概念图及其在初中化学教学中的应用摘要：概念图是一种促进学习与教学的有效工具，有着广泛的应用。

本文在简介概念图基本原理的基础上，着重介绍了在化学教学中概念图的制作方法及应用。

关键词：概念图化学教学应用一、什么是概念图概念图/概念地图（concept map）也被称为概念构图(concept mapping)或心智/思维地图（mind map）或心智/思维工具（mind map）【1】。

概念图是用来组织和表征知识的图示工具。

它是一种用节点代表概念，连线表示概念间关系的图示法。

概念图包括概念/节点(concepts) 、命题(propositions)、交叉连接(cross - links) 和层级结构(hierarchical frame-works)四个基本要素。

概念是指感知到的同类事物的共同属性,用符号表示；命题是两个概念之间通过某个连接词而形成的意义关系；交叉连接表示两个概念之间存在某种关系；层级结构是概念的呈现方式：在同一知识领域内，概念按其概括性水平分布，概括性强的一般概念位于概念图的最上层，其从属概念依次向下排列，具体事例一般位于最下层。

在不同知识领域的概念也可以通过超链接相联系，提供背景资料等。

概念图就是这样一种以科学命题的形式显示概念之间的意义联系,并用具体事例加以说明,从而把所有的基本概念有机地联系起来的空间网络结构图。

概念图通常将概念或命题置于方框或圆圈中，用它们之间的连线表示交叉连接，以形成关于某一主题的网络结构【2】。

这样，可以形象地表征学习者的知识结构和对该主题的理解。

二、概念图的由来及理论基础（一）概念图的由来概念图最早是在20世纪70年代由美国康奈尔大学的诺瓦克（Joseph D. Novak ）和古温（Bob Gowin）等人提出的，他们在((学会学习》一书中，使用图形组织结构，称之为“概念地图”。

[3]诺瓦克教授提出了概念图的绘制技巧并将这种技巧应用在科学教学上，做为一种增进理解的教学技术。

目前，概念图已被广泛地应用于发达国家的课堂教学和评价中【4】。

（二）概念图的理论基础1.有意义的学习概念图的主要理论依据是建构主义的学习理论，尤其是奥苏伯尔（David Ausubel）的同化理论（assimilation theory）。

诺瓦克在其著作《学会学习/习得学习》（Learning to Learn）中指出：“有意义的学习，涉及将新概念与命题同化于既有的认知结构中。

”奥苏贝尔根据学习内容与学习者认知结构中已有知识经验的关系,将学习分为机械学习和有意义学习。

他认为有意义学习指符号所代表的新知识与学习者认知结构中已有的适当概念建立非人为的、实质性联系的过程【5】。

非人为的，是指新知识与认知结构中有关概念的联系不是任意的，而是建立在合乎逻辑的基础上。

实质性联系，是指非字面上的联系，即新知识与认知结构中的有关观念用的表达词语可能不同，但二者是等值的。

如“质量守恒定律”与“化学反应体系的总质量不变”。

学习者的已有知识经验是影响学习的最主要因素。

意义学习的心理机制是同化，学生通过概念同化习得新概念，概念间的层级结构形成学生的认知结构。

有意义的学习需要具备三个条件：第一，学生要具有有意义学习的意向,即把新知识与认知结构中原有的适当观念关联起来的意向；第二，学习材料本身必须具备逻辑意义；第三，学习者的认知结构中必须有同化新知识的原有的适当观念【6】。

2.有关人类记忆的研究在记忆过程中，大脑不是被动记忆，而是主动加工信息。

神经科学的研究已经证实，在通过改变脑结构而建立心理结构的过程中，经验起重要作用。

认知心理学中的讯息处理学习论指出，人类对讯息处理的心理历程如下图所示：人类对讯息处理的心理历程示意图【6】其中，感官收录（sensory register）指个体凭视、听、嗅、味等感觉器官感应到外界刺激时所引起的短暂（在三秒以下）记忆。

短时记忆（short-term memory）指感官收录后再经注意而在时间上延续到20秒以内的记忆。

运作记忆（working memory）是指个体对讯息性质的深一层认识与理解。

理解之后刻意予以保留，是将之转换为长期记忆的主要原因。

长期记忆（long-term memory）是指保持讯息长期不忘的永久记忆。

贮存在长期记忆中的讯息又可分为情节记忆（episodic memory）即有关生活情节的实况记忆和语意记忆（semantic memory）即有关语文所表达之意义的记忆。

语意记忆也就是个人所学得的知识【7】。

各个记忆系统是相互关联的,其间的信息是双向流通的,其中短时记忆和工作记忆对于信息进入长时记忆极为重要,进入工作记忆的信息需要经过组织和加工而后才能进入长时记忆与先前知识进行整合。

工作记忆的加工空间有限,每次只能容纳5-9个心理单元。

这意味着工作记忆的加工空间只能容纳2-3个概念以及他们之间的交叉关联。

在一个相关的例子中,如果给学习者10-12个熟悉但不相关的单词,要求他们在很短的时间里进行回忆,多数人只能回忆5-9个。

如果学习者对这些单词不熟悉,比如说这些单词是一些技术术语并且是第一次见到,那么他们也许只能回忆起2-3个来,但如果这些单词是表达月份的,这是学习者熟悉的并且能够和先前知识联系起来那么他或许会轻松地回忆起12个或者更多。

这说明，学习者的已有知识结构对新知识的记忆有着重要的影响【8】。

脑科学的泛脑网络学说认为，人的学习、记忆和思维正是通过人的大脑，这样一个并行分布、多层结构、广泛联系的神经网络系统来进行的。

概念图的结构特征非常符合人脑的生理机制，概念图把知识高度浓缩，将各种概念及其关系以类似于人脑对知识储存的层级结构形式排列，概念与命题的框架赋予了学习过程以意义，清晰地揭示了意义建构的实质【9】。

3.有关知识本质的研究《教育大词典》中对知识的定义是：“对事物属性与联系的认识。

表现为对事物的知觉、表象、概念、法则等心理形式。

”根据皮亚杰的思想和当代信息加工心理学的观点，皮连生所著的《教育心理学》中，知识被定义为“主体与其环境相互作用而获得的信息及其组织，储存于个体内即为个体的知识，储存于个体外即为人类的知识。

”“知识的本质是信息在人脑中的表征。

”当代认知心理学通常将知识划分为两大类：陈述性知识与程序性知识。

诺瓦克认为：有关知识的这种分类并不利于对认知发展的清晰理解，反而使人在这一问题上模糊不清，造成学生知与行的脱节。

学生在学习中遇到的一个主要困难，就是当他们掌握程序性知识时，并没有用概念和命题框架去指导自己的行动。

概念和命题的数目是相对有限的，而它们构成的知识是无限的。

正是概念与命题的框架赋予了学习过程，（包括实验过程）以意义。

概念地图作为一种元认知工具，超越了有关陈述性知识与程序性知识的分类，努力将传统教学所导致的机械学习转变为有意义的学习建构【10】。

三、概念图的制作（一）通常概念图的制作可按以下几步进行：1.罗列出某一知识领域中的所有概念，包括相关概念。

2.在所有罗列出的概念中，找出其中的关键概念，也可将与其他概念联系最广的概念视为关键概念。

3.以关键概念为中心，分析确定其他概念与关键概念的关系。

一般先按概念的概括性大小将其分层排列，把概括性最广、最一般的概念放在顶层,依次向下,概括性较低的位于较低层次,最具体的概念位于最底层，再具体确定各概念间的关系。

4.在相关概念间连线，注明关系。

把每一对相关的概念用连线联结,并在线上标明二者的关系。

对于某一概念在此知识领域外的相关知识或背景，可以用超链接的方式呈现。

5.完善与反思。

对已建好的概念图要在整体上予以反思,且随着进一步的学习,要随时重新考虑所绘制的概念图,以不断地修正,充实和发展自己的知识结构,以使概念图真正成为促进意义建构活动的有力工具。

（二）根据化学知识的特点，对化学概念图的制作方法可做一些改进：1.放在圆圈或方框中的概念既可用文字表达也可以用化学符号表示，或同时使用化学符号和文字表示；2.连接语既可用文字表达又可用化学公式表达，或同时使用两种表达方法；3.例子从仅限于概念的具体例子扩展到还可以是概念的应用特点或概念的应用规律说明，例子的表达方式从原来只能用名词表示概念的特例扩展为可以用化学原理、化学公式表示【11】。

（三）示例四、概念图在化学教学中的应用如上所述,概念图是一种表征、检查、修正、完善知识的认知工具,它把知识高度浓缩,将各种概念及其关系以类似于脑对知识储存的层级结构形式排列,清晰地揭示了意议建构的实质。

化学是一门自然科学，包含大量的科学概念。

在化学教学中,科学概念之间有着严密的逻辑关系,其中包括从一般到具体的序列关系及渗透的网状关系。

概念图对化学教学有着尤为重要的作用和意义。

（一）课程与教学设计的有效工具在课程与教学规划设计(如编写教材、教师备课等) 中,概念图被广泛应用。

它们以简明扼要的形式把要教的主要概念和原理表示出来,其层级组织结构提供了多种教材呈现顺序。

意义学习的基本特点就是新知识同学习者已有的概念命题框架的整合,从较一般、较概括的概念到较具体的知识的教学通常能帮助和促进意义学习。

因此,在进行课程设计时,要建立宏观的整体概念图,把要在整个课程中呈现的主要理念放进去,还要有小概念图显示某一具体教学环节的知识结构,从大概念图的某一节点超链接到小概念图(课程计划、学年计划、学期计划、章节或单元计划、课时计划) 。

我们知道,在化学学习中,许多学生往往因为不能较好地辨别和建构概念和命题框架,就只好死记硬背大量的事实与原理。

若用概念图来设计课程与教学中的某一具体话题,就能帮助学生顺利地进行概念“移植”。

Novak在1985年、1991 年及1998 年多项研究中证明,如果教师能把概念图用于教学设计,并在课堂中用作教学策略,而且也要求学生在学习过程中去建立概念图,学生就能成功地把握科学意义,也能成功地对自己的学习进行控制【12】。

（二）促进合作学习与培养问题解决能力制作概念图，需要学习者理清已有和新学的各种概念，以及不同概念之间的相互关系。

这些会促进学习者抽象和逻辑等思维的发展，也就是促进其高级思维的发展。

因为它实际上为这一高级思维搭建了一个“脚手架”,帮助学生:整理资料→整合知识→形成某主题的已有知识图→在已有知识结构中嵌入新概念→在长时记忆系统中固定学习内容→修正与完善【13】。

多项研究表明,在合作学习中,由小组成员共同创建的概念图往往更适用于多种情境。

在各种教学情境下,小组成员对概念有着不同的理解,通过共建概念图,来进行协商,培养了批判性思维技能,使各自的认识得到完善与扩展。

概念图在小组合作解决问题时,可帮助小组屡清知识线索、理解和表征问题、寻找解答办法最后提出解决方案。

（三）学与教的评价工具诺瓦克认为评价应该帮助学生认识到他们自己所具有的理解周围事物或客观经验的巨大潜能。