概念圖的知識及其研究綜述

1、概念圖的知識及其研究綜述作者：朱學(xué)慶文章來源：中學(xué)生物學(xué)2005 年第22 卷第6 期概念圖是盛行于國外特別是歐美國家的一種教學(xué)形式。人們對概念圖的研究經(jīng)久不衰，據(jù)作者向美國教育資源信息中心(ERICEducational Resources InformationCenter )查詢，從1984年以來，以概念圖作為研究對象的文獻多達664篇，而且呈逐年增多趨勢(見圖1)。在國際互聯(lián)網(wǎng)上，概念圖網(wǎng)頁或跟概念圖有關(guān)的文章多達一百多萬項。但在國內(nèi)，卻很少有介紹概念圖的文章。究竟什么是概念圖?概念圖在國外的研究現(xiàn)狀如何?一、概念圖的知識1什么是概念圖概念圖又可稱為概念構(gòu)圖(conceptmappin

2、g )或概念地圖(conceptmaps)。前者注重概念圖制作的具體過程，后者注重概念圖制作的最后結(jié)果?，F(xiàn)在一般把概念構(gòu)圖和概念地圖統(tǒng)稱為概念圖而不加于嚴格的區(qū)別。概念圖是用來組織和表征知識的工具。它通常將某一主題的有關(guān)概念置于圓圈或方框之中，然后用連線將相關(guān)的概念和命題連接，連線上標明兩個概念之間的意義關(guān)系。概念( concepts )、命題(propositions )、交叉連接(cross-links )和層級結(jié)構(gòu)( hierarchical frameworks )是概念團的四個圖表特征。概念是感知到的事物的規(guī)則屬性，通常用專有名詞或符號進行標記；命題是對事物現(xiàn)象、結(jié)構(gòu)和規(guī)則的陳述，在

3、概念圖中，命題是兩個概念之間通過某個連接詞而形成的意義關(guān)系；交叉連接表示不同知識領(lǐng)域概念之間的相互關(guān)系；層級結(jié)構(gòu)是概念的展現(xiàn)方式，一般情況下，是一般、最概括的概念置于概念圖的最上層，從屬的概念安排在下面。某一領(lǐng)城的知識還可以考慮通過超級鏈接提供相關(guān)的文獻資料和背景知識。因此， 概念圖是表示概念和概念之間相互關(guān)系的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。圖2 就是概念圖的一個實例，并清楚地闡述了概念圖的上述四個特征。從圖中還可以看出，概念圖的圖表結(jié)構(gòu)包括節(jié)點（又稱結(jié)點）、連線和連接詞三個部分。節(jié)點就是置于圓圈或方框中的概念。連線表示兩個概念之間的意義聯(lián)系，連接可以沒有方向，也可以單向或雙向。位于上層的概念通?？梢砸龊?/p>

4、幾個知識分支，不同知識領(lǐng)域或分支間概念的連線就是交叉連接（又稱橫向聯(lián)系），交叉連接常常形成方向性意義， 也是產(chǎn)生創(chuàng)造性思維的關(guān)鍵之處。連接詞是置于連線上的兩個概念之間形成命題的聯(lián)系詞。如“是”、“包括”、“表示”等。2概念圖的由來及理論依據(jù)概念圖最早是在20 世紀 60 年代由美國康奈兒大學(xué)諾瓦克（JosephD Novak）教授等人提出，但概念圖這一概念名詞的確定卻是在20 世紀 80 年代。20 世紀 60 年代初期；行為主義理論還在北美盛行，由于行為主義理論不能很好的解釋區(qū)別于低級動物的人是如何獲得知識的，奧蘇貝爾（DavidP Ausubel ）于 1962年第一次提出關(guān)于人的學(xué)習(xí)的認

5、知理論，并在第二年發(fā)表的有意義的言語學(xué)習(xí)心理學(xué)一書中對該理論作了精辟的論述。奧蘇貝爾認為，人的學(xué)習(xí)應(yīng)該是意義學(xué)習(xí)，影響學(xué)習(xí)的最主要因素是學(xué)習(xí)者已掌握的知識，當學(xué)習(xí)者有意義學(xué)習(xí)的乙向，并把所要學(xué)的新知識同原有的知識聯(lián)系起來時，意義學(xué)習(xí)便發(fā)生了。奧蘇貝爾甚至在其最有影響的著作教育心理學(xué)：一種認知觀（ 1968 年再版）的扉頁上寫道： “如果我不得不把教育心理學(xué)的所有內(nèi)容簡約成一條原理的話，我會說：影響學(xué)習(xí)的最重要的因素是學(xué)生已知的內(nèi)容。弄清了一點后，進行相應(yīng)的教學(xué)?！眾W蘇貝爾同時對概念的形成和同化進行了區(qū)分，認為意義學(xué)習(xí)的心理機制是同化，除了學(xué)齡前兒童，學(xué)生的學(xué)習(xí)都是通過概念同化習(xí)得新概念的。概念

6、的上位關(guān)系、下位關(guān)系和組合關(guān)系的層級排列最終形成了學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)。奧蘇貝爾的理論受到了社會的廣泛關(guān)注。但是， 如何知道學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些知識諾瓦克教授根據(jù)意義學(xué)習(xí)和概念同化理論開發(fā)了概念圖這樣一種新工具，并首先在研究兒童能夠理解諸如能量、細胞和進化等抽象概念的過程中進行了應(yīng)用。很快他們發(fā)現(xiàn)，該工具同樣可以用于教學(xué)設(shè)計和幫助學(xué)生進行有意義的學(xué)習(xí)，由此導(dǎo)致了對概念圖更深入的研究。后來的研究表明，現(xiàn)代的認知主義學(xué)習(xí)理論和建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論都非常好的支持概念圖教學(xué)的意義。令人驚奇的是，被譽為構(gòu)建21 世紀教育新模式的信息技術(shù)和腦科學(xué)，也為概念圖的正確性和無比廣闊的應(yīng)用前景提供了大量的事實說明。例如，現(xiàn)代

7、腦科學(xué)發(fā)現(xiàn)，人的大腦是有大約140 億個神經(jīng)元組成，每個神經(jīng)元都與其他的神經(jīng)元形成功能網(wǎng)絡(luò)。人類對大腦的認識已經(jīng)發(fā)展到泛腦網(wǎng)絡(luò)階段，泛腦網(wǎng)絡(luò)學(xué)說認為，人的大腦可從宏觀到微觀分為回路、神經(jīng)元群、神經(jīng)元及分子序列四級層次的網(wǎng)絡(luò)。人的學(xué)習(xí)、記憶和思維正是通過這樣一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來進行的。概念圖的結(jié)構(gòu)特征充分地符合了這一人腦的生理機制。3如何制作概念圖概念圖的制作沒有嚴格的程序規(guī)范，如果要學(xué)習(xí)制作一個好的概念圖，一般可以通過以下幾個步驟來實現(xiàn)：（ 1）選取一個熟悉的知識領(lǐng)域?qū)W習(xí)制作概念圖，非常重要的一點是從學(xué)習(xí)者熟悉的知識領(lǐng)域開始。既然概念圖的建構(gòu)必須依靠對上下文知識的運用，所以最好選取學(xué)習(xí)者試圖理解掌握

8、的一段課文、某個實驗活動、或者一個實際的問題。如此形成的背景知識有助于確定概念圖的層級結(jié)構(gòu)。（ 2）確定關(guān)鍵概念和概念等級一旦知識領(lǐng)域選定了，接下來便是確定關(guān)鍵概念，并把它們一一列出來。然后對這些關(guān)鍵概念進行排序，從最一般、最概括的概念到最特殊、最具體的概念依次排列。雖然這樣的排列是很粗糙的，但能幫助我們確立概念圖的結(jié)構(gòu)。3）初步擬定概念圖的縱向分層和橫向分支在這一步驟中，可以把所有的概念寫在活動的紙片上，然后把這些紙片按照概念的分層和分支在工作平臺（如黑板、卡紙）上進行排列，初步擬定概念圖的分布。利用活動紙片的好處就是允許學(xué)習(xí)者移動概念以修改概念圖的層級分布。當然，用計算機軟件制作概念圖更好

9、一些，因為它不僅能讓我們修改概念圖，還允許我們直接打印、制作一個精美的概念圖，或者以e-mail 的方式進行傳送和交流。（ 4）建立概念之間的連接，并在連線上用連接詞標明兩者之間的關(guān)系概念之間的聯(lián)系有時很復(fù)雜，但一般可以分為同一知識領(lǐng)域的連接和不同知識領(lǐng)域的連接。 特別是交叉連接是判斷一個概念圖好壞的重要標準之一。交叉連接是不同知識領(lǐng)域概念之間的相互關(guān)系。交叉連接需要學(xué)習(xí)者的橫向思維，也是發(fā)現(xiàn)和形成概念間新關(guān)系，產(chǎn)生新知識的重要一環(huán)，所以，從這一點來看，構(gòu)建概念圖也是一項極好的創(chuàng)造性工作。當然，任何概念之間都可以形成某種聯(lián)系，我們應(yīng)該選擇最有意義并適合于當前知識背景的交叉連接。（ 5）在以后的

10、學(xué)習(xí)中不斷修改和完善有了初步的概念圖以后，隨著學(xué)習(xí)的深入，學(xué)習(xí)者對原有知識的理解是會加深和改變的， 所以， 概念圖應(yīng)不斷的修改和完善。諾瓦克認為好的概念圖一般要修改三次以上，甚至更多，所以，計算機在這一點上具有優(yōu)勢。二、概念圖的研究現(xiàn)狀概念圖在國內(nèi)的研究不多見，從掌握的資料來看，港臺地區(qū)發(fā)展較快。例如臺灣，從 1997 年開始計算，以概念圖作為關(guān)鍵詞的博、碩士論文多達36 篇。在內(nèi)地，如果對概念圖的研究發(fā)展可以概括為介紹、引進、應(yīng)用和研究的話，那么現(xiàn)時還處于介紹、引進階段。國外從 20 世紀 60 年代提出概念圖到現(xiàn)在，相關(guān)的研究已經(jīng)比較豐富和成熟。如美國的科學(xué)教育研究雜志（Journal o

11、f Researchin Science Teaching ）在 1990 年 第四季度專門出版了一期“概念圖面面觀”( Perspectivesonconceptmapping )。在西方國家，概念圖是中小學(xué)教學(xué)中很常用的一個方法，有著很好的教學(xué)效果。隨著建構(gòu)主義理論的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的普及，概念圖的時代特征更為明顯，推廣概念圖已成為許多國家的教育改革策略之一。國外對概念圖的研究發(fā)展可以概括為以下幾個特征：1功能上的擴展，從評價工具到教學(xué)技能、教學(xué)策略概念圖最初的目的是為了測定學(xué)習(xí)者已有的知識，所以它是一種評價的工具。后來，人們發(fā)現(xiàn)作為工具的概念圖，在教學(xué)上的意義遠不止是評價原有知識和錯誤概念

12、，它同時也是學(xué)習(xí)的工具、創(chuàng)造的工具、合作的工具、超媒體設(shè)計的工具、課程和教學(xué)設(shè)計的工具。 概念圖蘊涵著如此豐富的教學(xué)功能，使很多研究者漸漸脫離了概念圖狹隘的工具觀，而把概念圖作為一種教學(xué)的技能和策略。研究發(fā)現(xiàn)，教學(xué)者和學(xué)習(xí)者如果掌握了制作概念圖的技能，就可以大大提高教和學(xué)的水平。概念圖同時也是一種學(xué)習(xí)的策略和元認知策略，能幫助學(xué)生進行有意義學(xué)習(xí)，提高反省認知，最終使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)。值得一提的是，在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論視野下，概念圖還是學(xué)生建構(gòu)知識不錯的腳手架( scaffold )。2范圍上的擴展，從中觀概念圖到微觀概念圖、宏觀概念圖概念圖的制作總是要選取一段包含諸多概念的知識內(nèi)容，為便于教學(xué)，所選

13、的知識點包含的概念數(shù)目一般不是很大。我們把這樣的概念圖稱為中觀概念圖。但隨著概念圖功能的擴展，如在課程設(shè)計中，一個概念圖所包含的概念數(shù)可以上百個，甚至更多，我們把這樣的概念圖稱為宏觀概念圖(macroconceptmaps)。在宏觀概念圖中，選取某個概念再次利用概念圖進行更詳細的表征和說明，這樣的概念圖我們稱之為微觀概念圖( microconceptmaps )。隨著電腦技術(shù)的發(fā)展，不但使概念圖的制作變得極為方便，而且還可以方便的為概念和命題提供超級鏈接，所以在電腦網(wǎng)絡(luò)上，微觀概念圖一般存在于超級鏈接的文本中。當然，超級鏈接可能更多的時候并不是以概念圖的形式出現(xiàn)，而是以超媒體(hypermed

14、ia )的形式為概念進行更多說明。3領(lǐng)域上的擴展，從科學(xué)學(xué)科到其他學(xué)科、社會應(yīng)用諾瓦克教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，最初把概念圖應(yīng)用于研究兒童科學(xué)知識的掌握，因為，科學(xué)知識相對具有抽象的概念內(nèi)涵、豐富的邏輯層次和嚴謹?shù)目茖W(xué)命題。但很快，概念圖的研究范圍便超出了科學(xué)的范圍而擴展到各個學(xué)科，甚至被社會上的方方面面所研究利用。如新產(chǎn)品的設(shè)計、市場的開發(fā)、管理問題的解決等等，只要一個復(fù)雜的問題需要被明確的表達或解決，概念圖是一個很好的方法。4技術(shù)上的擴展，從手工制作到電腦軟件、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概念圖可以手工制作，現(xiàn)在還可以利用電腦軟件進行編制。利用電腦軟件制作概念圖有許多優(yōu)點，如修改方便，界面漂亮，可以直接打印，可以網(wǎng)

15、上學(xué)習(xí)交流等。鑒于概念圖的巨大應(yīng)用前景，市場上可以編制概念圖的軟件多達十幾種，如（amp2 0、Inspiration 、 ActivityMap、 Mind Manager、 Mindman、 AxonIdeaProcessor5 0、 CoCoSystems Decision Explorer 等。網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使世界變成村落，使學(xué)習(xí)資源變得極為豐富，如何在浩渺的信息世界中有效的學(xué)習(xí)，知識高度濃縮和結(jié)構(gòu)化的概念圖也許能為網(wǎng)絡(luò)教育提供參考的模式（如概念圖導(dǎo)航模式）。在許多國家、利用互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢，可以在網(wǎng)上實行概念圖的師生交互學(xué)習(xí)和同伴合作學(xué)習(xí)，一般由網(wǎng)絡(luò)管理者（教師）提供知識內(nèi)容和有關(guān)背景知

16、識，要求各個網(wǎng)絡(luò)終端（學(xué)生）制作概念圖并遞交，制作過程中可以通過BBS進行網(wǎng)上討論和即時評論，以此促進學(xué)習(xí)者學(xué)會學(xué)習(xí)。如果說概念圖使知識由一維線性表征形式轉(zhuǎn)變?yōu)槎S平面表征形式的活，那么有了電腦網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的概念圖已經(jīng)把知識延伸為三維的立體網(wǎng)絡(luò)空間，這不能不說是知識呈現(xiàn)的一次革命。三、概念圖的教學(xué)含義1概念圖作為一種教與學(xué)的工具一般的研究者都把概念圖看作一種工具（tools ），諾瓦克就是用它來檢測兒童的原有知識和抽象概念，所以，它是一種評價工具。傳統(tǒng)的評價方法只能考查學(xué)習(xí)者的離散知識， 而概念圖卻可以檢測出學(xué)習(xí)者的知識結(jié)構(gòu)及對知識間相互關(guān)系的理解。如國際教學(xué)界正在研究討論一種新的“構(gòu)作概念圖”試

17、題，希望以此來彌補舊的評價模式的不足。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，概念圖不僅是評價的工具，也是課程和教學(xué)設(shè)計的工具，超媒體設(shè)計的工具，合作的工具，創(chuàng)造的工具，知識建構(gòu)的工具如在課程設(shè)計中，康奈爾大學(xué)的Ednondson 認為： “概念圖在將內(nèi)容圖式化過程中，是一種有效的工具。它能使各學(xué)科的內(nèi)容進行很好的銜接?！?概念圖作為一種教與學(xué)的技能概念圖作為一種教的技能，已經(jīng)被許多的教師掌握和應(yīng)用，并取得了很好的效果。同樣，概念圖也能以適當?shù)姆绞絺魇诮o幾乎所有的學(xué)生，成為學(xué)生學(xué)習(xí)的技能。3概念圖作為一種教與學(xué)的策略概念圖作為一種教的策略，國內(nèi)外的研究者都發(fā)現(xiàn)，概念圖能有效地改變學(xué)生的認知方式，大面積提高學(xué)生的學(xué)習(xí)

18、成績，切實地提高教師的教學(xué)效果，特別是在科學(xué)學(xué)科教學(xué)中，如生物教學(xué)中，效果十分顯著。概念圖作為一種學(xué)習(xí)的策略，能促進學(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)會學(xué)習(xí)。對學(xué)生來說，概念圖能促使他們整合新舊知識，建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)，濃縮知識結(jié)構(gòu)，從而使學(xué)生從整體上把握知識。概念圖還可以作為一種元認知策略，提高學(xué)生的自學(xué)能力，思維能力和自我反思能力。盡管概念圖的研究和應(yīng)用在國外已經(jīng)比較成熟和普及，但真正要求教師和學(xué)生必須掌握概念圖技能的還不多。最近（2000 年），諾瓦克在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)表文章認為：學(xué)校的教學(xué)變革總是太慢，概念圖在接下來的一、二十年中，才會有實質(zhì)性的進展，除非教育部門下決心把概念圖作為教學(xué)和評價的內(nèi)容要求教師和學(xué)生，否則只能寄希望于未來?？磥恚瑢Ω拍顖D的認識、研究和應(yīng)用還任重道遠。注釋： Joseph D Novak&D B Gowin（ 1984）：Learning Howto Learn NewYorkandCambridge， UK： Cambridge University PressJoseph D Novak（ 2000） ： The Theory Underlying Concept Mapsand To C