| 概念圖與化學教學策略的最優(yōu)化 |
| 李哉平1，成世鋼2 （1. 浙江省臺州市教育科學研究所，浙江 臺州 318000；2. 浙江省仙居縣教育局教研室，浙江 仙居 317300） 建構主義認為，學習是基于學習者的經(jīng)驗進行意義建構的過程。作為化學教師在課堂教學中如何通過教學設計來引導學生進行意義建構，概念圖不失為一種有力的工具。本文就是把概念圖應用到化學教學上的實踐總結。 一、概念圖的意義 （一）概念圖是用來組織與表征知識的結構示意圖 概念圖通常是將某一主題的有關概念，用連線將相關的概念和命題連接，連線上標明概念之間的意義關系，可用具體的知識說明概念，從而把所有的基本概念整合成一個有機整體的結構示意圖。圖1就是概念圖的一個實例。  圖1 “溶液”概念圖 概念、命題、連接和層級結構是概念圖的圖表特征。概念通常用專有名詞或符號進行標記；命題指概念間通過某連接詞而形成的意義關系；連接表示概念之間的相互作用；層級結構是概念的展現(xiàn)方式。某一概念還可通過超級鏈接提供相關的文獻資料和背景知識。概念圖結構包含節(jié)點、連線和連接詞三要素，節(jié)點就是置于圓圈或方框中（也可不置于其中）的概念；連線表示概念之間的聯(lián)系，可以無方向、單向或雙向，位于上層的概念可以引出多個知識分支（縱向聯(lián)系），不同知識領域或分支間概念的連線就是橫向聯(lián)系；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（或符號）。 （二）概念圖的依據(jù)是建構主義的學習理論 奧蘇貝爾認為，人的學習應該是意義學習，影響學習的最主要因素是學習者已有的知識經(jīng)驗，當學習者有意義學習的心向，并把所要學的新知識同原有的知識聯(lián)系起來時，意義學習便發(fā)生了。意義學習的心理機制是同化，除了學齡前兒童，學生的學習都是通過概念同化習得新概念的，概念的上位關系、下位關系和組合關系的層級排列最終形成了學生的認知結構。奧蘇貝爾的理論受到了社會的廣泛關注，諾瓦克（Joseph D．Novak）教授根據(jù)意義學習和概念同化理論開發(fā)了概念圖這樣一種新工具。“學會學習”理論把由概念組成的命題作為教學的根本內(nèi)容，概念圖方法正是以這一假設為理論基礎的。 由于傳統(tǒng)教學中過分注重教師主導和講授，許多學生總是機械單一地學習，而對自己做什么、為什么這樣做并不理解，結果是往往不能辨別和建構概念與命題框架，就只好死記硬背大量的化學原理與化學方程式。然而化學也是系統(tǒng)科學，其概念之間有著嚴密的邏輯關系，其中包括從一般到具體的序列關系及滲透的網(wǎng)狀關系。腦科學的泛腦網(wǎng)絡學說認為，人的學習、記憶和思維正是通過人的大腦，這樣一個并行分布、多層結構、廣泛聯(lián)系的神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)來進行的。概念圖的結構特征非常符合人腦的生理機制，概念圖把知識高度濃縮，將各種概念及其關系以類似于人腦對知識儲存的層級結構形式排列，概念與命題的框架賦予了學習過程（包括實驗過程）以意義，清晰地揭示了意義建構的實質(zhì)。教師的關鍵就是組織、引導學生如何科學合理地設立知識網(wǎng)絡的結點以及尋找各知識點之間的相互聯(lián)系。 （三）概念圖的類型與形狀 概念圖在課堂教學中可得到廣泛的應用，如元素及其化合物、有機物等知識，構成物質(zhì)的微粒、元素、化學鍵、電解質(zhì)、氧化還原反應等基本概念、基本理論都可編制成概念圖。概念圖的類型有單概念圖和多概念圖（又分章節(jié)圖和專題圖）。它們除了節(jié)點、連線和連接詞等要素外，不同的概念圖還可有其他特定的構成，但都有概念、命題、連接和層級結構的特征。至于概念圖的形狀，沒有定例，可根據(jù)需要制成層次狀、放射狀、框圖狀和羅列狀等。 二、概念圖學與教的過程 我們采用行動研究法來探究概念圖學與教策略的最優(yōu)化，努力將機械學習轉變?yōu)橛幸饬x的學習建構。概念圖學與教的過程可分為培訓、運用和評價三個環(huán)節(jié)。 （一）培訓步驟 1. 選定學習者熟悉的知識領域。因概念圖的建構必須依靠對上下文知識的運用，所以最好選取學習者試圖理解掌握的某個單元、某個實驗活動或者某個實際的問題。如此形成的背景知識有助于確定概念圖的層級結構。 2. 確定關鍵概念和概念等級。選定某一知識領域后，找出該主題的關鍵概念以及與之相關的其他概念，并一一列出。然后對這些概念進行排序，從最一般、最概括的概念到最特殊、最具體的概念依次排列。雖然這樣的排列是粗糙的，但能幫助我們確立概念圖的結構。 3. 初步擬定概念圖的分層和分支。把所有的概念寫在活動卡片上，移動卡片討論概念可能的連接，按照概念的縱向分層和橫向分支在工作平臺（如黑板）上排列卡片，初步擬定概念圖的分布。 4. 建立相關概念的連接。把每一對相關的概念用短線連接，并在連線上用適當?shù)倪B接詞標明兩者之間的關系。這樣同一領域及不同領域中的知識通過某一相關概念相連接，再經(jīng)過修改后各級概念及其關系清晰可見，每個人所繪的概念圖就基本確定了。 5. 反思完善概念圖。對各人繪制的概念圖初稿分組進行討論及補充，構建小組圖；然后全班再討論綜合成一個班概念圖。隨著學習的深入，學習者對原有知識的理解是會加深和改變的，所以要對概念圖不斷地修改和完善，使概念圖真正成為促進意義建構活動的有力工具。 （二）變式運用 學生在初步掌握概念圖的制作技能后，就可運用概念圖來進行學習。按由易到難，可讓學生繪制三種不同類型的概念圖。 1. 限定型概念圖。構圖前教師先給出一定數(shù)目且隨機排列的概念，要求學生必須使用這些術語來畫概念圖。 2. 引導型概念圖。給出一定數(shù)目的概念術語或符號后，要求學生從中選擇一部分來構圖。由于所給信息多于所選的信息，這就要求學生對所需概念的選擇要準確，必須對主概念有系統(tǒng)的認識。 3. 創(chuàng)造性概念圖。教師參照化學學科知識的特定范圍，給出一個核心概念，讓學生圍繞這一概念，聯(lián)想有關的知識、概念，創(chuàng)造性地構圖。讓學生在類比中聯(lián)想、頓悟，使思維不斷升華，從而產(chǎn)生創(chuàng)造的靈感，將零亂的知識穿成串、結成網(wǎng)，變成“集成電路”印在學生的腦海中，便于應用和創(chuàng)新。 學生通過分層次的反饋訓練和鞏固，得到了整體的相互聯(lián)系的結構化知識，內(nèi)化為他們的自身能力，且能較快地遷移到同類心智操作活動中去。通過各種變式練習，學生可以掌握概念圖的各種制作技巧，如①點—線—面制作法；②篩—排—聯(lián)制圖法；③激活—聯(lián)想法。 （三）圖式評價 學生對所作概念圖進行自評或互評，教師也提供概念圖進行評價。概念圖的評價應參照以下幾個方面進行。 1. 關鍵點。即指一個至少有三條線與其他概念相連接的節(jié)點。所制概念圖中正確的關鍵節(jié)點越多，說明這個學生理解力越強。 2. 連接?？梢哉f明從主概念中引出的屬概念或由屬概念導入的主概念，以及概念圖體系中不同分支之間的聯(lián)系，而這種聯(lián)系的揭示往往標志著學生的創(chuàng)造行為。 3. 命題。從連線上注解的連接詞，可說明概念間聯(lián)系的性質(zhì)和相關的程度以及條件。 4. 層次性。觀察所畫的概念圖是否有層級結構，以概念的抽象概括水平為依據(jù)。 5. 實例。由于概念圖不只是抽象的概念，還可用具體的事例豐富和加深學生對概念的認識。也可有針對性地選些實例及結合概念圖配置相關習題，讓學生應用所學的知識或舉出相應事例。從回答或舉例中可獲知學生對概念意義理解的清晰度和廣闊度。 傳統(tǒng)的評價方法只能考查學習者的離散知識，而概念圖卻能檢測出學習者的知識結構及對知識間相互關系的理解。對概念圖的量化評分不能簡單地把評分歸結為圖中概念連接數(shù)目的多少。我們正在嘗試“構造概念圖習題”，以凸顯概念圖制作的具體過程。 如果教師按上述模式進行教學，或者學生按上述思路對教學內(nèi)容進行概括，并能正確地反映概念之間的意義聯(lián)系，那么就是在進行有助于“學會學習”的教學活動，一個知識系統(tǒng)就會轉化為學生頭腦中的認知結構。每個人的認知水平不同，不同的人可能有不同的概念圖。概念圖應力求簡明形象。 三、概念圖具體的操作要領 （一）構圖過程中教師要注重科學方法的指導，幫助學生銜接知識與疏通思路 教師的任務不應是替學生找出各部分知識的現(xiàn)成結構，而是及時組織、引導學生對前面所學的知識進行歸納整理，讓學生通過自己的理解和加工建構出一個個可用的概念圖?，F(xiàn)以“氯氣”為例說明，①將氯氣與金屬、非金屬、化合物的反應“分割”成三個知識塊，有序布局；②連接氯氣與各種物質(zhì)反應的知識線，自然形成一個氯氣化學性質(zhì)的知識網(wǎng)；③補上氯氣的制法、氯化氫的制法及鹽酸性質(zhì)的知識網(wǎng)；④統(tǒng)觀全局，再現(xiàn)整體。即將縱向氯氣的性質(zhì)、制法與橫向氯化氫的性質(zhì)、制法結成知識網(wǎng)絡（如圖2）。圖2中12條帶箭頭的線構成了氯氣的知識網(wǎng)絡。以“氯氣”為中心向外輻射得到性質(zhì)，再延伸可得到用途；以“氯氣”為中心向內(nèi)收斂，可得到制法。把這張網(wǎng)有序地貯存在頭腦中，便形成氯氣、氯化氫以及鹽酸的性質(zhì)、制法、用途的思維通路。思考問題時，將問題納入網(wǎng)絡，便可迅速檢索出所需要的知識線。  圖2 “氯氣”概念圖 概念圖也是自學的腳手架，這種制圖預習的最終結果可形成一個正確的概念基點，學生從中能構造出更豐富的意義。要重視提高學生組織材料的水平，把新內(nèi)容組織起來并指導學生理解這個組織結構的方法，注意到學生是否把信息組織起來且已理解了所構造的意義。讓學生在教師的不斷激勵中學會聯(lián)想，使知識在頭腦中形成更多的神經(jīng)聯(lián)系。聯(lián)想不要拘于某一概念的內(nèi)容，還要了解這個概念所處的環(huán)境，使學生積極主動地從自己的認知結構中提取與新知識有機聯(lián)系的舊知識，又使新舊知識位置得到合理的分布，當提取一個概念時相關的一些知識也被激活了。 （二）逐步引導學生不斷修正和發(fā)展自己的知識結構，養(yǎng)成畫概念圖的習慣 我們鼓勵學生花時間和精力畫概念圖，有意識地培養(yǎng)學生課前自己嘗試著畫形成性概念圖，課后繪制總結性概念圖，或?qū)D式本身進行重新組合，潛移默化地啟發(fā)學生領悟蘊涵于學科之中的思想方法。通常在學習初期學生能聯(lián)想的內(nèi)容不多，經(jīng)過一段時間的訓練后聯(lián)想的知識會漸漸增多。這一階段教師要根據(jù)教學內(nèi)容和學生實際，盡量減少包辦代替，恰到好處地“點到為止”，多給學生提供練習組織的機會，留有一個思考的余地、想象的空間。學生每天在課堂上學習的知識是“單個的”，多個知識的加工也是“局部”的，到章節(jié)復習就要及時地把這些知識編織成較大的網(wǎng)絡結構。隨著學習的不斷深入，要把有關的概念及時地補充到概念圖中，從而形成新的連接。例如：有機物種類繁多，性質(zhì)各異，但各種物質(zhì)之間有很密切的聯(lián)系，根據(jù)各物質(zhì)之間的聯(lián)系建立知識主線，在知識主線的基礎上展開，建立概念圖，并且隨著所學知識的增多，主線增長，網(wǎng)絡擴大。每一章也建立一個小的知識主線及概念圖，把每一章中各物質(zhì)之間的關系聯(lián)系起來。在概念圖中加上各種物質(zhì)之間的合成條件，就是整個有機化學的主要內(nèi)容。 畫概念圖初期可能耗時較多，表面效率較低。學會制作概念圖，又給予強化而成習慣，學生就能自覺地運用，從而取得最大的學習效益。在適應了實施概念圖教學方法的一段時間后，學生學習效果將大大優(yōu)于傳統(tǒng)教學。 （三）創(chuàng)建學習共同體，倡導合作與對話，培養(yǎng)學生的團隊精神與批判性思維 繪制概念圖有利于學生思維的訓練與發(fā)展。同時在合作學習中，小組成員處在不同的教學情境中，各自對概念有著不同的理解，通過共建概念圖來進行合作協(xié)商，使各自的認識得到完善與拓展，使得小組成員共同理清知識線索，理解和表征問題，尋找解答辦法、得出方案。也可利用互聯(lián)網(wǎng)的技術優(yōu)勢，在網(wǎng)上實行針對概念圖的師生交互學習和同伴合作學習，一般由網(wǎng)絡管理者（教師）提供知識內(nèi)容和有關背景知識，要求各個網(wǎng)絡終端（學生）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，以此促進學習者學會學習。實施合作學習既能互相啟迪、完善認知結構，又能培養(yǎng)學生的團隊精神與批判性思維，并導致生動的課堂討論，這樣才能把學科的思想方法落到實處。在這種師生相互尊重的人際氛圍、和諧的認知過程中，情感與認知結合起來而產(chǎn)生了一種整體效應，導致學生積極參與教學活動。高質(zhì)量的內(nèi)化過程與良好的知識結構，使學生在解決問題的過程中可有效地提取和應用知識，使知識迅速向能力轉化。 （四）激發(fā)學生在形成性評價中建立概念圖，并將概念圖用于教學設計中 作為認知結構的一種鏡象，概念圖中概念的連接和位置的改變實際上是學生認知結構變化的反映。如交叉連接需要學習者的橫向思維，也是發(fā)現(xiàn)和形成概念間新關系，產(chǎn)生新知識的重要一環(huán)。我們通過對學生繪制概念圖的過程評價以及對學生最初和最終的概念圖加以比較，就可及時了解學生學習的進展和診斷學生的問題，激發(fā)學生努力把新的意義并入已有知識中，并反思自己的教學過程而改進教學方式。概念圖用于學生的自我評價時，學生在建構自己的概念圖中遇到了困難，就會清楚地聯(lián)想到自己的不足；概念圖的連接缺乏創(chuàng)造性，就說明學生的知識儲備不足，這樣就會激勵學生去努力彌補；學生把自己的跟同學或教師的概念圖進行比較和探討后，含糊不清的問題就變得明朗了，并能很快就找到解決方法。 概念圖也可用于課程規(guī)劃與教學設計如編寫教材、教師備課中。 概念圖是一種把概念和命題具體化的技巧，反映出學生搜索已有知識、把握知識特點、聯(lián)系和產(chǎn)出新知的能力。概念圖作為“學”的策略，能促進學生的意義學習、合作學習和創(chuàng)造性學習，最終使學生學會學習；作為“教”的策略，能有效地改變學生的認知方式，切實提高教學效果。如果教師掌握了制作概念圖的技能，就能大大提高教學藝術；也可用適當?shù)姆绞绞垢拍顖D成為學生學習的一種技能。 |
