v e l o p e r ' s ( p . 1 1 3 9 ) . G e n e r a l m a p s o f t h e s o r t w h i c h S h u l m a n a n d T a m i r r e c o m m e n d w o u l d , h o w e v e r , p r o v e m o r e u s e f u l i f t h e y a l s o s e r v e t o i n t e g r a t e t h e s u b j e c t m a t t e r o f s c i e n c e , w h e r e t h i s i s l o g i c a l l y a n d e m p i r i c a l l y , f e a s i b l e . T h i s u n d e r -t a k i n g c o u l d l e a d t o t h e r e n d e r i n g o f a c o n c i s e c u r r i c u l u m w h i c h w o u l d e n a b l e t h e l e a r n e r t o s e e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n 9 o n e s c i e n c e d i s c i p l i n e a n d a n o t h e r , t h u s m a k i n g l e a r n i n g m o r e c o h e r e n t a n d m e a n i n g f u l . T h e f a c t t h a t s u c h s i m i l a r i t i e s e x i s t a m o n g t h e d i s -c i p l i n e s a t t h e c o n c e p t u a l l e v e l h a s b e e n p o i n t e d o u t b y a n u m b e r o f e d u c a t o r s a n d p h i l o s o p h e r s , e . g . N o v a k ( 1 9 7 7 ) , P o l a n y i ( 1 9 7 5 ) a n d C h o m s k y ( 1 9 7 2 ) . W i t h r e s p e c t t o t h i s m a t t e r C h o m s k y f o r e x a m p l e s t a t e s t h a t : t h e r e h a v e b e e n s i g n s i n t h e p a s t d e c a d e t h a t t h e r a t h e r a r t i f i c i a l s e p a r a t i o n o f t h e d i s -c i p l i n e s may b e c o m i n g t o a n e n d . I t i s n o l o n g e r a p o i n t o f h o n o u r f o r e a c h t o d e m o n s -t r a t e i t s a b s o l u t e i n d e p e n d e n c e o f o t h e r s , a n d new i n t e r e s t s h a v e e m e r g e d t h a t p e r m i t t h e c l a s s i c a l p r o b l e m s t o b e f o r m u l a t e d i n h o v e l a n d o c c a s i o n a l l y s u g g e s t i v e w a y s , ( p . 1 ) . U n f o r t u n a t e l y t h e s e r e m i n d e r s s e e m t o h a v e g o n e u n h e e d e d b y e d u c a t o r s . F o r a s S h u l m a n a n d T a m i r ( 1 9 7 3 ) p o i n t o u t : o n e i m p o r t a n t c h a r a c t e r i s t i c o f m u c h o f t h e l i t e r a t u r e i n s c i e n c e e d u c a t i o n i s t h e v a s t . d i s p a r i t y b e t w e e n t h e p r o f o u n d a n d t r u l y i m p o r t a n t n a t u r e o f q u e s t i o n s r a i s e d b y p h i l o -s o p h e r s i n t h e f i e l d a n d t h e t o o f r e q u e n t l y t r i v i a l e m p i r i c a l s t u d i e s c o n d u c t e d b y t h e e m p i r i c a l r e s e a r c h e r s i n t h e f i e l d . F o r e x a m p l e , t h e e n o r m o u s e m p h a s i s p l a c e d u p o n t h e i m p o r t a n c e o f t h e s t r u c t u r e o f t h e s u b j e c t m a t t e r s h o u l d h a v e g e n e r a t e d f a r m o r e e m p i r i c a l r e s e a r c h s t u d y i n g t h e u n d e r s t a n d i n g o f s t r u c t u r e a s a c r i t e r i o n . I n s t e a d we h a v e a p r o l i f e r a t i o n o f t h e o r e t i c a l p i e c e s o n t h i s t o p i c b u t p r e c i o u s l i t t l e e m p i r i c a l s t u d y ( p . 1 1 3 8 ) . I n r e s p o n s e t o t h e p o i n t s r a i s e d b y C h o m s k y 4 S h u l m a n a n d T a m i r a n d o t h e r s t h i s i n v e s t i g a t i o n w a s u n d e r t a k e n i n a n a t t e m p t t o s h o w t h a t t h e t r a n s f o r m a t i o n s a n d c o r r e s p o n d i n g 10 m e n t a l o p e r a t i o n s u n d e r l y i n g p r e d a t o r - p r e y s y s t e m s i n e c o l o g y a r e s i m i l a r t o t h o s e u n d e r l y i n g m e c h a n i c a l e q u i l i b r i u m s y s t e m s o f a c t i o n and r e a c t i o n i n p h y s i c s . I t i s hoped t h a t t h e v e r i f i c a t i o n o f t h e h y p o t h e s i s a d v a n c e d w i l l : 1) g i v e e d u c a t i o n a l r e s e a r c h e r s i n b i o l o g y an e x p e r i m e n t a l t o o l w i t h w h i c h t o t e s t f o r t h e p r e s e n c e o r a b s e n c e o f t h e " e q u i l i b r i u m schema." i n c h i l d r e n so a s t o d e t e r m i n e what c h i l d r e n o f s p e c i f i c a g e s o r s t a g e s c a n s t u d y i n e c o l o g y w i t h r e a s o n a b l e amount o f u n d e r s t a n d i n g . 2) l e a d t o a more i n t e g r a t e d a p p r o a c h t o t h e t r e a t m e n t o f t h e t o p i c o f a c t i o n and r e a c t i o n i n p h y s i c s and e c o l o g y . 3) d e t e r m i n e t h e a g e ( s ) a t w h i c h i t i s most a p p r o p r i a t e t o s t a r t t h e s t u d y o f e c o l o g y i n t h e s c h o o l s . 4) be a b l e t o i d e n t i f y t y p i c a l b e l i e f p a t t e r n s w h i c h c h i l d r e n h o l d w i t h r e s p e c t t o t h e phenomenon o f p r e d a t o r - p r e y i n t e r a c t i o n . :, 5) i n v i t e more a t t e n t i o n t o r e s e a r c h t h a t i s d i r e c t e d t o w a r d s u n c o v e r i n g and t e s t i n g f o r s i m i l a r i t i e s a t t h e c o n c e p t u a l l e v e l i n s u p e r f i c i a l l y d i s s i m i l a r ' t o p i c s i n t h e S c i e n c e s . 1 1 1 . 3 M e c h a n i c a l E q u i l i b r i u m O p e r a t i o n s . I n t h e i r a t t e m p t t o t r a c e t h e d e v e l o p m e n t o f i n t e l l i g e n c e a s i t 1 i s r e l a t e d t o s o l v i n g p r o b l e m s i n v o l v i n g m e c h a n i c a l e q u i l i b r i u m , I n h e l d e r a n d P i a g e t ( 1 9 5 8 ) i n t e r v i e w e d c h i l d r e n r a n g i n g i n a g e f r o m 4+ t o 1 5 y e a r s u s i n g t h r e e t a s k s d e p i c t i n g t h e p h e n o m e n o n o f m e c h a n i c a l e q u i l i b r i u m . T h e s e t a s k s i n v o l v e d : 1 ) C o m m u n i c a t i n g v e s s e l s 2 ) T h e H y d r a u l i c P r e s s a n d • 3 ) T h e B a l a n c e S y s t e m . T h e s e s t u d i e s w e r e d i r e c t e d a t a s s e s s i n g t h e c h i l d r e n ' s a b i l i t y o r i n a b i l i t y t o c o - o r d i n a t e t h e p r o c e s s e s o f i n v e r s i o n a n d r e c i p r o c i t y i n t h e e q u i l i b r i u m s y s t e m s a n d t o e x p l a i n h o w t h e s e p r o c e s s e s a r e g e a r e d t o w a r d s b r i n g i n g a b o u t s t a b i l i t y i n t h e d i s t u r b e d e q u i l i b r i u m s y s t e m s . i n e a c h o f t h e t h r e e e x p e r i m e n t s I n h e l d e r a n d P i a g e t ( 1 9 5 8 ) i d e n t i f i e d t h r e e d e v e l o p m e n t a l s t a g e s i n t h e i r s u b j e c t s . T h e p r o g r e s s o f t h e s u b j e c t s f r o m o n e s t a g e t o a n o t h e r w a s d e t e r m i n e d b y t h e k i n d s o f c o n c e p t i o n s o r o p e r a t i o n s a p p l i e d b y t h e s u b j e c t i n s o l v i n g t h e p r o b l e m s r e l a t e d t o t h e p h e n o m e n o n i n q u e s t i o n . T o i l l u s t r a t e w h a t i s i n v o l v e d i n t h i s s t a g e p r o g r e s s i o n t h e r e s u l t s o f I n h e l d e r a n d P i a g e t ' s ( 1 9 5 8 ) e x p e r i m e n t s u s i n g t h e H y d r a u l i c P r e s s a r e p r e s e n t e d b e l o w . 12 T h i s a p p a r a t u s i n v o l v e s t w o c o m m u n i c a t i n g v e s s e l s o f u n e q u a l s i z e s ( s e e F i g u r e 1, p a g e 1 3 ) . One o f t h e v e s s e l s i s p r o v i d e d w i t h a p i s t o n w h i c h may b e l o a d e d w i t h v a r i o u s w e i g h t s - . T h e s e v e s s e l s a r e p a r t l y f i l l e d w i t h e i t h e r a l c o h o l , w a t e r o r g l y c e r i n e . , T h e p r e s s u r e e x e r t e d o n t h e s e l i q u i d s i s d i r e c t l y p r o p o r t i o n a l t o t h e w e i g h t s a d d e d o n t h e p i s t o n . T h e r e i s h o w e v e r a l s o a r e a c t i o n o f t h e . l i q u i d c o r r e s p o n d i n g t o t h e w e i g h t a p p l i e d ( i . e . t h e d i s p l a c e -m e n t o f t h e l i q u i d u n d e r p r e s s u r e i s i n v e r s e l y p r o p o r t i o n a l t o i t s r e s i s t a n c e ) . T h e r e s i s t a n c e r e a c t i o n c a n b e made d i r e c t l y o b s e r v a b l e b y v a r y i n g t h e d e n s i t y o f t h e l i q u i d , i . e . b y u s i n g a l c o h o l o r w a t e r o r g l y c e r i n e i n t u r n . A n u m b e r o f t h e p r o b l e m s r e q u i r e d t h a t t h e s u b j e c t s ' u n d e r s t a n d t h a t t h e f o r c e e x e r t e d b y t h e p i s t o n i s t r a n s m i t t e d i n a u n i f o r m m a n n e r t h r o u g h t h e e n t i r e l i q u i d . T h e s u b j e c t s t h e r e f o r e w e r e r e q u i r e d t o r e a s o n t h a t t h e e q u i l i b r i u m b e t w e e n a c t i o n a n d r e a c t i o n r e l a t e s n o t o n l y t o t h e s u r f a c e o f t h e l i q u i d o r t h e l o w e s t p o i n t i n - t h e a p p a r a t u s , b u t t o t h e e n t i r e s y s t e m . I n h e l d e r a n d P i a g e t i d e n t i f i e d t h r e e s t a g e s i n t h e d e v e l o p m e n t o f t h e c o n c e p t s r e l a t e d t o t h e H y d r a u l i c , P r e s s p r o b l e m . T h e s e s t a g e s a r e : 1 ) t h e p r e - o p e r a t i o n a l s t a g e : a g e r a n g e 5 t o 7 y e a r s 2) t h e c o n c r e t e o p e r a t i o n a l s t a g e : a g e r a n g e 7 t o 11 y e a r s 13 THE HYDRAULIC PRESS i FIGURE g 14 3) t h e f o r m a l o p e r a t i o n a l s t a g e : ' a g e r a n g e 11 t o 15 y e a r s . I n h e l d e r a n d P i a g e t made t w o s u b d i v i s i o n s o f e a c h o f t h e s e t h r e e s t a g e s : A n A - s u b s t a g e m a r k i n g t h e g e n e s i s o f t h e s t a g e a n d a B - s u b s t a g e m a r k i n g t h e c o m p l e t e a t t a i n m e n t o f t h e s t a g e . T h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e s u b j e c t s o f e a c h o n e o f t h e s e t h r e e s t a g e s a r e p r e s e n t e d b e l o w . 1.31 T h e P r e - o p e r a t i o n a l S t a g e S u b s t a g e I - A a ) T h e s e s u b j e c t s r a n g e d i n a g e "from 5 t o 6 y e a r s . b ) T h e i r p r e d i c t i o n s a b o u t t h e r i s e o f t h e l i q u i d i n t u b e B a s a r e s u l t o f t h e a d d i t i o n o f w e i g h t s t o t h e p i s t o n o n t u b e A w e r e f o u n d t o be u n e q u i v o c a l . T h i s was p a r t l y a r e s u l t o f t h e f a c t t h a t t h e s e s u b j e c t s c o u l d n o t d i s s o c i a t e t h e e f f e c t o f t h e i r . | own a c t i o n s f r o m t h e o b j e c t i v e o u t c o m e o f t h e e x p e r i m e n t a n d p a r t l y a r e s u l t o f t h e i r r i g i d mode o f t h i n k i n g . c ) T h e y h a d no c o n c e p t i o n o f c o n s e r v a t i o n o f t h e l i q u i d t h u s f o r t h e m t h e l i q u i d i n t h e t u b e s c o u l d f i l l u p t h e t u b e s o r b e e m p t i e d w i t h o u t a d e q u a t e r e a s o n g i v e n f o r t h i s o c c u r r e n c e . i 1 5 d) They c o u l d n o t s e r i a l l y o r d e r t h e w e i g h t s c o r r e c t l y ; a s s u c h t h e i r p r e d i c t i o n s a b o u t t h e r i s e o f t h e l i q u i d i n t u b e B were o f t h e s o r t t h a t t h e h e a v y w e i g h t may c a u s e t h e l i q u i d t o r i s e more o r l e s s . The l i g h t w e i g h t on t h e o t h e r hand may f a i l t o p r e s s on t h e l i q u i d o r i t may e v e n c a u s e i t t o r i s e . I n sum, t h e c h i l d r e n o f t h i s s u b s t a g e l a c k e d t h e a b i l i t y o f c o n s e r v a t i o n and c o n s e q u e n t l y were n o t .able t o f o r m u l a t e any law w i t h r e s p e c t t o t h e p r o b l e m of. t h e h y d r a u l i c p r e s s . T h i s d i f f i c u l t y was t h e c a u s e o f the- many c o n t r a d i c t i o n s i n t h e i r s t a t e m e n t s . - . *' S u b s t a g e I - B a) The s u b j e c t s o f t h i s s u b s t a g e r a n g e d i n age f r o m 6 t o 7 y e a r s . b) T h e s e s u b j e c t s u n d e r s t o o d i n g e n e r a l t e r m s t h a t t h e h e a v i e r t h e w e i g h t , t h e more t h e l i q u i d r i s e s i n 1 ' t u b e B. c ) . However t h e y were n o t y e t u s i n g s e r i a l o r d e r i n g w i t h r e s p e c t t o t h e w e i g h t s o r c o r r e s p o n d i n g t h e w e i g h t s t o t h e r i s e o f t h e l i q u i d o r making e x a c t p r e d i c t i o n s w i t h r e s p e c t t o t h e r i s e o r f a l l o f t h e l i q u i d i n t u b e B. I n sum, t h e i m p o r t a n t a c h i e v e m e n t o f t h i s s u b s t a g e compared to' s u b s t a g e I - A s u b j e c t s was t h e i r r e c o g n i t i o n t h a t t h e w e i g h t was t h e c a u s e o f t h e r i s e o f t h e l i q u i d . 16 " H o w e v e r s i n c e t h e w e i g h t s a r e b a d l y o r d e r e d a n d t h e e q u a l i z -a t i o n s b a d l y e s t a b l i s h e d , a c e r t a i n a m o u n t o f i n d e t e r m i n a c y o f t e n r e n d e r s t h e p r e d i c t i o n s i n a c c u r a t e " . ( I n h e l d e r a n d P i a g e t 1958 , p . 1 5 2 ) . 1.32 T h e C o n c r e t e O p e r a t i o n a l S t a g e S u b s t a g e I I - A a ) T h e s u b j e c t s o f t h i s s u b s t a g e r a n g e d i n a g e f r o m 7 t o 8 + y e a r s . b ) T h e y w e r e a b l e t o p r e d i c t a c c u r a t e l y a b o u t t h e c o r r e s p o n d e n c e b e t w e e n t h e w e i g h t s a n d ' t h e l e v e l o f t h e l i q u i d s . c ) T h e s e r i a l o r d e r i n g o f t h e w e i g h t s c a u s e d n o m 0 r e p r o b l e m s . :, d ) H o w e v e r t h e s e s u b j e c t s s t i l l d i d h o t h a v e an- u n d e r -s t a n d i n g o f t h e r e s i s t a n c e o f t h e - l i q u i d t o t h e ; p u s h o f t h e p i s t o n . ' -e ) T h e y b e l i e v e d t h a t t h e h e a v i e r t h e l i q u i d , t h e h i g h e r i t w o u l d r i s e u n d e r t h e p r e s s u r e o f a w e i g h t . T h e y s e e m e d t o a d d t h e w e i g h t o f t h e p i s t o n t o t h e w e i g h t o f t h e l i q u i d i n d e t e r m i n i n g t h e r i s e o f t h e l i q u i d . I n sum, t h e a c h i e v e m e n t o f t h i s s u b s t a g e was t h e a b i l i t y t o s e r i a t e t h e w e i g h t s a n d c o r r e s p o n d t h e i r e f f e c t s t o t h e r i s e o f t h e l i q u i d . H o w e v e r t h e s e s u b j e c t s d i d n o t p e r c e i v e a c t i o n a n d r e a c t i o n i n t h e s y s t e m . T h e y b e l i e v e d " t h a t t h e 17 f o r c e o f t h e p r e s s u r e e x e r t e d b y t h e p i s t o n a n d t h e w e i g h t s r e l e a s e s i n t h e l i q u i d a f o r c e d u e t o t h e i r own w e i g h t a n d . o r i e n t e d i n t h e same d i r e c t i o n . T h e e x t e r n a l m o t o r s e t s o f f t h e a c t i o n o f t h e i n t e r n a l m o t o r j a n d t h e t w o w o r k t o g e t h e r f o r t h e e x e c u t i o n o f t h e same m o v e m e n t " ( I n h e l d e r a n d P i a g e t 1 9 5 8 , p . 1 5 4 ) . S u b s t a g e I I - B a ) T h e s u b j e c t s o f t h i s s u b s t a g e r a n g e d i n a g e f r o m 9 t o 11 y e a r s . b ) T h e s e s u b j e c t s b e g a n t o show s i g n s o f r e c o g n i z i n g t h a t t h e l i q u i d " r e s i s t s " t h e d o w n w a r d ' p u s h o f t h e p i s t o n a s a f u n c t i o n o f i t s d e n s i t y . A s s u c h some .' o f t h e s e s u b j e c t s w e r e o b s e r v e d t o s t a t e t h a t i n t u b e B t h e w a t e r f o r e x a m p l e r o s e l e s s t h a n t h e a l c o h o l b e c a u s e t h e a l c o h o l was l i g h t e r . i. . c ) H o w e v e r t h i s r e a c t i o n was n o t c o n c e i v e d a s a f o r c e e x e r t e d b y t h e l i q u i d i n o p p o s i t e d i r e c t i o n o f t h e . f o r c e o f t h e w e i g h t , b u t r a t h e r a s a m e r e s t a t i c r e s i s t a n c e d u e t o t h e w e i g h t o f t h e l i q u i d i n q u e s t i o n . T h e a c h i e v e m e n t s o f t h i s s u b s t a g e w e r e t h a t t h e s u b j e c t s c o u l d now make a c c u r a t e p r e d i c t i o n s o f t h e e f f e c t s o f t h e w e i g h t s o n t h e p i s t o n a n d s o m e t i m e s e v e n o f t h a t o f t h e d e n s i t i e s o f t h e l i q u i d s u s e d ; b u t t h e y d i d n o t y e t f o r m u l a t e a t o t a l e x p l a n -a t i o n i n t e r m s o f a n e q u i l i b r i u m p r i n c i p l e . T h e m e n t a l s t r u c t u r e f o r c o - o r d i n a t i n g i n v e r s i o n a n d r e c i p r o c i t y i n t o a s i n g l e s y s t e m 18 were n o t y e t a v a i l a b l e t o t h e s e s u b j e c t s . 1.3 3 The F o r m a l O p e r a t i o n a l S t a g e S u b s t a g e I I I - A • a) The s u b j e c t s o f t h i s s u b s t a g e r a n g e d i n age f r o m 11 t o 13 y e a r s . .' b) T h e s e s u b j e c t s no l o n g e r saw t h e p i s t o n as s i n k i n g i n t o a l i q u i d w i t h o u t r e s i s t a n c e o r i n t o a l i q u i d t h a t t e n d s t o d e s c e n d w i t h t h e p i s t o n as a f u n c t i o n o f i t s w e i g h t . c ) The d e s c e n d i n g p i s t o n was s e e n .to meet r e s i s t a n c e w h i c h was p r o p o r t i o n a l t o t h e d e n s i t y o f t h e l i q u i d . d) They r e c o g n i z e d ' t h a t t h e r e s i s t a n c e t o t h e f o r c e a p p l i e d was d i s t r i b u t e d e q u a l l y on a l l e l e m e n t s c o m p r i s i n g t h e l i q u i d . , e) ; To c o n c e i v e o f t h i s r e s i s t a n c e f o r c e t h e s u b j e c t s i n t r o d u c e d a r e c i p r o c i t y between t h e d e n s i t y ( r e s i s t a n c e ) o f t h e l i q u i d and t h e p r e s s u r e o f t h e w e i g h t s . Thus t h e s u b j e c t s were s a i d t o " j o i n a r e c i p r o c a l t r a n s f o r m a t i o n i n a s i n g l e INRC g r o u p w i t h t h e i n v e r s e t r a n s f o r m a t i o n s ( o f a d d i n g o r s u b t r a c t i n g w e i g h t s ) ", ' I n h e l d e r and P i a g e t (1958 , p. 157) . The m a j o r a c h i e v e m e n t made a t t h i s s u b s t a g e was t h e s u b j e c t s ' 19 r e c o g n i t i o n t h a t t h e s y s t e m i s a n e q u i l i b r i u m o f o p p o s e d f o r c e s a n d n o l o n g e r a o n e - w a y p r o c e s s . T h e s e s u b j e c t s w e r e a b l e t o i n t e g r a t e t h e s y s t e m s o f i n v e r s i o n a n d r e c i p r o c i t y i n t o a s i n g l e s y s t e m f o r m i n g t h e I NRC g r o u p . H o w e v e r a p r o b l e m w h i c h t h e s e s u b j e c t s w e r e n o t a b l e t o s o l v e was t h a t o f r e c o g n i z i n g t h a t t h e f o r c e o f a c t i o n a n d r e a c t i o n w e r e d i s t r i b u t e d o v e r a l l o f t h e particles o f l i q u i d i n t h e g l a s s t u b e s . T h e y s e e m e d t o l o c a l i z e t h e e q u i l i b r i u m a t t h e l o w e s t p o i n t o f t h e . r u b b e r h o s e c o n n e c t i n g t h e t w o g l a s s c o n t a i n e r s . S u b s t a g e I I I - B a ) T h e s u b j e c t s o f t h i s s u b s t a g e r a n g e d i n a g e f r o m 13 t o 14+ y e a r s . b ) T h e s e s u b j e c t s d i d r e a l i z e t h a t f r o m t h e p o i n t o f c o n t a c t b e t w e e n t h e p i s t o n a n d t h e l i q u i d up t o i. t h e l e v e l r e a c h e d b y t h e l i q u i d i n t u b e B, t h e r e was a c t i o n a n d r e a c t i o n . T h u s i n a d d i t i o n t o t h e i r p o s s e s s i o n o f t h e a b i l i t i e s o f s u b s t a g e I I I - A , t h e s e s u b j e c t s w e r e a b l e t o p o i n t o u t t h a t t h e f o r c e o f t h e p i s t o n was f e l t a t e v e r y p o i n t i n t h e s y s t e m . A s s u c h e q u i l i b r i u m was n o t l o c a l i z e d a t a n y o n e p o i n t b u t d i s t r i b u t e d e q u a l l y t h r o u g h o u t t h e e n t i r e l i q u i d . 2 0 1.4 S p e c i f i c H y p o t h e s i s Suppose c h i l d r e n were p r e s e n t e d w i t h a t a s k i n v o l v i n g a s i m p l e f o o d c h a i n . They w e r e ' r e q u i r e d t o p r e d i c t what c h a n g e s would t a k e p l a c e on a h e r d o f c a t t l e l i v i n g t o g e t h e r on a p i e c e o f g r a s s l a n d w i t h some hawks, s n a k e s , f r o g s and g r a s s -h o p p e r s s h o u l d t h e number o f s n a k e s be a l t e r e d . I t was hypo-t h e s i z e d t h a t by a n a l o g y w i t h t h e h y d r a u l i c p r e s s p r o b l e m t h e f o l l o w i n g t y p e s o f b e h a v i o u r would be o b s e r v e d : I) S t a g e IA and IB i ) c h i l d r e n 6 t o 7 y e a r s would n o t be a b l e t o p r e d i c t , l o g i c a l l y t h e e f f e c t s i n t h e f o o d c h a i n o f i n c r e a s i n g t h e p r e y p o p u l a t i o n o r t h e p r e d a t o r p o p u l a t i o n b e c a u s e o f t h e i r i n a b i l i t y t o c o n s e r v e t h e number o f t h e o r g a n i s m s and t h e r e f e r e n c e p o i n t s i n v o l v e d i n t h e p r o b l e m . Thus c h i l d r e n o f t h i s s t a g e may p r e d i c t t h a t an i n c r e a s e i n p r e d a t o r p o p u l a t i o n c o u l d l e a d t o a d e c r e a s e i n t h e p r e y p o p u l a t i o n and p a r a -d o x i c a l l y , t h a t a . d e c r e a s e i n p r e d a t o r p o p u l a t i o n c o u l d a l s o l e a d t o a d e c r e a s e i n t h e p r e y p o p u l a t i o n . i i ) c h i l d r e n o f t h i s s t a g e would e x h i b i t c o n t r a d i c t i o n s i n t h e i r p r e d i c t i o n s b e c a u s e o f t h e i r l a c k o f an o p e r a t i o n a l s y s t e m , i . e . a p r i n c i p l e by w h i c h t h e y c a n b a s e t h e i r p r e d i c t i o n s i n t h e g i v e n p r o b l e m s i t u a t i o n . I n o t h e r words t h e i r r e s p o n s e s would be random. 21 I I ) S t a g e IIA a n d IIB i ) c h i l d r e n 7 t o 11 y e a r s w o u l d n o t b e a b l e t o i d e n t i f y t h e r e a c t i o n p r o c e s s i n t h e f o o d c h a i n s y s t e m . T h e i r e x p l a n a t i o n o f t h e p h e n o m e n o n w o u l d o n l y d e m o n s t r a t e a u n i - d i r e c t i o n a l u n d e r -s t a n d i n g o f t h e f o r c e s i n v o l v e d . T h u s t h e y w o u l d p r e d i c t y e a r a f t e r y e a r t h a t t h e p r e d a t o r p o p u l -a t i o n w o u l d g o o n i n c r e a s i n g w h i l e t h e p r e y p o p u l -a t i o n w o u l d g o o n d e c r e a s i n g . T h i s s p e c i f i c d i f f i c u l t y w o u l d b e c a u s e d b y t h e p a s s i v e r o l e a s s i g n e d t o t h e p r e y p o p u l a t i o n i n t h e - f o o d c h a i n . i i ) c h i l d r e n 7 t o 11 y e a r s may be a b l e t o p r e d i c t t h e e f f e c t s o f i n c r e a s i n g t h e p r e d a t o r p o p u l a t i o n o r o f i n c r e a s i n g t h e p r e y p o p u l a t i o n b e c a u s e o f t h e i r a b i l i t y t o c o n s e r v e n u m b e r s a n d make c o - o r d i n a t e c o r r e s p o n d e n c e among t h e o r g a n i s m s . H o w e v e r t h e s e p r e d i c t i o n s w o u l d b e d e t e r m i n i s t i c s i n c e t h e y a r e b a s e d o n n u m b e r s ( c o n c r e t e ) a n d n o t o n a c o n s i d e r -a t i o n o f t h e s p e c i f i c s u r v i v a l c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e o r g a n i s m s i n v o l v e d . i i i ) t h e p r e d i c t i o n s made u n d e r t h e c o n d i t i o n s g i v e n i n ( i i ) w o u l d n o t b e g e n e r a l i z e d t o o t h e r s i t u a t i o n s . T h e r e f o r e c h i l d r e n 7 t o 11 y e a r s c o u l d n o t be c l a i m e d t o b e a b l e t o a d v a n c e p r e d i c t i o n s 22 a b o u t outcomes i n t h e f o o d c h a i n , w i t h a f u l l u n d e r s t a n d i n g o f t h e p r i n c i p l e o f a c t i o n and- r e a c t i o n i n v o l v e d i n p r e d a t o r p r e y i n t e r a c t i o n p r o b l e m s . I l l ) S t a g e I I I A and I I I B i ) c h i l d r e n 11 t o 15 y e a r s - w o u l d be a b l e t o c o - o r d i n a t e t h e p r o c e s s o f a c t i o n and r e a c t i o n i n t h e s y s t e m , a t b o t h t h e n u m e r i c a l l e v e l and f u n c t i o n a l ( s u r v i v a l c h a r a c t e r i s t i c s ) l e v e l b e c a u s e o f t h e a v a i l a b i l i t y o f t h e s y s t e m o f p r o p o s i t i o n a l l o g i c and t h e INRC g r o u p . T h e i r p r e d i c t i o n s would be p r o b a b i l i s t i c r a t h e r t h a n d e t e r m i n i s t i c , h ence t h e g e n e r a l i z a b i l i t y o f s u c h p r e d i c t i o n s . i i ) c h i l d r e n 11 t o . 1 5 y e a r s would be a b l e t o p o i n t o u t t h a t t h e e f f e c t s o f i n c r e a s i n g o r d e c r e a s i n g a p o p u l a t i o n a t any p l a c e on t h e f o o d c h a i n would be d i s t r i b u t e d w i t h v a r y i n g r e s i s t a n c e f o r c e a t a l l c o n n e c t i n g p o i n t s on t h e f o o d c h a i n . 1.5 M e t h o d o l o g y 1.51 D a t a C o l l e c t i o n The s t u d y i s made up o f a n o n - e m p i r i c a l s e c t i o n and an e m p i r i c a l one. I n t h e n o n - e m p i r i c a l s e c t i o n l o g i c a l a n a l y s i s was u s e d t o p r e s e n t t h e c a s e f o r t h e s i m i l a r i t i e s between p r e d a t o r - p r e y s y s t e m s and. m e c h a n i c a l e q u i l i b r i u m s y s t e m s . 23 T h i s c a s e i s a r g u e d i n C h a p t e r I I I . The e x p e r i m e n t a l s e c t i o n i n v o l v e d s u b j e c t i n g c h i l d r e n t o a m o d e r a t e l y s t a n d a r d i z e d t a s k p r e s e n t e d i n a c l i n i c a l i n t e r v i e w f a s h i o n . The T a s k : One t a s k d e p i c t i n g v a r i o u s c h a n g es i n p o p u l a t i o n numbers i n a f o o d c h a i n t h a t was made up o f hawks, s n a k e s , f r o g s , g r a s s h o p p e r s , p l a n t s (and c a t t l e ) was p r e s e n t e d as f o l l o w s : I) c o l o u r e d p i c t u r e s o f hawks, s n a k e s , f r o g s , g r a s s h o p p e r s , p l a n t s and c a t t l e were p r e s e n t e d by means o f a c a r d b o a r d d i s p l a y . The c h i l d ' s r e s p o n s e t o q u e s t i o n s p o s e d by t h e i n v e s t i g a t o r were r e g i s t e r e d and made c o n t i n u a l l y a v a i l -a b l e t o t h e c h i l d by d e p i c t i n g them on t h e c a r d b o a r d d i s -p l a y . T h i s i n v o l v e d moving a. c o l o u r e d s l i d e a t t a c h e d above each one o f t h e p i c t u r e s r e p r e s e n t i n g t h e p o p u l a t i o n s o f o r g a n i s m s i n t h e f o o d c h a i n . I n e f f e c t t h e d i s p l a y b o a r d f u n c t i o n e d as a k i n d o f v a r i a b l e b a r g r a p h on w h i c h t h e c h i l d c o u l d r e p r e s e n t h i s o r h e r p r e d i c t i o n s . To d e n o t e an i n c r e a s e i n p o p u l a t i o n number- t h e c h i l d r a i s e d t h e s l i d e above t h e s t a r t i n g p o i n t w h i c h was e x p l a i n e d t o be t h e e q u i -l i b r i u m p o i n t f o r t h e p a r t i c u l a r o r g a n i s m s i n q u e s t i o n i n t h i s f o o d c h a i n . To d e n o t e a d e c r e a s e i n p o p u l a t i o n numbers t h e c h i l d l o w e r e d t h e s l i d e below t h e s t a r t i n g p o i n t o r e q u i l i b r i u m p o i n t o f t h e o r g a n i s m . ( T h i s e q u i l i b r i u m p o i n t was marked o u t q u i t e c l e a r l y f o r a l l o f t h e 24 p o p u l a t i o n s o f o r g a n i s m s r e p r e s e n t e d i n t h e f o o d c h a i n . ) T h e c h i l d s u b s t a n t i a t e d h i s / h e r r e s p o n s e v e r b a l l y b y e x p l a i n i n g w h a t h e was d o i n g a n d why h e / s h e d i d i t t h a t way. 2) a m i c r o c o m p u t e r i n w h i c h , t h e f o o d c h a i n t a s k was p r o g r a m m e d t o a ) s e t t h e p r o b l e m t o t h e c h i l d w i t h t h e p r e s s o f a k e y o n t h e c o m p u t e r k e y b o a r d a n d b ) g i v e t h e c h i l d f e e d b a c k r e g a r d i n g h i s / h e r w o r k o n t h e c a r d b o a r d k e y b o a r d a n d t h e a n s w e r was d i s p l a y e d o n t h e s c r e e n . T h e t a s k r e q u i r e d t h e s u b j e c t t o d e a l w i t h t h r e e T r a n s -f o r m a t i o n s i n t r o d u c e d i n t o t h e f o o d c h a i n . T r a n s f o r m a t i o n o n e c o n c e r n e d t h e e f f e c t s o n t h e f o o d c h a i n o f i n c r e a s i n g t h e s n a k e p o p u l a t i o n . T r a n s f o r m a t i o n t w o d e a l t w i t h t h e e f f e c t s o n t h e f o o d c h a i n o f d e c r e a s i n g t h e s n a k e p o p u l a t i o n . T r a n s -f o r m a t i o n t h r e e i n v o l v e d h y p o t h e s i z i n g r e a s o n s t o e x p l a i n e v e n t s o r o u t c o m e s t h a t w e r e u n u s u a l i n t h e f o o d c h a i n . F o u r q u e s t i o n s w e r e u s e d t o t e s t t h e c h i l d ' s u n d e r s t a n d i n g o f T r a n s f o r m a t i o n s o n e a n d t w o . I n b o t h t r a n s f o r m a t i o n s , q u e s t i o n o n e d e a l t w i t h t h e I d e n t i t y t r a n s f o r m a t i o n , " q u e s t i o n t w o w i t h t h e R e c i p r o c i t y t r a n s f o r m a t i o n , q u e s t i o n t h r e e w i t h t h e I n v e r s e t r a n s f o r m a t i o n ' a n d q u e s t i o n f o u r w i t h t h e C o r r e l a t e t r a n s f o r m a t i o n . D e t a i l s o f t h e q u e s t i o n s t h a t w e r e a s k e d u n d e r e a c h o n e o f t h e s e f o u r t r a n s -25 f o r m a t i o n s a r e r e p o r t e d . i n c h a p t e r 4. U n d e r s t a n d i n g o f T r a n s f o r m a t i o n t h r e e was t e s t e d b y m e a n s o f t w o q u e s t i o n s d i r e c t e d a t a s s e s s i n g t h e c h i l d ' s a b i l i t y t o g e n e r a t e h y p o t h e s e s a b o u t e v e n t s t h a t w e r e u n u s u a l i n t h e f o o d c h a i n . I n t o t a l t e n q u e s t i o n s c o m p r i s e t h e t a s k . H o w e v e r t h e r e was p r o b i n g w h e r e t h i s was d e e m e d a p p r o p r i a t e . E a c h i n t e r -v i e w l a s t e d f o r a p e r i o d o f a b o u t 2 5 t o 3 5 m i n u t e s . T h u s a m o d e r a t e l y s t a n d a r d i z e d v e r s i o n o f P i a g e t ' s c l i n i c a l i n t e r -v i e w t e c h n i q u e was a d o p t e d f o r c o l l e c t i n g t h e d a t a . 1.52 D a t a A n a l y s i s T h e d a t a c o l l e c t e d w e r e ' a n a l y s e d u s i n g P i a g e t ' s t a b u l a r a n d d e s c r i p t i v e i n t e r v i e w p r o t o c o l a n a l y s i s t e c h n i q u e s . T h e n a t u r e o f t h i s a n a l y s i s m e t h o d a n d t h e r a t i o n a l e f o r a d o p t i n g i t a r e g i v e n i n c h a p t e r 4. T h e a n a l y s e s o f t h e da t a i s c a r r i e d out I n c h a p t e r 5 and t h e r e s u l t s o r f i n d i n g s are r e p o r t e d i n c h a p t e r 6 . 26 C h a p t e r 2 LITERATURE REVIEW 2.1 I n t r o d u c t i o n T h r e e m a j o r s e c t i o n s c o m p r i s e t h i s c h a p t e r . S e c t i o n 2.2 r e v i e w s t h e l i t e r a t u r e on c o n c e p t d e v e l o p m e n t i n b i o l o g y . T h i s t a s k was u n d e r t a k e n f o r two r e a s o n s : a) t o p r e s e n t a p i c t u r e o f t h e c u r r e n t s t a t e o f r e s e a r c h i n t h e a r e a o f b i o l o g y c o n c e p t d e v e l o p m e n t . b) t o show t h e l a c k o r a b s e n c e o f r e s e a r c h i n t h e a r e a o f e c o l o g y c o n c e p t d e v e l o p m e n t . S e c t i o n 2. 3 r e v i e w s the. l i t e r a t u r e on t h e d e v e l o p m e n t o f t h e c o n c e p t o f c h a n c e o r p r o b a b i l i t y . T h i s s e c t i o n was i n c l u d e d b e c a u s e e c o l o g i c a l outcomes i n v o l v e d w i t h p r e d a t o r -p r e y i n t e r a c t i o n s a r e p r o b a b i l i s t i c , s i n c e an outcome i s d e p e n d e n t on a number o f f a c t o r s f o r i t s o c c u r r e n c e . A knowledge o f t h e s t a t e o f r e s e a r c h i n t h e a r e a o f p r o b a b i l i t y c o n c e p t d e v e l o p m e n t c o u l d a i d t h e i n v e s t i g a t o r i n t h e a n a l y s i s o f t h e d a t a r e l a t e d t o p r o b a b i l i t y i n t h i s s t u d y . S e c t i o n 2.4 r e v i e w s t h e l i t e r a t u r e on t h e d e v e l o p m e n t o f t h e c o n c e p t o f p r o p o r t i o n s . T h i s s e c t i o n was i n c l u d e d as a r e s u l t o f t h e r e c o g n i t i o n o f t h e a p p l i c a b i l i t y o f p r o p o r t i o n a l i t y t o p r e d a t o r - p r e y i n t e r a c t i o n s y s t e m s (Wollman and Lawson 19 7 8 ) . The p y r a m i d s t r u c t u r e o f f o o d c h a i n s can be l o o k e d upon 27 as a r e l a t i o n s h i p o f p r o p o r t i o n s whereby t h e p l a n t s w h i c h o c c u p y t h e b o t t o m o f t h e p y r a m i d a r e a l w a y s t h e most p l e n t i f u l . Then t h e r e is'-a- s y s t e m a t i c d e c l i n e , i n : t h e number-of o r g a n i s m s as one moves f r o m one n i c h e l e v e l t o a n o t h e r on t h e e c o l o g i c a l p y r a m i d . The o r g a n i s m s , u s u a l l y c a r n i v o r e s , o c c u p y i n g t h e t o p m o s t n i c h e a r e a l w a y s t h e s c a r c e s t i n t h e community. T h i s p y r a m i d s t r u c t u r e d e f i n e s t h e n a t u r e o f most o f t h e i n t e r a c t i o n s t h a t t a k e p l a c e between p r e d a t o r and p r e y i n t h e community. Thus m a n i p u l a t i n g . t h i s i n t r i n s i c p r o p o r t i o n a l s t r u c t u r e e i t h e r by a r t i f i c i a l l y i n c r e a s i n g o r d e c r e a s i n g a p o p u l a t i o n i n t h e f o o d c h a i n c a n l e a d t o a p a r t i a l o r t o t a l d e s t r u c t i o n o f the- f o o d c h a i n . A r e v i e w o f t h e l i t e r a t u r e . o n p r o p o r t i o n a l i t y - t h e r e f o r e c o u l d - a i d t h i s -i n v e s t i g a t o r i n t h e a n a l y s i s o f t h e d a t a o f t h i s s t u d y . 2.2 The L i t e r a t u r e Oh B i o l o g y C o n c e p t D e v e l o p m e n t T h e r e i s c u r r e n t l y a s c a r c i t y o f r e s e a r c h m a t e r i a l i n t h e a r e a o f b i o l o g y c o n c e p t d e v e l o p m e n t . The few r e s e a r c h p a p e r s t h a t a r e a v a i l a b l e seem t o p o i n t t o two m a j o r d i r e c t i o n s i n w h i c h e f f o r t s have c o n c e n t r a t e d . The two a r e a s a r e : 1) a n a l y s i z i n g what b e l i e f s a b o u t b i o l o g i c a l phenomena a r e h e l d by c h i l d r e n and l e a r n e r s g e n e r a l l y and f i n d i n g e x p l a n a t i o n s as t o why s u c h b e l i e f s a r e h e l d , 2) i n v e s t i g a t i n g t h e f i t n e s s o r s u i t a b i l i t y o f P i a g e t ' s d e v e l o p m e n t a l s t a g e s t o b i o l o g y c u r r i c u l u m . The two 28 s t a g e s e m p h a s i z e d i n t h i s k i n d o f r e s e a r c h a r e c o n -c r e t e o p e r a t i o n a l s t a g e and f o r m a l o p e r a t i o n a l s t a g e . 2 • 21 B e l i e f s a b o u t B i o l o g i c a l Phenomena The e a r l i e s t r e s e a r c h r e p o r t e d w i t h r e s p e c t t o young c h i l d r e n ' s b e l i e f s on b i o l o g i c a l phenomena c e n t r e a r o u n d c h i l d r e n ' s n o t i o n o f l i f e and l i v i n g t h i n g s . P i a g e t i s t h e p i o n e e r i n t h i s a r e a o f r e s e a r c h . P i a g e t i d e n t i f i e d t h r e e c h a r a c t e r i s t i c s o f young c h i l d r e n ' s t h i n k i n g t h a t t e n d t o d o m i n a t e t h e i r e x p l a n a t i o n s o f o b j e c t s and e v e n t s i n t h e i r e n v i r o n m e n t (Good 1 9 7 7 ) . Among t h e s e ^ t h r e e c h a r a c t e r i s t i c s ( Animism, A r t i f i c i a l i s m and M a g i c ) , Animism was t h e t e r m P i a g e t a p p l i e d t o t h e t e n d e n c y i n c h i l d r e n t o a t t r i b u t e a c o n s c i o u s n e s s t o t h i n g s s u c h a s t h e sun, moon, t r e e s , s t o n e s , a i r , e t c . C h i l d r e n b e l i e v e t h a t t h e s e t h i n g s c a n a c t v o l u n -t a r i l y ; move, change c o l o u r , s i n g o r w h i s t l e when t h e y want t o . T h i s a n i m i s t i c c o n c e p t o f l i f e a p p e a r s t o u n d e r g o g r a d u a l e v o l u t i o n and t h e n e v e n t u a l l y d i s a p p e a r s as t h e c h i l d grows. P i a g e t c l a s s i f i e d t h i s e v o l u t i o n a r y p r o c e s s i n t o f o u r s t a g e s : a ) A s t a g e i n w h i c h t h e c h i l d a t t r i b u t e s l i f e t o e v e r y -t h i n g w h i c h has a c t i v i t y o r f u n c t i o n s o r u s e o f any s o r t . b) A s e c o n d s t a g e i n w h i c h l i f e i s d e f i n e d by movement and movement i s r e g a r d e d " a s s p o n t a n e o u s . 29 c) A t h i r d s t a g e i n w h i c h t h e c h i l d d i s t i n q u i s h e s s p o n t e n e o u s l y l o c o m o t i o n f r o m r e a c t i v e movement imposed by an o u t s i d e a g e n t . d) A f o u r t h s t a g e i n w h i c h l i f e i s r e s t r i c t e d e i t h e r t o a n i m a l s a n d / o r p l a n t s (Kamara, 1971, p. 111-112). Kamara (1971) r e p o r t s t h a t o t h e r i n v e s t i g a t o r s have done s t u d i e s s i m i l a r t o t h o s e o f P i a g e t . Some o f t h e f i n d i n g s ( e . g . K l i n b e r g 1957; L a u r e n d e a u and P i n a r d 1962; L o o f t 1969) c o n f i r m P i a g e t ' s f i n d i n g s and o t h e r s r e f u t e them. I n t h e c a s e o f Kamara's own s t u d y w i t h S i e r r a L e o n e a n c h i l d r e n , f o r example, he r e p o r t e d no r e l a t i o n s h i p between a n i m i s m and t h e c h i l d ' s g e n e r a l l e v e l o f i n t e l l e c t u a l d e v e l o p m e n t . He p o i n t s o u t t h a t many o f t h e o l d e r c h i l d r e n who s u c c e s s f u l l y s o l v e d t h e c o n s e r v a t i o n t a s k s were a l s o h i g h l y a n i m i s t i c w h i l e many o f t h e y o u n g e r c h i l d r e n were n o t . A n o t h e r l i n e o f i n v e s t i g a t i o n w h i c h has a t t r a c t e d t h e a t t e n t i o n o f r e s e a r c h e r s i s t h a t o f young c h i l d r e n ' s c o n c e p t s o f r e p r o d u c t i o n . P i a g e t (1969) i n h i s book: The C h i l d ' s  C o n c e p t i o n o f t h e W o r l d i d e n t i f i e d two d e v e l o p m e n t a l s t a g e s . c o n c e r n i n g c h i l d r e n ' s t h i n k i n g a b o u t t h e b i r t h o f b a b i e s . P i a g e t c l a i m e d t h a t . t h e s e s t a g e s a r e n o t age s p e c i f i c and b o t h may c o - e x i s t a t one t i m e a l t h o u g h e v e n t u a l l y t h e c h i l d w i l l p r o g r e s s f r o m t h e f i r s t s t a g e t o t h e s e c o n d . A c c o r d i n g t o t h i s t h e o r y , d u r i n g t h e f i r s t s t a g e , t h e baby i s assumed t o have e x i s t e d b e f o r e . i t s c o n c e p t i o n and t h e c h i l d m e r e l y i n q u i r e s 30 where i t was b e f o r e i t s b i r t h ( B e r n s t e i n and Cowan 1 9 7 5 ) . T h i s b e l i e f makes i t p o s s i b l e f o r t h e c h i l d t o a c c e p t f a b l e s t o l d by p a r e n t s . I n t h e s e c o n d s t a g e t h e c h i l d q u e s t i o n s how b a b i e s a r e made and i s l e d t o c o n s i d e r t h e p a r e n t s a s t h e c a u s e o f t h e i r c r e a t i o n . W i t h d e v e l o p m e n t however P i a g e t f o u n d t h a t t h e f i r s t b e l i e f wanes g r a d u a l l y i n f a v o u r o f t h e more a p p r o p r i a t e c o n c e p t u a l i z a t i o n . F u r t h e r s t u d i e s r e l a t e d t o t h e above t h e o r y were c a r r i e d out by Moore and K e n d a l l (1971) and B e r n s t e i n and Cowan ( 1 9 7 5 ) . As i s u s u a l w i t h o t h e r r e p l i c a t e d P i a g e t i a n e x p e r i m e n t s , t h e f i n d i n g s i n t h e s e two i n v e s t i g a t i o n s r e p o r t c o n t r a d i c t i o n as w e l l as c o n f i r m a t i o n s o f P i a g e t ' s f i n d i n g s . F o r i n s t a n c e t h e r e s u l t s o f t h e s t u d y o f Moore and K e n d a l l (1971) p r o v i d e l i t t l e s u p p o r t f o r t h e P i a g e t i a n t h e o r i z i n g a b o u t what t h e c h i l d t h i n k s o f r e p r o d u c t i o n . I n t h e i r s t u d y Moore and K e n d a l l f o u n d t h a t e v e n t h o u g h 2 t o 5 y e a r o l d s a r e c u r i o u s a b o u t sex and r e p r o d u c t i o n , t h e y h a v e no • r e a l u n d e r s t a n d i n g o f these,, m a t t e r s u n t i l about" the,:.-age o f 11 y e a r s . • They.; a l s o ; - r e p o r t t h a t f r o m t h e sample o f c h i l d r e n t h e y o b s e r v e d , t h e f a t h e r ' s r o l e i n t h e c r e a t i o n o f a baby i s s e e n t o be i n c o n s e q u e n t i a l . However t h i s f i n d i n g i s d i f f e r e n t f r o m t h a t o f B e r n s t e i n and Cowan (1975)who c o n c l u d e d t h a t t h e i r f i n d i n g s " s u p p o r t t h e h y p o t h e s i s t h a t c h i l d r e n ' s u n d e r s t a n d i n g o f human r e p r o d u c t i o n p r o c e e d s t h r o u g h a P i a g e t i a n d e v e l o p m e n t a l s e q u e n c e " . A number o f r e a s o n s c o u l d be a d v a n c e d f o r s u c h d i s c r e p a n c i e s 31 i n r e p l i c a t e d P i a g e t i a n s t u d i e s . T h e s e r e a s o n s i n c l u d e : a) d i f f e r e n c e s i n c u l t u r a l b a c k g r o u n d and e x p e r i e n c e s o f t h e s u b j e c t s o f two o r more i n t e r v i e w s i t u a t i o n s . b) d i f f e r e n c e s i n b a c k g r o u n d a s w e l l a s p r e j u d i c e s b r o u g h t i n t o t h e s t u d y by i n v e s t i g a t o r s . c ) d i f f e r e n c e s i n i n s t r u m e n t s u s e d ; i n manner o f e x e c u t i n g t h e t a s k and i n t h e method o f a n a l y s i n g t h e d a t a c o l l e c t e d . Deadman and K e l l y (1978) i n v e s t i g a t e d b e l i e f s h e l d by s c h o o l boys (age 12 t o 15 y e a r s ) r e g a r d i n g t h e t o p i c s o f e v o l u t i o n and h e r e d i t y i n a n i m a l s . They, c o l l e c t e d t h e d a t a t h r o u g h t h e u s e o f open ended i n t e r v i e w s w i t h s u b j e c t s . From t h e r e s p o n s e s g i v e n t o t h e q u e s t i o n s p o s e d , Deadman and K e l l y i d e n t i f i e d s e v e n b r o a d a r e a s i n t h e i r s u b j e c t s ' t h i n k i n g . The s e v e n a r e a s a r e : a) e v o l u t i o n as a phenomenon; b) why e v o l u t i o n o c c u r r e d ; c) t h e p r o c e s s o f c h a n g e ; d) a d a p t a t i o n ; e) s e l e c t i o n ; f ) c h a n c e ; g) i n h e r i t a n c e . Deadman and K e l l y r e p o r t e d t h a t v a r i o u s l e v e l s o f u n d e r s t a n d i n g were d e m o n s t r a t e d by t h e s u b j e c t s w i t h r e s p e c t t o the topic of e v o l u t i o n and h e r e d i t y . F o r example some s u b j e c t s gave Lam-arkian e x p l a n a t i o n s f o r c h a n g e s i n o r g a n i s m s ( e . g . r e p e a t e d u s e r e s u l t e d i n c h a n g e / m u t a t i o n ) . O t h e r s u b j e c t s i n v o k e d n a t u r a l i s t i c e x p l a n a t i o n s ( e . g . " i t [ t h e c h a n g e ] happened b e c a u s e i t was n e e d e d " by t h e a n i m a l ) . Some o t h e r s u b j e c t s 32 i n v o k e an i n t e r n a l mechanism w i t h i n t h e a n i m a l s t h a t t h e y c l a i m i n d u c e s change o f f o r m a c c o r d i n g t o t h e d e s i r e o f t h e a n i m a l . However i n s p i t e o f t h e s e p r o b l e m s Deadman and K e l l y f o u n d t h a t on t h e whole t h e c o n c e p t o f a d a p t a t i o n was p a r t i c u l a r l y w e l l e s t a b l i s h e d , whereas t h e c o n c e p t o f c h a n c e was l e a s t e s t a b l i s h e d among t h e s u b j e c t s . They e x p l a i n e d t h a t a young p e r s o n u s u a l l y f e e l s more c o m f o r t a b l e w i t h c e r t a i n t y and w i l l t h e r e f o r e l o o k f o r f i r m and s i m p l e e x p l a n a t i o n s and w i l l r e s i s t e x p l a n a t i o n s o f a p r o b a b i l i s t i c n a t u r e . B e c a u s e o f t h e l i n g e r i n g o f i n t u i t i v e b e l i e f s , e.g. L a m a r k i a n b e l i e f s i n t h e s u b j e c t s w h i c h i n t e r f e r e d w i t h t h e a c q u i s i t i o n o f a p p r o p r i a t e c o n c e p t s i n b i o l o g y , Deadman and K e l l y recommend t h a t more s t u d i e s d i r e c t e d a t i d e n t i f y i n g c h i l d r e n ' s b e l i e f s about, b i o l o g i c a l phenomena s h o u l d be u n d e r t a k e n . K a r g b o , Hobbs and E r i c k s o n C1980) i n v e s t i g a t e d < b e l i e f s w h i c h c h i l d r e n o f age 6 t o 13 y e a r s h o l d a b o u t i n h e r i t e d c h a r a c t e r i s t i c s o f p l a n t s and a n i m a l s . The i n t e r v i e w method a d o p t e d was a m o d e r a t e l y s t a n d a r d i z e d v e r s i o n o f the. P i a g e t i a n c l i n i c a l i n t e r v i e w method. The s u b j e c t s were a s k e d , t w e n t y q u e s t i o n s w h i c h c a n be c l a s s i f i e d i n t o t h e s e two b r o a d c a t e g o r i e s . 1) w hether d e f o r m i t i e s , e.g. s c a r s s u s t a i n e d f r o m 33 i n j u r i e s c a n be t r a n s m i t t e d t o o f f s p r i n g 2) w h e t h e r t r u e g e n e t i c f a c t o r s , e . g . c o l o u r i n dogs o r h e i g h t i n man c a n be t r a n s m i t t e d by p a r e n t s t o o f f s p r i n g . I t was f o u n d t h a t t h e a c q u i s i t i o n o f c o n c e p t s r e l a t e d t o t h e i n h e r i t a n c e o f a d e f o r m i t y d i d n o t seem t o f o l l o w a d e v e l o p -m e n t a l t r e n d . A wide r a n g e o f b e l i e f s was f o u n d among t h e s u b j e c t s a t a l l age l e v e l s . However t h e b e l i e f s o f t h e s u b j e c t s seemed t o be d e p e n d e n t on; t h e k i n d s o f e x p e r i e n c e t h e y have had w i t h t h e phenomenon o f i n h e r i t a n c e . On" t h e o t h e r hand t h e d e v e l o p m e n t o f t h e p r o b a b i l i s t i c f o r m o f t h i n k i n g w h i c h i s e s s e n t i a l f o r t h e a c q u i s i t i o n o f c o n c e p t s r e l a t e d t o t h e i n h e r i t a n c e o f c o l o u r i n d o g s o r h e i g h t i n man seemed t o be more c o n s i s t e n t w i t h a d e v e l o p m e n t a l t h e o r y o f u n f o l d i n g s t r u c t u r e s . Younger c h i l d r e n were f o u n d t o be r i g i d i n t h e i r t h i n k i n g w h i l e some o l d e r c h i l d r e n were f l e x i b l e and r e c o g n i z e d t h e n e c e s s i t y o f t a k i n g i n t o a c c o u n t many v a r i a b l e s b e f o r e p r e d i c t i n g t h e f e a t u r e s o f an o f f s p r i n g . A number o f a l t e r n a t i v e e x p l a n a t i o n s were ad v a n c e d . b y t h e s u b j e c t s . t o a c c o u n t f o r t h e p h e n o t y p i c t r a i t s o f a n i m a l s and p l a n t s . The m a j o r i t y o f t h e s e e x p l a n a t i o n s a r e i n c o n s i s t e n t w i t h c u r r e n t s c i e n t i f i c b e l i e f . T h e s e e x p l a n a t i o n s a r e s i m i l a r t o t h e i n t u i t i v e b e l i e f s a d v a n c e d by t h e s u b j e c t s o f Deadman and K e l l y . I n t h e l i g h t o f t h e p r o b l e m s o b s e r v e d w i t h t h e s u b j e c t s ' r e s p o n s e s , i t was 34 recommended t h a t e l e m e n t a r y f o r m s o f t h e t o p i c o f i n h e r i t a n c e s h o u l d be t a u g h t i n e l e m e n t a r y s c h o o l s t o c o r r e c t some o f t h e m i s c o n c e p t i o n s . However i t was c a u t i o n e d t h a t l a r g e r o r g a n i s m s be u s e d a s examples i n c l a s s r o o m s r a t h e r t h a n f r u i t f l i e s whose anatomy d o e s n o t seem t o have r e l a t i o n s h i p w i t h t h e d i f f i c u l t i e s o b s e r v e d w i t h t h e s u b j e c t s o f t h e s t u d y . Brumby (197 9) i n v e s t i g a t e d by way o f a w r i t t e n t e s t what b e l i e f s p o s t - A l e v e l s t u d e n t s have r e g a r d i n g t h e c o n c e p t o f n a t u r a l s e l e c t i o n . The t e s t she d e v e l o p e d f o r t h e i n v e s t i g -a t i o n was made up o f two q u e s t i o n s e t s : an open ended s e t and a s t r u c t u r e d s e t . Brumby o b s e r v e d t h a t o u t o f 6-3 f i r s t y e a r U n i v e r s i t y S c i e n c e s t u d e n t s o n l y 18% were c o n s i s t e n t l y a b l e t o a p p l y t h e c o n c e p t o f n a t u r a l s e l e c t i o n t o common e n v i r o n -m e n t a l p r o b l e m s . She o b s e r v e d t h a t i n t h e i r e x p l a n a t i o n s , o v e r h a l f t h e s t u d e n t s m i s t a k e n l y f o r m u l a t e d a " t h e o r y o f a d a p t a t i o n by m u t a t i o n " i n s t e a d o f a " t h e o r y o f e v o l u t i o n by n a t u r a l s e l e c t i o n " . Many s t u d e n t s were f o u n d t o have a p o o r u n d e r s t a n d i n g o f a d a p t a t i o n , immunity, t h e o r i g i n o f m u t a t i o n s and t h e laws o f i n h e r i t a n c e . A m a j o r c a u s e o f t h e s e i n t e r -r e l a t e d e r r o r s , as Brumby e x p l a i n s , was t h a t s t u d e n t s t e n d e d t o e x t r a p o l a t e f r o m c h a n g e s o c c u r r i n g w i t h i n t h e l i f e t i m e o f an i n d i v i d u a l , t o a c c o u n t f o r e v o l u t i o n a r y c h a n g e s a l t e r i n g p o p u l a t i o n s o v e r many g e n e r a t i o n s . Brumby c o n c l u d e d t h a t t h e p a t t e r n o f m i s u n d e r s t a n d i n g e x h i b i t e d by h e r s u b j e c t s was e s s e n t i a l l y s i m i l a r t o t h e L a m a r k i a n i n t e r p r e t a t i o n o f e v o l u t i o n r e p o r t e d by Deadman and K e l l y ( 1 9 7 8 ) . "Even a f t e r 35 c o m p l e t i n g A - l e v e l b i o l o g y t h e m a j o r i t y o f s t u d e n t s t e s t e d s t i l l b e l i e v e d t h a t o r g a n i s m s 'can g r a d u a l l y a d a p t t o a change i n e n v i r o n m e n t ' , i f t h e y ' need t o ' and h e n c e ' e v o l v e She recommended, on t h e b a s i s o f t h e f i n d i n g s , t h a t " t e a c h e r s need t o ' r e - t e a c h ' t h i s c o n c e p t i n o r d e r t o overcome s t u d e n t m i s c o n c e p t i o n s w h i c h b l o c k t h e i r u n d e r s t a n d i n g o f b a s i c c o n c e p t s d e t e r m i n i n g t h e c o n t i n u i n g e v o l u t i o n o f l i f e on e a r t h " . 2.22 The S t a g e s o f Development and t h e B i o l o g y C u r r i c u l u m R e s e a r c h e f f o r t s w i t h r e s p e c t t o B i o l o g y c o n c e p t l e a r n i n g have a l s o been c e n t r e d a r o u n d u n d e r s t a n d i n g how c u r r i c u l u m m a t e r i a l s f i t w i t h P i a g e t ' s d e v e l o p m e n t a l ' s t a g e s ' . W i t h r e s p e c t t o t h i s s t a g e t h e o r y o f i n t e l l e c t u a l d e v e l o p m e n t P i a g e t and h i s c o - w o r k e r s p o s t u l a t e d t h a t t h e human mind does n o t show e v i d e n c e o f t r u e l o g i c a l t h i n k i n g u n t i l t h e o n s e t o f t h e f o r m a l o p e r a t i o n a l s t a g e ( u s u a l l y a c h i e v e d by age 11 o r 12) (Good 1 9 7 7 ) . B e f o r e t h i s s t a g e , t h e i n d i v i d u a l c a n o n l y o p e r a t e on c o n c r e t e m a t e r i a l s . s u c h t h a t h i s t h i n k i n g i s s a i d t o be p r e l o g i c a l . E x i s t i n g r e s e a r c h w i t h c h i l d r e n o f t h e c o n c r e t e o p e r a t i o n a l s t a g e and f o r m a l o p e r a t i o n a l s t a g e i s c e n t r e d a r o u n d c l a s s i f i c a t i o n of. b i o l o g i c a l m a t e r i a l s . The a b i l i t y t o c l a s s i f y has l o n g been r e g a r d e d as an i m p o r t a n t a s p e c t o f c o g n i t i v e p r o c e s s . I t i s b a s e d upon 36 t h e f o r m a t i o n by t h e p u p i l o f p r e c i s e c o n c e p t s and s y s t e m a t i c ways o f r e l a t i n g them t o e a c h o t h e r ( L o v e l l 1 9 6 8 ) . T h e r e a r e two t y p e s o f c l a s s i f i c a t i o n d e a l t w i t h i n t h e l i t e r a t u r e : a) c l a s s i f i c a t i o n b a s e d on c o n c r e t e m a t e r i a l s . Most o f t h e work t h a t has been c a r r i e d o u t i n t h i s a r e a has been done w i t h e l e m e n t a r y s c h o o l c h i l d r e n b) c l a s s i f i c a t i o n b a s e d on a b s t r a c t e d t h o u g h t s . Most o f t h e work i n t h i s a r e a has been c a r r i e d o u t w i t h s e c o n d a r y s c h o o l p u p i l s . I n h e l d e r and P i a g e t (1964) w o r k i n g w i t h c h i l d r e n on t h e c l a s s i f i c a t i o n o f c o n c r e t e m a t e r i a l s made use o f p i c t u r e s o f f l o w e r s and a n i m a l s t o g e t h e r w i t h o t h e r o b j e c t s . T h i s work was t o h e l p them t o u n d e r s t a n d t h e p r o c e s s o f t h e d e v e l o p m e n t o f l o g i c a l t h i n k i n g i n e l e m e n t a r y s c h o o l c h i l d r e n . A c c o r d i n g t o Ryman ( 1 9 7 6 ) , I n h e l d e r and P i a g e t n o t e d a d i s c r e p a n c y between c h i l d r e n ' s a b i l i t y t o d e a l w i t h c l a s s i f i c a t i o n o f p i c t u r e s o f f l o w e r s and o t h e r o b j e c t s when compared w i t h t a s k s m a king use o f p i c t u r e s o f a n i m a l s . By way o f e x p l a i n i n g t h i s d i s c r e p a n c y , I n h e l d e r and P i a g e t s u g g e s t e d t h a t a n i m a l s , a l t h o u g h r e a l ( i . e . c o n c r e t e ) c o u l d n o t have, a c t i o n s p e r f o r m e d on them i n t h e way t h a t was p o s s i b l e w i t h f l o w e r s and o t h e r m a t e r i a l s . S i m i l a r d i s c r e p a n c i e s on t a s k s i n v o l v i n g c l a s s i f -i c a t i o n o f b i o l o g i c a l m a t e r i a l s have been r e p o r t e d by o t h e r w o r k e r s . F o r i n s t a n c e , Kamara (1971) p r e s e n t s e v i d e n c e t h a t 37 some o f h i s . s u b j e c t s , who e v e n t h o u g h t h e y were t a u g h t c l a s s i f i c a t i o n o f b i o l o g i c a l m a t