概念图在教学中的应用初步探析

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  【摘要】本文通过对概念图的概念、发展历程以及概念图的基本理论进行初步探析,讨论概念图在教学中的基本功能和初步应用,评价概念图作为知识表征工具、高级思维工具、交流合作工具、计划工具、教学评价工具的教学功能,在教学过程中通过情境导入,引出任务;小组合作,完成构图;分组报告,展示结果;总结评价,修改完善的步骤促进知识的建构,以及概念图应用的评价。概念图作为教学的辅助方法,其研究的深度和广度已经发展到了新的领域。
  【关键词】概念图;知识结构;教学评价;知识表征
  
  前言
  自20世纪60年代,教育心理学家诺瓦克(Jeseph D.Novak)教授等人首次提出概念图后,这方面的研究很快便成为西方国家科学课程教学中探讨的一个前沿性热点课题。随着建构主义理论和认知理论以及网络教学的普及,概念图的时代特征更为明显,推广概念图以成为许多国家的教育改革策略之一。
  
  1.概念图的概念
  
  “概念图”是由英文concept map翻译而来的,与concept map 111MW)英文词语还有两个,它们分别是concept mapping和 concept maps。有人将concept mapping翻译成“概念构图”(注重了概念图制作的具体过程),将concept maps翻译成“概念地图”(注重了概念图制作的最后结果),所以概念图有时又称之为概念构图或概念地图,现在一般把概念构图和概念地图统称为概念图而不加以严格的区别。图的交流传播方式,入远古的象形文字与符号、古代的周一八卦图、人们使用地图表达地形和方位以及儿童自发的用涂鸦来传达自己的想法等。可以认为,人类使用的一切用来表达自己思想的图示方法都是“概念图”[3]。然而概念图最早是在20世纪60年代由美国康奈尔大学的诺瓦克教授通过研究儿童对科学知识理解的案例时提出的,但“概念图”这一名词的确定却是在20世纪80年代。20世纪60年代行为主义理论还在北美盛行,由于行为主义理论不能很好的解释区别于低级动物的认识如何获得知识的,奥苏泊尔(David P. Ausubel)于1962年第一次提出关于人的学习的认知理论,并在第二年发表的《有意义的言语学习心理学》一书中对该理论做了精辟的论述。奥苏泊尔提出,人的学习应该是意义学习,影响学习的最主要因素是学习者已掌握的知识,当学习者有意义学习的心向,并把所要学的新知识同原有知识联系起来时,意义学习便发生了。奥苏泊尔认为,影响课堂教学中意义接受学习的最重要的因素是学生的认知结构。所谓认知结构,就是学生现有知识的数量、清晰度和组织方式,它是由学生眼下能回想起的事实、概念、命题、理论等构成的。奥苏泊尔的理论受到了社会的广泛关注,它告诉我们要促进新知识的学习,首先要增强学生认知结构中与新知识有关的概念,这样就迫切需要一种工具来表示学习者知识体系中的概念和概念之间固有的联系。诺瓦克教授就是在此种情况下提出了概念图一说。
  
  2.关于概念图的理论基础
  
  概念图有许多理论支持,最为明显的是奥苏泊尔的认知同化学习理论、有意义学习理论和语义网络理论。
  奥苏泊尔认为,人的学习应该是意义学习,影响学习的最主要因素是学习者以掌握的知识,当学习者有意义学习的意向,并把所要学的新知识同原有的知识联系起来时,意义学习便发生了。奥苏泊尔同时对概念的形成和同化进行了区分,认为意义学习的心理机制是同化,学习者的学习都是通过概念同化习得新概念的。概念的上位关系、下位关系和组合关系的层级排列最终形成了学生的认知结构。
  从语义网络的角度看,人是根据语义组织记忆的,即根据意念中有意义的关系来组织。这些意念被成为图式,就是组织成相互关联的意念网络,即语义网络。概念图是概念和概念之间关系的空间表征,这种表征呈现出人类记忆中存储的知识结构,并且有助于学习者学习的意念连接成概念网络。
  除此之外,认知主义学习理论和建构主义学习理论都非常好的支持概念图教学的意义。更令人惊奇的是,信息技术和脑科学也为概念图的正确性和无比广阔的应用前景提供了大量的事实佐证。现代脑科学发现,人的大脑是有大约140亿个神经元组成,每个神经元都与其他的神经元形成功能网络。人类对大脑的认识已经发展到泛脑网络阶段,泛脑网络学说认为,人的大脑可从宏观到微观分为回路、神经元群、神经元及分子序列四级层次的网络。人的学习、记忆和思维正是通过这样一个网络系统来进行的。概念图的结构特征充分符合这一人脑的生理机制。
  
  3.概念图应用于教学领域的理论依据
  
  3.1 有意义学习的条件
  认知心理学家奥苏泊尔认为,教学就是帮助学习者进行有意义的学习活动。意义学习的实质就是,符号所代表的新知识与学习者认知结构中已有的相关知识建立起非人的和本质性的联系,即非任意的、非字面的联系。奥苏泊尔同时对机械学习和意义学习做了严格的区分,认为意义学习需要三个条件[3]:
  第一,所要学习的材料必须是概念清晰并且用与学习者先前知识有关的例子呈现的。概念图有助于满足这一条件,它可以在教学之前识别出众多具体概念中概括性较强的概念,并帮助学习者把学习的任务排序,那么,随着越来越多的知识被纳入不断完善的概念框架中,知识也就变得越来越清晰。
  第二,学习者必须拥有相关的先前知识,以便与新知识进行联系。对任何学科内容来说,三岁以后的儿童都容易满足这一条件,但若想在以后的学科课程中呈现详细具体的知识的话,必须准确清晰地建构概念框架。因此,前两个条件是彼此相关且都是很重要的。
  第三,学习者必须选择有意义学习,即学习者具有积极的主动地把符号所代表的新知识与其认知结构中原有适当观念加以联系的倾向。这就要求教师在教学过程中应激发学生努力把新的意义并入已有知识中,而不要简单地记忆概念的涵义,由此让学生来选择意义学习。
  3.2 关于记忆系统的研究
  现代心理学和神经生理学研究表明,人类记忆不是一个有待填充的“容器”,而是一个由相互关联的记忆系统构成的复杂装置。人的所有记忆系统相互依赖,把知识并入长时记忆系统中最关键的记忆系统是工作记忆,在工作记忆中,所有的输入信息通过与长时记忆中的知识相互作用而被组织和加工,但短时记忆加工信息的能量是有限的。因而,当接收新知识时,若要形成大的知识体,就必须在工作记忆和长时记忆之间进行有序的反复。概念图之所以能强有力地促进意义学习是因为它可以作为一种“模板”,去帮助组织知识并使之结构化,哪怕是碎小的、支离的知识,有了这块模板,就可以用小的且彼此相关的概念及命题的框架单元把这些知识组成知识结构。许多研究表明,我们的大脑是按层级结构来组织知识的,而概念图的形式恰恰与之相似。但在实际教学中,有些学生在建立和运用概念图的时候确实有困难,尤其是学习初期,这主要是由于学习风格不同造成的。有的学生擅长死记硬背,有的喜欢意义记忆,很难改变各自的学习风格。但概念图能够教给学生一些有关大脑机制和知识组织的认识,从而有助于学生进行意义学习和意义记忆。
  
  4.概念图的教学功能
  
  4.1 作为知识表征工具
  概念图可以作为知识表征的工具,以简洁明了的图形形式表现复杂的知识结构,形象地呈现各知识点之间的联系,包括新旧知识间的关系,确定因果联系,区分概念的优先次序和组织概念,显示其它有意义的观点模式,产生有意义的学习,从而提高对概念的理解。概念图有利于激活整合过程并使意义更加清楚,同时也更强调学习者注意概念之间的关系。
  4.2 作为高级思维工具
  概念图可以作为学习者的高级思维工具,学习者在概念图引导下或利用概念图进行比较、分析、假设、推断、综合等思维活动,并用来支持问题解决的过程。所以,概念图可以支持学习者高级思维活动,也因此有人将它成为思维导图。
  4.3 作为交流合作工具
  概念图可以用作人们讨论概念和概念之间关系时的交流工具。一个人制作的概念图代表了一种组织信息或思想的方法,一组人制作的概念图代表了集体的思想,都是可以被其他人共享的东西。概念图也可以作为一种合作的工具,用来支持头脑风暴,让各种知识元素在头脑中构建起知识网络,在进行集体讨论或者独立思考时,头脑中的网络节点通过链接触发各个相关的知识点,从而发表独创性的简洁并用以交流复杂的观点。
  4.4 作为计划工具
  概念图在具体学习与教学实践中,常常也作为一种计划工具被应用。学习者可以利用概念图来制定各种各样的学习计划,目标计划、作业计划、进度报告等,这样可以帮助学习者反思学习活动的过程,预测可能产生的结果,提高元认知水平,从而提高学习效率。教师还可以利用概念图来制作授课计划。
  4.5 作为教学评价工具
  概念图作为教学评价的工具,用以评价学习者在某一特定领域内相对知识理解的水平、深度和知识的相互联系程度等。具体操作的时候教师可以先画一些留有空白节点的概念图,再让学生来完成,以检测学习者对有关知识点的理解和掌握程度。此外,概念图也可以用来做一些教学游戏与测试。
  
  5.利用概念图促进知识建构的教学过程
  
  利用概念图促进知识建构的教学过程是学生在构图任务的驱动下、在教师的引导和帮助下,通过制作概念图来完成知识建构的过程,整个过程可以概括为:情景导入,引出任务;小组合作,完成构图;分组报告,展示结果;评价总结,修改完善。
  5.1 情境导入,引出任务
  情境导入是教师在一个新的教学内容或教学活动开始时,引导学生进入学习的教学行为方式。正确运用情境导入,能集中学生的注意力,明确思维方向,激发学习兴趣,引导学生的求职欲望,并为整个教学过程创造了一个良好的开端。
  5.2 小组合作,完成构图
  此环节是构图活动的中心环节,也是利用概念图促进知识建构的重要环节。在构图活动中,每一个成员都必须承担自己的一份职责,完成自己的一份工作,必须为团体的成功做出自己的一份贡献,并对自己和团体工作的最终结果负责。这一环节首先要做的工作就是分配任务,小组成员构图任务的分配是由组长完成的,对于限定型和引导型构图任务,由于构图任务相对简单,所涉及到的概念并不多,可先让每个组员独立思考,试着由每个组员自己来单独完成构图任务;对于创造型构图任务,可以先集体讨论,再列出与主题有关的关键概念,然后由不同的组员去完成其中一个或是几个关键概念的构图任务。
  5.3 分组报告,展示结果
  概念图完成后,整个构图活动并没有结束,概念图作品只是学习的结果,但学习的过程同样重要,因此,在学生制作完概念图以后,教师应以报告的形式组织小组交流。小组交流包括两方面的内容:一是向其他小组展示本组的概念图作品,包括对概念图中所列概念的解释、概念之间的关系和连接词的使用、概念图的层次结构是如何形成的;二是介绍本组合作构图的过程,包括小组活动的计划、任务安排、小组各成员是如何完成任务的、小组是怎样开展协作活动的。
  5.4 总结评价,修改完善
  在此环节中,教师和学生根据特定的评价量评价构图活动,评价分为三种,一种是学生自评,是指学生参照专家概念图和其他小组制作的概念图,对自己的概念图制作过程和概念图作品进行反思,对照评价指标进行评价;一种是学生互评,是指学生参照专家概念图和本小组制作的概念图,对照评价指标对其他小组的概念图作品进行评价;最后一种就是教师评价,教师评价在学生自评和学生互评之后,教师参照学生自评和互评的结果进行总体上的评价。
  
  6.利用概念图促进知识建构教学模式的教学评价
  
  教学评价是指根据教学目标的要求,按一定的规则对教学效果做出描述,它是教学各环节中必不可少的一环。利用概念图促进知识建构的教学评价,不仅注重学生的学习结果,更注重学生的学习过程,评价的根本目的在于促进学生的发展[7]。
  Ruiz Primo和Shavelson(1996)对于概念图在科学教育评价中的运用做了深入研究,提出概念图的评价是“评价任务”、“反应方式”和“评分系统”的综合体。根据这一观点,作为评价工具的概念图是由以下三个部分组成:(1)要求学生提供表明他们在某一领域的知识结构的任务;(2)学生的反应方式;(3)将学生所绘的概念图进行准确地、稳定地评定的计分系统。[9]
  任务、反应方式、计分系统三个维度构成了概念图的评价技术。当对三者的不同变量进行组合时,数以千计的评价技术将会出现,然而并不是每一种都可以使用。Ruiz-Primo和Shavelson认为目前尚没有一种认知理论可用来确定哪一种技术更好,因为这些技术和理论之间没有直接的联系,他们认为有必要在我们如何评价知识结构和我们对知识是如何组织的观点之间建立联系。有了这种联系,通过运用绘图技术所获得的数据才能够提供对理论的实证性的评价。[9]
  
  7.小结
  
  不论在中学还是在高校,概念图都被广泛地应用,而且近年来把概念图用于大学教学方面的研究报告越来越频繁地出现在教学刊物上。
  现在,如何更好地应用这个工具和在哪些方面更适合应用它又成为最新的研究热点。概念图还有许多有待进一步研究的问题:如何有效地在短时间内让学生学会概念图并且用它进行评价,如何进行画概念图前的技术培训;概念图的各个要素的得分是否反映了学生某方面的认知特点等等[10]由于它的特点,概念图评价用于小样本的评价更合适,因为给一份概念图评分需要的时间比判客观题甚至论述题所花的时间要多。概念图的研究已经越来越广泛地应用到了教育以及社会的各个领域,其深度和广度也探及到了新的领域。
  
  参考文献
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  作者简介:杜雨洁,上海师范大学教科院硕士研究生,研究方向:应用心理学、管理心理学。
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