化學(xué)教學(xué)中的概念圖技術(shù)及其應(yīng)用

吳良根

概念圖是一種表達(dá)知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)圖形化技術(shù),也是一種較新穎的教學(xué)方法,可以用來構(gòu)建知識(shí)、合作交流、評價(jià)學(xué)習(xí)及進(jìn)行“頭腦風(fēng)暴”等。此外,概念圖也能作為教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)、展示教學(xué)內(nèi)容,促進(jìn)有效學(xué)習(xí)的工具。本文簡要闡明了概念圖的特征、作用及制作要點(diǎn),著重探討了化學(xué)學(xué)科應(yīng)用概念圖進(jìn)行教學(xué)的實(shí)踐及思考。概念圖作為一種組織和表征知識(shí)的工具,在教學(xué)中日益受到關(guān)注和重視。目前,隨著建構(gòu)主義理論、認(rèn)知主義理論的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益普及,為概念圖無比廣闊的應(yīng)用前景提供了大量的理論與技術(shù)支持。推廣概念圖教學(xué)已成為許多國家的教育改革策略之一。

一、概念圖簡述

所謂概念圖,是一種用節(jié)點(diǎn)代表概念、連線表示概念間關(guān)系的圖示法。換句話說,就是指利用圖示的方法來表達(dá)人們頭腦中的概念、思想和理論等,是把人腦中隱形知識(shí)顯性化、可視化,便于思考、交流和表達(dá),因此也被稱作思維地圖、思維導(dǎo)圖。甚至可以這樣說,人類使用的一切用來表達(dá)自己思想的圖示方法都可稱為“概念圖”。

1.概念圖及其特征。

概念圖是一種以圖的形式來組織和表征知識(shí)的工具,它將概念和概念之間的相互關(guān)系以空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖相聯(lián)系。下圖為一張由Inspiration軟件制作的初中化學(xué)中“物質(zhì)的分類”的簡明概念圖:

由上圖可以看出,概念圖的圖表結(jié)構(gòu)包括節(jié)點(diǎn)、連線、連接詞三個(gè)部分。節(jié)點(diǎn)就是置于圓圈或方框中的概念,連線表示兩個(gè)概念之間的意義聯(lián)系,連接詞是置于連線上的兩個(gè)概念之間形成命題的聯(lián)系詞,如“是”、“有”、“產(chǎn)生”、“包括”、“表示”等。

一般來說,概念圖具有如下特征:①概念圖中的概念是按分層的形式表現(xiàn)的。一個(gè)概念圖通常用來表達(dá)一個(gè)主概念,主概念之下分出幾個(gè)相關(guān)聯(lián)的支概念。②連線表示兩個(gè)概念之間的意義聯(lián)系,連接可以沒有方向,也可以單向或雙向。即概念圖反映出概念之間既有縱向聯(lián)系,又有橫向聯(lián)系,由此構(gòu)成一個(gè)縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。③概念圖中也可包含許多的具體事例,這些事例有助于我們理解所給定概念的意義。在繪制概念圖的過程中,所列舉的有效事例和有意義的概念越多,說明繪制者對這一概念理解越深刻。

2.概念圖的作用。

概念圖是一種創(chuàng)作工具。畫一幅概念圖好比經(jīng)歷一次“頭腦風(fēng)暴”。當(dāng)一個(gè)人把自己的想法順利地畫下來時(shí),其思路會(huì)更清晰,知識(shí)會(huì)更鞏固。

概念圖是一種學(xué)習(xí)工具。建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論認(rèn)為,要記住概念并理解意義,那么,新知識(shí)就應(yīng)當(dāng)與原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)整合。概念圖的作用是促進(jìn)這個(gè)過程的形成,因?yàn)楦拍顖D可以把整合的過程清晰地呈現(xiàn)出來,并使學(xué)習(xí)者看到概念之間的關(guān)系。

概念圖是一種評價(jià)工具。通過概念圖可以了解學(xué)生在解釋概念時(shí)出現(xiàn)的不完整甚至錯(cuò)誤的想法。學(xué)生畫的概念圖表達(dá)了他們對概念正確或錯(cuò)誤的理解,有助于教師診斷被學(xué)生曲解的概念,以致影響教學(xué)效率的原因。

概念圖是一種交流工具。概念圖表達(dá)了一種組織信息或思想的方法。它是可以被其他人共享的東西,可用作人們討論概念和概念之間關(guān)系的交流的工具。

3.概念圖制作的步驟。

概念圖是一種表達(dá)知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)圖形化技術(shù),知識(shí)圖由概念網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。諾瓦克教授提出,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該包括節(jié)點(diǎn)和連線,節(jié)點(diǎn)代表概念,連線代表概念之間的關(guān)系?；瘜W(xué)概念圖的制作沒有嚴(yán)格的程序規(guī)范,要制作一個(gè)較為完整的概念圖,一般可以通過以下幾個(gè)環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn):

確定某單元中的關(guān)鍵概念。關(guān)鍵概念是一張概念圖的主題,也稱中心概念,一般放在概念圖的最上端或中央。有時(shí)確定中心概念時(shí)可能會(huì)遇上困難,這時(shí),可以注意一下概念的背景,或了解概念出現(xiàn)的順序,或反思中心主題的引導(dǎo)方向等,這個(gè)過程需要反復(fù)思考、斟酌及修正。

把該單元中所有的概念都羅列出來(包括那些雖然不在該單元出現(xiàn),但與該單元關(guān)系密切的概念)。注意只羅列出這些概念的名詞,不要任何解釋也不應(yīng)該包括任何形容詞、動(dòng)詞。制作時(shí)可把概念寫在卡片上便于移動(dòng),這對設(shè)計(jì)概念圖很有幫助。

從關(guān)鍵概念出發(fā),尋求各概念之間的聯(lián)系,然后按一定的邏輯關(guān)系將所有的概念整理歸納,以建立概念之間的連接,用線條把概念連接起來,并用連接詞注明連接。連接詞語應(yīng)能說明兩個(gè)概念之間的關(guān)系。連線使概念之間建立了意義。連接詞通常是單個(gè)的詞,要簡潔明了。

把說明概念的具體例子簡要的寫在概念旁。

不斷反思和完善概念圖。有了初步的概念圖以后,隨著學(xué)習(xí)的深入,學(xué)習(xí)者對原有知識(shí)的理解會(huì)逐漸深入和改變的,因此,概念圖應(yīng)不斷的修改和完善。諾瓦克認(rèn)為好的概念圖一般要修改三次以上,甚至更多。計(jì)算機(jī)在這一點(diǎn)上具有優(yōu)勢。下圖是概念圖的基本模型:

概念圖可以手工制作,如采用粉筆、黑板、紙和筆等,也可用平常的辦公應(yīng)用軟件如office、wps繪制。目前,針對概念圖的特點(diǎn),國外研究出了幾種專門制作概念圖的軟件工具,如:Amp、Inspiration、Activity Map、Mind Manager、Mindman、Axon Idea Processor、CoCo Systems Decision Explorer等。利用電腦軟件制作概念圖有許多優(yōu)點(diǎn),如修改方便,界面漂亮,可以直接打印,可以網(wǎng)上學(xué)習(xí)交流等,是目前制作概念圖最常用的方法與趨勢。但不論是采用何種方式制作概念圖,所遵循的基本思路和基本步驟是一致的,都要闡述概念和概念的聯(lián)系,表達(dá)對概念的理解。

二、概念圖在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

概念圖把化學(xué)知識(shí)高度濃縮,將各種概念及其關(guān)系以層狀結(jié)構(gòu)形式排列,清晰地揭示了意義建構(gòu)學(xué)習(xí)的實(shí)質(zhì)。概念圖作為“學(xué)”的策略,能促進(jìn)學(xué)生的意義學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和創(chuàng)造性學(xué)習(xí),最終使學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí);作為“教”的策略,能有效地改變學(xué)生的認(rèn)知方式,切實(shí)提高教學(xué)效果。在化學(xué)教學(xué)中,概念圖主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面:

1.化學(xué)概念圖可作為一種化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的有效工具。

化學(xué)教學(xué)中,科學(xué)概念并不是孤立存在的,概念之間有著嚴(yán)密的邏輯關(guān)系,包括從一般到具體的序列關(guān)系及相互滲透的網(wǎng)狀關(guān)系,一個(gè)概念只有與多個(gè)概念發(fā)生聯(lián)系才能表現(xiàn)出它的意義。概念圖使學(xué)生能較清楚地看到各概念之間的聯(lián)系,促進(jìn)學(xué)生正遷移和意義學(xué)習(xí)的發(fā)生,從而提高學(xué)習(xí)效率。概念圖這種表征、檢查、修正、完善知識(shí)的認(rèn)知工具,將各種概念及其關(guān)系以類似于人腦對知識(shí)儲(chǔ)存的層級(jí)結(jié)構(gòu)形式排列,清晰地揭示了意義建構(gòu)的實(shí)質(zhì)。化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)中運(yùn)用概念圖,能將原來顯現(xiàn)在教師頭腦中的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)理論和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)以可視化的形式表現(xiàn)出來。課堂教學(xué)中,教師通過概念圖把知識(shí)整合過程清晰地呈現(xiàn)出來,能改變學(xué)生的認(rèn)知方式,使學(xué)生看到概念間的關(guān)系。學(xué)生掌握的是整體的知識(shí)框架,更容易了解新舊知識(shí)間的聯(lián)系和區(qū)別,學(xué)生通過概念圖記憶的知識(shí)也必然比簡單機(jī)械記憶更高,他們將更善于應(yīng)用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際化學(xué)問題。如下面是“構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子”的簡明概念圖,該概念圖可清晰的呈現(xiàn)出初中化學(xué)中構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子及粒子的特征、粒子間的關(guān)系等知識(shí)體系。同時(shí)對這一單元的教學(xué)環(huán)節(jié)與教學(xué)流程也讓人一目了然,并且還可根據(jù)需要進(jìn)一步拓展。

2.化學(xué)概念圖可創(chuàng)設(shè)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的良好平臺(tái)。

概念圖不僅是收集信息的好工具,又是表現(xiàn)信息的好工具。一幅化學(xué)概念圖可以容納大量的信息,學(xué)生可以利用概念圖總攬章、節(jié)、單元或具體文章所涉及到的內(nèi)容,又便于編輯、改寫和增刪,這樣的過程其實(shí)就是重構(gòu)自己知識(shí)結(jié)構(gòu)或認(rèn)知圖式的過程。在實(shí)際教學(xué)中,讓學(xué)生自己制作概念圖,這樣更容易發(fā)揮其獨(dú)特的功效。由于概念圖要求重建概念關(guān)系,因此,學(xué)生無法直接抄錄課文,除依賴書本已有信息,更應(yīng)進(jìn)行主動(dòng)性認(rèn)知活動(dòng)。在概念構(gòu)圖中,學(xué)生首先要尋找并理解重要概念,然后將這些概念重新組織,并說明適當(dāng)?shù)倪B接關(guān)系,完成每一個(gè)有意義的命題,以表達(dá)一個(gè)完整的系統(tǒng)性的科學(xué)知識(shí)架構(gòu)。通過該過程,學(xué)生有充分機(jī)會(huì)重新審視自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu), 培養(yǎng)學(xué)生在繁雜的信息中,掌握對所學(xué)習(xí)的主要概念結(jié)構(gòu)的認(rèn)知能力,達(dá)到自我實(shí)現(xiàn)、提升概念學(xué)習(xí)成效的目的。

3.化學(xué)概念圖可培養(yǎng)學(xué)生的元認(rèn)知能力。

對學(xué)生來說,設(shè)計(jì)并創(chuàng)作概念圖能促使他們整合新舊知識(shí),建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò),濃縮知識(shí)結(jié)構(gòu),從而從整體上把握知識(shí)。概念圖作為一種元認(rèn)知策略,可極大地提高學(xué)生的自學(xué)能力、思維能力和自我反思能力。學(xué)生通過在學(xué)習(xí)過程中不同階段所繪制的概念圖,自行判斷自己認(rèn)知上的改變,同時(shí)他們在畫概念圖的過程中體會(huì)、觀察知識(shí)間的關(guān)系,對自己所學(xué)過的概念加以組織及整理,而使自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)更加完整,甚至發(fā)現(xiàn)自己從來沒有注意和意識(shí)到的各個(gè)知識(shí)間的關(guān)系,從而產(chǎn)生一些獨(dú)特的理解,達(dá)到創(chuàng)新性的學(xué)習(xí)目的。

4.概念圖可作為學(xué)生形成性評價(jià)的依據(jù)。

傳統(tǒng)的以分?jǐn)?shù)為標(biāo)準(zhǔn)的總結(jié)性評價(jià)有著天然的弊端,作為補(bǔ)充形式,形成性評價(jià)越來越受到老師們的喜愛和重視。很多實(shí)踐探索表明概念圖能夠作為形成性評價(jià)的有效工具。例如:教師通過觀察學(xué)生設(shè)計(jì)概念圖的構(gòu)圖過程,了解其學(xué)習(xí)進(jìn)展和內(nèi)心思維活動(dòng)的情況,以便給出及時(shí)診斷,改進(jìn)教學(xué)。概念圖也可用于書面考試中,與傳統(tǒng)的紙筆測試相比的優(yōu)點(diǎn)在于概念圖提供的考試結(jié)果,已經(jīng)不僅僅是一個(gè)抽象的分?jǐn)?shù),而是學(xué)生頭腦中關(guān)于知識(shí)結(jié)構(gòu)的圖示再現(xiàn)。教師和學(xué)生本人都可以清晰地知道其學(xué)習(xí)的狀況,從而有效地幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)自我。對概念圖的評分可以包括幾個(gè)方面:分支情況、從一般到具體的原則、等級(jí)、專業(yè)術(shù)語、連接詞語、橫向聯(lián)系等。

三、化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用概念圖教學(xué)值得注意的幾個(gè)問題

1.教學(xué)內(nèi)容的局限性。

概念圖與結(jié)構(gòu)圖、模式圖、示意圖、實(shí)驗(yàn)裝置圖等類型的化學(xué)圖表一樣是反映化學(xué)知識(shí)內(nèi)容的一種形式,但是概念圖更側(cè)重研究概念與概念之間的區(qū)別與聯(lián)系,對于化學(xué)上的一些微觀結(jié)構(gòu)、重要的化學(xué)變化過程以及用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究學(xué)習(xí)等,概念圖就顯得愛莫能助了。因此,在肯定概念圖功能的同時(shí),也不能無限地夸張概念圖的功能。并不是所有的化學(xué)知識(shí)內(nèi)容都適宜用概念圖的,有時(shí)勉強(qiáng)繪制的概念圖其實(shí)是知識(shí)結(jié)構(gòu)的一種變形,更有甚者在概念圖節(jié)點(diǎn)上出現(xiàn)的并不是概念,這樣就陷入了形式主義的泥潭,違背了概念圖制作的初衷。

2.概念圖制作的多樣性。

化學(xué)概念學(xué)習(xí)不僅包含概念間的層級(jí)關(guān)系,還包括概念的定義、內(nèi)涵與外延、屬性及規(guī)則(包含概念的例證)等要素。對同一個(gè)知識(shí)單元,不同人可有不同的理解和構(gòu)思,他們繪制出來的概念圖可能有明顯的不同,主要看個(gè)人對概念的理解及設(shè)計(jì)的思路。所以概念圖的畫法不是唯一的,而且隨著對概念之間關(guān)系理解的深入,制作的概念圖也會(huì)發(fā)生變化。

3.弱化了化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)。

概念圖是一種基于意義學(xué)習(xí)和概念同化理論的教學(xué)技術(shù),培養(yǎng)的是學(xué)生對概念的分析、比較、理解能力,從而加強(qiáng)對概念的內(nèi)涵和外延的剖析,反映了學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)中的靜態(tài)部分,主要適用于化學(xué)課堂知識(shí)教學(xué)中基本概念、基本理論及復(fù)習(xí)課的教學(xué),而在能力培養(yǎng)和技能訓(xùn)練等方面的教學(xué)上則顯得不足,尤其是對學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本技能的掌握及科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。

四、結(jié)束語

概念圖是一種把知識(shí)具體化、可視化的工具。它反映出學(xué)生搜索已有知識(shí)、把握知識(shí)特點(diǎn)、聯(lián)系和產(chǎn)出新知的能力。通過使用概念圖進(jìn)行教學(xué)能夠極大地提高學(xué)生的理解能力和記憶能力,它對于邏輯思維和創(chuàng)造性思維都有巨大幫助,為當(dāng)前教育改革注入了新的活力。

概念圖的研究和應(yīng)用在國外已經(jīng)比較成熟和普及,然而引入我國國內(nèi)的時(shí)間并不長,要在教學(xué)實(shí)踐中廣泛應(yīng)用,除了教師必須掌握一定的理論知識(shí),教育現(xiàn)代化設(shè)施的硬、軟條件也是必不可少的。而且,應(yīng)用概念圖進(jìn)行教學(xué)也有一定的局限性,只有將概念圖教學(xué)與其他有效教學(xué)策略有機(jī)的結(jié)合起來,概念圖教學(xué)才會(huì)取得應(yīng)有的成效。

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編輯/張燁