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概念图托高中生物教学中的应用研究中文摘要 概念图在高中生物教学中的应用研究 中文摘要 随着知识更新速度的加快，应用“概念图”方式进行高中生物教学将是一种发展 趋势。概念图所具有的优势与其在国内高中生物学教学中的弱势之间所形成的矛盾， 让本人觉得开展概念图在高中生物教学中的应用研究具有理论价值和实践指导意义。 本课题在介绍国内外概念图研究的现状上，分析了概念图的定义、功能及其意义， 并从生物新课程理念、建构主义学习理论、认知主义学习理论、脑科学等方面分析探 讨了其相应的理论基础。结合笔者的教学实践，在分析高中生物的学科特点及学生的 学习特点基础上，选择了三个方面，系统地研究了概念图在高中生物教学中的应用策 略，包括概念图应用于教学设计上的“教师自我调控策略 ，应用于学生学习活动中 的“实验探究策略 、“研究性学习策略 、“合作学习策略 和“自主学习策略以及 应用于评价活动中的“教学评价策略 。研究表明，概念图能帮助学生更深入地理解 生物学知识，进一步提高生物科学素养，并在探究能力、学习能力和解决问题能力等 方面有更好的发展，在责任感、合作精神和创新意识等方面得到更快地提高。 关键词：概念图生物教学应用研究 作者：金燕 指导老师：周俊 a b s w a c t r e s e a r c ho nt e a c h i n gs e n i o rb i o l o g yb ya p p l y i n gc o n c e p tm 印 r e s e a r c ho n t e a c h i n gs e n i o rbi o l o g y b ya p p l y i n gc o n c e p tm a p a bs t r a c t w i t ht h ea c c e l e r a t i o no fk n o w l e d g eu p d a t e ，i ti sa d e v e l o p i n gt e n d e n c yt ot e a c hs e n i o r b i o l o g yb ya p p l y i n g c o n c e p tm a p t h ec o n t r a d i c t i o nb e t w e e n t h ea d v a n t a g e so f c o n c e p t m a p a n dt h ed i s a d v a n t a g e so ft h es e n i o rb i o l o g yt e a c h i n gb ya p p l y i n gi th o m em a k e sm e d e t e r m i n et h a ti th a st h e o r e t i c a lv a l u e sa n dp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e st oa p p l y c o n c e p tm a p t os e n i o rb i o l o g yt e a c h i n g i nt h ea r t i c l e ，f i r s t l ya n a l y s et h ed e f i n i t i o n , f u n c t i o na n ds i g n i f i c a n c eo f “c o n c e p t m a p ”a c c o r d i n gt o t h ec u r r e n ts i t u a t i o no fi t h o m ea n da b r o a d s e c o n d l y a n a l y s ea n d d i s c u s st h er e l a t e db a s eo ft h e o r yo nt h en e wc u r r i c u l u mi d e a so fb i o l o g y , t h et h e o r yo f c o n s t r u c t i v i s tl e a r n i n g ，c o g n i t i v el e a r n i n ga n db r a i ns c i e n c e t h e n ，c o m b i n e dw i t ht h e c h a r a c t e r i s t i c so fs e n i o rb i o l o g ya n db a s e do nt h ep r a t i c eo fs t u d e n t s l e a r n i n g ，c h o o s e t h r e ea s p e c t st oe x p l o r et h ea p p l i c a t i o ns t r a t e g i e so ft h et e a c h i n ga n dl e a r n i n go fa p p l y i n g c o n c e p tm a p i n c l u d i n g t h es t r a t e g yo ft e a c h e r s s e l f - c o n t r o l b ya p p l y i n g c o n c e p t m a p ”t ot e a c h i n gd e s i g n ， t h es t r a t e g yo fe x p e r i m e n ta n de x p l o r a t i o n ， t h es t r a t e g yo f r e s e a r c hl e a r n i n g ， t h es t r a t e g yo fc o o p e r a t i n gl e a r n i n g ，t h es t r a t e g yo fs t u d y i n g i n d e p e n d e n t l f b ya p p l y i n gi t t oa c t i v i e so fs t u d e n t s l e a r n i n g ，a n d “t h es t r a t e g yo f t e a c h i n ge v a l u a t i o n b ya p p l y i n g i tt ot h ea c t i v i t i e so fe v a l u a t i o n s t u d ys h o w st h a t a s s i s t a n to f “c o n c e p tm a p ”，s t u d e n t sc o u l dh a v ed e e p e ru n d e r s t a n d i n go fb i o l o g i c a l t e c h n o l o g y , a n df u r t h e ri m p r o v e m e n ti nt h es e n s eo fb i o l o g yf u r t h e rm o r e ，t h e yc o u l da l s o m a k eb e r e rp r o g r e s si nc a p a b i l i t yo fe x p l o r a t i o n , s t u d y , a n dp r o b l e m - s o l v i n g ，a sw e l la s f a s te n h a n c e m e n to fl i a b i l i t y t e a ms p i r i ta n di n n o v a t i o n , e t c t e a c h i n gs e n i o rb i o l o g ya p p l i c a t i o na n dr e s e a r c h w r i t t e n b y j i ny a h s u p e r v i s e db y g h o uj u n 概念图在商中生物教学中的应用研究 第一章概论 第一章概论 1 1 概念图研究的背景 2 l 世纪，知识更新速度越来越快，学生能否学会学习将对自身未来的发展产生 深刻的影响。教师有责任指导学生学会学习，即让学生学会获取自己所需要的知识， 掌握获取知识的工具，学会根据需要去处理各种信息及其相互关系。应用“概念图 的方式进行高中生物教学，可以说是一种比较理想的方法。借助这种方法，能帮助学 生更深入地理解生物学知识，进一步提高生物科学素养，并在探究能力、学习能力和 解决问题能力方面有更好的发展，在责任感、合作精神和创新意识等方面得到更快地 提高。本课题立题基于以下的相关背景： 1 1 1 社会发展的需求 国外从2 0 世纪6 0 年代提出概念图到现在，相关的研究比较丰富，理论也比较成 熟。如美国的科学教育研究杂志( j o u r n a lo fr e s e a r c hi ns c i e n c et e a c h i n g ) 在1 9 9 0 年第四季度专门出版了一期“概念图面面观”( p e r s p e c t i v e so nc o n c e p tm a p p i n g ) 。在 西方国家，概念图是中小学教学中很常见的一个方法，有着很好的教学效果。随着网 络学习的普及，概念图的时代特征更为明显，推广概念图已经成为许多国家的教育改 革策略之一。 在我国，概念图的研究也是方兴未艾，并呈现逐年提升的趋势。但，其中与生物 教育教学有关的所占比例偏少。例如，初中生物教科书上没有出现概念图，高中必修 三大模块中，虽说每一模块中每个章节的小结中都有一题是有关概念图的，但概念图 类型单一。另据调查，在苏州地区将概念图应用到高中生物学科教学中的也很少。可 见，关于“概念图的应用研究存在着地区的差异性、学校的差异性和学科的差异性。 以“概念图为关键词，查阅国内相关文章，较多的只是简单介绍概念图的含义、 某项功能、某个学科中的单一简单应用、简单教学设计及实验研究；查询硕士论文、 博士论文，发现只有少数几篇是关于概念图与生物教学相结合的；查询某些教学论、 学习论、教育学、认知心理学书籍等也只是在某些章节理论性地简略提及。总之，关 第一章概论 概念图在高中生物教学中的应用研究 于概念图在生物学科教学中的研究呈现如下不足： ( 1 ) 应用“概念图”进行生物教学的理论综述缺乏系统性； ( 2 ) 概念图在生物学科教学中的应用研究起步晚、数量少，不够深入。 1 1 2 教师和学生成长的需求 在我国，自1 9 7 8 年起，生物课程历经多次改革，对生物教师提出了更高的要求。 教师的生物教学理念要提升，不但要面向全体学生，还要重视探究性学习，重视生物 学与生活、社会的联系，以促进学生的发展。教学内容要层层递进，化繁为简，螺旋 上升。教学方法要更加灵活，教师要善于创设教学情境，让学生多画、多说、多做， 还要充分利用多媒体及网络手段，以激发学生持久的学习动力。当前，生物教师所面 对的困难是，整个高中阶段生物课程课时紧、知识点多、教学任务重。因此，生物教 师必须研究类似这样的问题：如何利用好每节课的时间进行r 常教与学及其评价? 如 何在知识学习的基础上开展探究学习、合作学习、自主学习? 如何组织好实验? 如何 组织好新课学习与复习等。 对于高中学生而言，除了要达到课程目标所要求的知识、能力与情感态度价值观 三维目标之外，还面临选科的问题。如果进入非生物选修班，高二的下半学期3 月将 进行学业水平测试，即对必修一分子与细胞、必修二遗传与进化、必修三稳 态与环境这三个模块的内容进行测试。测试成绩分成4 个等级a ：9 0 分1 0 0 分， b ：7 5 分8 9 分，c ：6 0 分7 4 分，d ：5 9 分及其以下。学生在校学习期间可报考 两次。若等级为d ，第二年还有一次补考机会，否则无法参加高考；若考试等级为a ， 则计1 分加入高考总分。如果进入生物选修班，则除了以上3 大模块外，另有2 个模 块生物技术实践和现代生物科技专题需要学习。所以，对所有学生来说，课 时都是紧张的，学习任务都是不轻的。想要在短时间内掌握好生物学科，利用概念图 不失为一个很好的学习方法。 1 2 概念图研究的现状 1 2 1 国内的研究现状 我国对概念图的引进和研究较晚，前期主要以港台地区研究较多。自1 9 9 9 年后， 研究已逐步增多，逐渐成为了国内研究的一个焦点。但概念图在中小学教学中仍是个 2 概念图在高中生物教学中的应用研究 第一章概论 新生事物。而目前，我国教育一线的师生对概念图的认知率还很低，教学研究成果也 不成熟。与国外相比，仍存在一定的差距。 同时，国内很大一部分研究者还把概念图作为一种工具来运用，而把其作为一种 策略进行教学设计等方面的研究还很少。概念图与生物学相结合的文章也偏少，在生 物学科中的应用研究起步晚，深度不够。概念图的理论综述也只有在少数书籍中简单 提及，并且缺乏系统性。 1 2 2 国外的研究现状 概念图是由美国康奈尔大学教育系的诺瓦克( j o s e p hd n o v a k ) 教授在上世纪 6 0 年代提出来的。当时，诺瓦克教授是把概念图作为一种科学的教学策略，并通过 在教学活动中运用概念图来帮助老师和学生提高教学质量。而概念图这一名词的确定 是在2 0 世纪8 0 年代。国外的研究主要集中于概念图作为批判思维的工具、协作工具、 评价工具以及概念图理论基础等方面，并且在实际中得到了广泛的应用，特别是概念 图在教育实践研究中取得了显著的成效。 ( 1 ) 概念图的功能由最初的评价工具发展到教学技能、教学策略 2 0 世纪8 0 年代以来，研究主要集中在把概念图作为一种教学技能、教学策略。 2 0 世纪8 0 年代中后期的研究怀疑概念图对学习效果的影响，但是进入9 0 年代以后 的研究，大量的研究充分地证实了概念图的效果，更多的研究转向了概念图的应用领 域，并且在概念图研究的新领域也不断得出积极的结果。作为工具的概念图，已经远 远地超出了它最初所扮演的评价工具的角色，研究者发现，它不但是教与学的工具、 技能、策略，还是创造的工具、多媒体设计的工具、课程编制与教学设计的工具。 ( 2 ) 概念图的研究领域由科学学科领域扩展到其他学科和领域 n o v a k 在进行a t 课程的过程中开发出的概念图，主要应用于研究儿童对科学 知识的掌握情况，这是由科学知识的特点决定的。科学知识具有深刻的概念内涵、丰 富的逻辑层次和严谨的科学命题，所以，概念图在科学中应用广泛。早期的研究主要 集中在生物、物理和化学学科上，之后被广泛应用到其他学科。2 0 世纪7 0 年代后期 和8 0 年代的研究中，概念图已经应用到生物、物理、化学、文学、阅读、生态学、 计算机辅助教学、地球科学、数学等领域。近几年又扩展到兽医、临床医学、成人教 育、教师职前培训、新产品的设计、市场的开发等方面。 3 第一章概论概念图在高中生物教学中的应用研究 ( 3 ) 图示开发技术日新月异，从手工绘制到使用电脑软件和网络技术 早期的概念图主要依靠手工绘制，随着计算机及其技术的普及，可以使用计算机 软件进行编制，现在已经开发出了许多计算机绘制概念图软件，最著名的是i n s p i r a t i o n ( 灵感) 软件，该软件的基本功能有：( 1 ) 绘制图表；( 2 ) 快速捕捉灵感；( 3 ) 移动 符号；( 4 ) 添加相关观点；( 5 ) 改变符号框图；( 6 ) 绘制连接；( 7 ) 添加相关文章； ( 8 ) 格式化文本符号；( 9 ) 图表和概念要点之间的转换；( 1 0 ) 导入和插入图形。除 了i n s p i r a t i o n 以外，还有其他软件，主要有：a c t i v i t ym a p 、m i n dm a n a g e r 、m i n d m a n 、 a x o n 、i d e ap r o c e s s o r 5 0 、c o c os y s t e m s 、d e c i s i o ne x p l o r e r 等。 随着网络的迅猛发展，概念图的编制也与网络相结合。学生与教师、学生与学生、 教师与教师之间可以通过网络实现概念图的交互学习和同伴学习。一般由网络管理者 ( 教师) 提供知识内容和相关的背景，要求各个网络终端( 学生) 制作概念图并递交， 制作过程中可通过b b s 进行网上讨论和即时评论，以此促进学习者学习。 ( 4 ) 从个人编制到合作编制概念图，体现合作化学习特点 最初的概念图是由个人独立编制完成，并作为一种评价个人知识结构的工具。随 着研究的不断深入，人们越来越强调合作完成概念图，使之成为更有效的学习工具和 教学工具。o k e b u k o l a & p e t e r a k i n s o l a ( 1 9 9 2 ) 在高二年级学生的生物学科学习活动中 分别实施“单独进行概念图教学 、“合作概念图教学”和“讲解、示范教学 ，研究 发现，合作学习概念图组的成绩明显高于另外两组。r o t h ( 1 9 9 4 ) 通过对5 6 个学习 高中物理的学生的研究发现，合作概念图可以更好地帮助学生理解概念以及概念之间 的联系，并且强调了合作概念图作为一种学习工具的益处。o s i s i o m a ，u z o a m a k ai r e n e n g o z i ( 1 9 9 7 ) 通过对尼日利亚a n a m b r a 州n o e w i 郊区的三个学校采用包含三个互动 组的非等控制组的准实验设计的研究发现，合作概念图策略明显地促进了女生的科学 概念的成绩，从而认为合作概念图是一种可以有效地修正科学成绩性别不平衡的策 略。c h i u ，c h i u n 删u ie ta 1 ( 2 0 0 0 ) 研究了在职和职前教师使用网络合作概念图的 群组互动过程以及这些群组互动过程对于群组概念图表现的影响。结果表明，群组概 念图与群组互动，尤其是复杂的群组互动的数量有密切的关系。d es i m o n e ，c h i r s t i n a e ta 1 ( 2 0 0 1 ) 研究了学生合作学习、概念图以及电子技术相互结合的作用，结果发 现概念图与合作学习互为补充。 4 概念图在高中生物教学中的应用研究第一章概论 概念图的研究在国外已经比较成熟和普及，但还没有真正地要求教师和学生必须 掌握概念图技术。为此，n o v a k 在网上发表文章，“希望到2 0 6 1 年，国家能把概念图 作为教师的教与学生的学的基本技能进行测试【1 1 。 1 3 概念图研究的意义 1 3 1 理论意义 ( 1 ) 尝试整合多种理论( 教育学、心理学、新课程理念、多种学习理论以及脑 科学等) ，综合阐述高中生物教学中应用概念图的理论，促进不同理论视野的交叉与 融合，丰富认识。 ( 2 ) 为生物教师提供一种可借鉴的概念图的建设模式，推广研究成果，提升生 物教学整体水平。 1 3 2 实践意义 ( 1 ) 通过分析概念图的各要素，结合在教学设计、教学过程、教学评价等方面 对概念图的应用，形成一套具有可行性的操作方法，有效地指导自己及周边地区生物 教师的教学实践。 ( 2 ) 通过示范概念图的建设，引导学生学会运用概念图，改变学习方式，主动 学习。 1 4 概念图研究的方法 1 4 1 文献调查法 利用图书馆、网络等手段查阅、收集国内外有关“概念图 、“生物”的教学理论 和成果，生物新课程、建构主义、认知主义、脑科学等与概念图相关的理论，包括期 刊、专著、电子文献等，并经过整理，了解概念图及其相关理论相吻合的地方，用于 本研究的进行。 1 4 2 问卷调查法 从多学科的理论基础出发，结合自己已有的文献，制定量表和问卷的项目框架， 对实验班和对照班学生进行实验前期、实验后期的问卷调查，用以分析学生的变化。 i l l 吴晓郁概念图及其应用h t t p ：w w w e l a b o r g c n w o r l d w i d e a s s e s s m e n t j a s s e s s m e n t0 2 h u n 5 第一章概论概念图在高中生物教学中的应用研究 1 4 3 实验法 选取研究者所教的高一年级、高二年级各两个平行班，通过各个年级设置对照班、 实验班，从教师运用概念图教学和学生以画概念图为学习方法两个方面进行实验，用 平衡法控制无关变量，即在实验班，教师用概念图教，学生以画概念图学，在对照班， 教师和学生都以常规方法进行教与学。 6 概念图柏：高中生物教学中的应用研究第二章概念图在教学中的功能j 意义 第二章概念图在教学中的功能与意义 2 1 概念图的定义 概念图最初来源于2 0 世纪6 0 年代，由美国康奈儿大学诺阿克( j o s e p hd n o v a k ) 和古温( b o bg o w i n ) 等人提出。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”【l 】。1 9 8 4 年，诺阿克( j o s e p hd n o v a k ) 将概念图表述为：“概 念图就是用来组织与表征知识的工具，是一种以科学命题的形式显示了概念之间的意 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。它通常是将有关某一主题不同级别的概念或命题置于方框或圆圈中，再以各 种连线将相关的概念和命题连接，这样就形成了关于该主题的概念或命题网络，以此 形象化的方式表征学习者的知识结构以及对某一主题的理解 【2 】。在后来的发展中， 学者们又提出了诸多自己的见解。如“概念图是一种用节点代表概念、连线表示概念 间关系的图示法”【3 1 。 2 2 概念图的组成元素 “概念、命题、交叉连接和层级结构是概念图的四个基本组成元素。概念是感 知到的事物的规则属性，通常用专有名词或符号进行标记；命题是对事物现象、结构 和规则的陈述，在概念图中，命题是两个概念之间通过某个连接词而形成的意义关系； 交叉连接表示不同知识领域之间的相互关系；层级结构是概念的展现方式”【4 】，既指 同一层面中的层级结构，即由一个核心概念位于最上层，从属概念放在其下，而具体 的事例列于最下层；又指不同层面的层级结构，即不同知识领域的概念图可通过某一 核心概念相连接，并以超链接提供相关的文献资料和背景知识。 “概念图的图表结构包括节点、连线和连接词三个部分 【5 1 。节点就是概念。连 1 1 l 荚l i n d ac a m p b e l l b r u c ec a m p b e l ld e ed i c k i n s o n 著王成全译多元智能教与学的策略【m 】中国轻工业出版 社2 0 0 1 , 9 ：1 6 9 1 2 1 裴新宁概念图及其神：理科教学中的应用伞球教育展望2 0 0 1 ，8 ：4 8 1 3 l 吴晓郁概念幽及其应用h t t p w w w e l a b o 唱c n w o r i d w i d e a s s e s s m e n t a s s e s s m e n t0 2 h t m 1 4 l 同1 2 j 1 5 j 刘红概念图在高中生物教学中的应用研究【d 】( 硕士论文) 西南师范大学。2 0 0 4 7 第一二章概念图在教学中的功能与意义概念图在高中生物教学中的应用研究 线就是两个概念之间的意义联系，连线的方向可任意的。位于上层的概念通常可以引 出从属的不同概念，不同知识或从属的概念的连线就是交叉连接，交叉连接常常形成 方向性意义，也是产生灵感创造的关键之处。连接词是位于两个概念之间的连线上的 关键词。如“是 、“有 、“表示等。 2 3 概念图在教学中的普遍功能 2 3 1 概念图可作为教的工具 利用概念图，可以有效地改进教师自己的学习方法，并将其顺利地迁移到教的过 程中，使教学内容和结构更加清晰。 2 3 2 概念图可作为学的工具 概念图有助于学生将所学的知识系统化。它能用来展示学生的原有知识以及在此 基础上构建的新知识；能用于笔记或者辅助学习，学生在绘制概念图的过程中，能了 解自己对知识的理解程度，从而为监控自己的学习提供反馈，进而反思不足，明确下 阶段的学习需求。在这样的过程中，概念图如同脚手架，为学生的学习提供有力的支持。 2 3 3 概念图可作为评价的工具 传统的测验方法一般仅能考察学生对局部知识的理解和掌握程度，而对局部知识 和局部知识之间联系，局部知识和整体知识之间的联系，都不能很好地进行检测。概 念图正好可以作为传统测验的有效补充，帮助教师测评出学生对这部分内容的深层理 解程度。概念图可以用作形成性和总结性评价。在形成性评价中，教师引导学生在学 习的不同阶段构建概念图，教师通过概念图，分析学生对知识的掌握和理解程度并作 出评价，据此调整课程计划。总结性评价一般在单元教学结束时，用于评价学生对该 单元知识的理解并评定成绩。 2 4 概念图在教学中的普遍意义 2 4 1 在教学中应用概念图有利于体现新课程理念 从概念图绘制策略看，小组合作通过群概念建构式、核心概念建构式绘制概念图 有利于体现新课程的理念；从概念图绘制过程看，不断修改、完善、交流概念图的过 程有利于自我反思、自我学习；从概念图绘制内容看，不同的学生、不同的小组关注 8 概念图n ：高中生物教学中的虑用研究第二章概念图矗：教学中的功能_ | j 意义 同一知识系列的概念，绘制出不同的概念图，体现不同的自我。“以学生为中心 ，以 概念图为载体，以“教”促“学”，使学生真正成为学习的主人。 2 4 2 在教学中应用概念图有利于学生的自我发展 在概念图中，“节点和连接词是知识的语言编码，而整个概念图的结构是知识的 图像编码。可见概念图符合阿伦佩维奥( a u p a v i o ，1 9 6 9 ) 提出的知识双重编码 表征，有利于学生对知识的记忆和保持。而安德森( j r a n d e r s o n ，1 9 8 3 ) 的现代信 息加工理论将知识分为陈述性知识和程序性知识”【1 1 。概念属于陈述性知识。通过群 概念建构式概念图，有助于学生理解核心概念及陈述性知识；通过核心概念建构式概 念图，有助于学生培养发散思维能力。概念图的应用，使学生更容易建构知识结构、 实现自我评估、自我调控和自我管理。 2 4 3 在教学中应用概念图有利于教师的个人发展 教师既是施教者同时也是受教者。教师在教学开始时使用概念图，了解学生前概 念；在教学中使用概念图，引导学生建构概念网络；在教学后使用概念图，检测教学 效果，有利于进一步指导教师的教学活动。教师参与学生绘制概念图的过程，可以从 学生的角度了解教学、反思教学，从而进一步促进教师专业化发展。 【l 】刘画奇生物概念图教学对高中学生思维能力影响的实验研究【d 】( 硕上论文) 陕西师范人学。2 0 0 8 9 第三章概念图的理论综述 概念图在高中生物教学中的应用研究 第三章概念图的理论综述 3 1 生物新课程理论 高中生物新课程标准提出了课程基本理念：提高生物科学素养；面向全体学生； 倡导探究性学习；注重与现实生活的联系。在高中新课程基本理念的要求下，教师必 须改变传统教学模式下过于注重知识传授的倾向，改变课程实施过于强调接受学习、 死记硬背的现状，改变课程评价过分强调甄别与选拔的功能，这些为当前新课程改革 背景下将概念图应用到高中生物的教与学及其评价提供了依据。 第一、在教学设计中应用概念图，能够简明扼要地把要教的主要概念和原理表示 出来，利用其层次结构有序地呈现教学内容，使整个教学设计直观、清晰。如将“概 念图 应用到实验教学中，可细化实验各个环节。从提出问题、做出假设、制定计划、 实施计划到得出结论，在这些过程中，有些学生可能对某个环节记忆特别深刻，却会 忽略其他细节。因此，根据实际情况，教师可利用概念图，帮助学生整理实验思路， 关注实验细节，整体建构实验框架。 第二、传统教学呈现的各部分知识往往是孤立的，而概念图的使用却可以使呈现 的教学内容系统化，甚至整合其他学科知识为一体。康奈尔大学的e d n o n d s o n 认为： “在将内容图式化过程中，概念图是一种有效的工具，可以帮助教师高效建构教学内 容的知识结构 【l 】。 第三、概念图的制作过程可促进学生思维的发散与集中，从而有效地改变学生的 认知方式，引导学生进行自主学习、探究学习和合作学习，帮助学生学会学习，形成 终身学习的意识和能力。 第四、将概念图应用到教学评价中，可使评价更加及时、客观与全面。传统的教 学评价偏重于考核学生的局部知识，而概念图偏重于考核学生对局部知识及其和整体 间关系的理解与分析，使学生及时反思、评价自己的日常学习，并学会调控学习过程。 让学生养成绘制概念图的习惯，教师可及时了解学生学习的进展，诊断学生的问题， 发现学生在理解概念过程中的错误，了解学生知识基础的全貌及缺陷，同时也促进教 学评价从只注重结果的终结性评价转变为更注重过程的形成性评价。 1 1 l 朱学庆概念图的知识及其研究综述阴上海教育研究，2 0 0 8 ( 1 0 ) ：3 1 0 概念图在高中生物教学中的心用研究第三章概念图的理论综述 3 2 建构主义的学习理论 建构主义认为，“知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情景中， 借助获取知识的过程及他人( 包括教师和学习伙伴) 的帮助，利用教学资料，通过意 义建构的方式而获得，获得知识的多少主要取决于学习者根据自身经验去建构有关的 意义的能力【l 】。 学习不是简单被动地接收信息，是学习者主动建构知识的过程，在这个过程中， 学习者根据自己的知识经验，主动地对外部信息进行选择、加工和处理，重新认识， 构建自己的理解，从而使学习者原有的知识经验因为新知识经验的进入而发生调整。 “同化和顺应，是学习者认知结构发生变化的两种途径或方式。同化是认知结构 的量变，而顺应则是认知结构的质变 【2 】。随着“同化一顺应一同化之间的循环往 复，“平衡一不平衡一平衡 之间的相互交替，这就是人的认知水平的发展过程。学 习不是简单的知识经验的积累，更重要的是包含新旧知识经验的冲突，以及由此引发 的认知结构的重组。 在高中生物教学中应用概念图，可以让处于网络时代的学生在浩如烟海的信息资 源中理清知识脉络，整合新旧知识，建构知识网络，浓缩知识结构，从而使他们从整 体上把握知识。概念、连线、层级结构、命题与具体事例能使所学内容轻松展现，有 利于学生读薄书本。唐晓杰在近3 0 年来教学研究的进展中也说，要引导学生学 会将知识分类的策略，鼓励学生运用概念图建立联系。 3 3 认知主义的学习理论 皮亚杰( j e a np i a g e t ) 图式学习理论：“知识既不是客观的东西，也不是主观的东 西，而是个体在与环境交互作用的过程中逐渐构建的结果。个体的认知图式是通过同 化和顺应而不断发展的，以适应新的环境。一般而言，个体每当遇到新的刺激，总是 试图用原有图式去同化，若获得成功，便得到暂时的平衡，如果用原有的图式无法同 化环境刺激，个体便会作出顺应，即调节原有图式或重建新图式，直至达到认识上的 新的平衡【3 】。而制作概念图，从某种意义上来说就是一种图式的构建，以原有的概 念逐步扩展新的概念，并连成知识结构，这和图式理论是相吻合的。 1 1 王希华编著现代学习理论评析【m 1 北京：开明f i 版社2 0 0 3 , 4 ：1 6 9 1 2 1 陈琦张建伟建构主义学习_ ) 2 i ! 要义评析【j 】华东师范入学学报( 教育科学版) ，2 0 0 6 ，( 1 ) ：6 2 - 6 5 1 3 1 同l i j l l 第三章概念图的理论综述概念图在高中生物教学中的府用研究 奥苏贝尔( d a v i de a u s ub e l ) 有意义学习理论：在奥苏贝尔发表的有意义的言 语学习心理学一书中指出，“人的学习应当是意义学习，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倾向，并要把所学的新知识同原有的知 识联系起来时，意义学习便发生了。”【2 】 布鲁纳( j e r o m es e y m o u rb l u f i e ) 认知结构学习理论：布鲁纳认为，学习包括三 个几乎同时发生的过程：“习得新信息。这种新信息常常是与一个人已有信息相背 的或是已有信息的一种替代或是已有信息的提炼。转换。人们可以通过外推、内插 或变换等方法，把知识整理成另一种形式，以便超越所给予的信息。评价。检查我 们处理信息的方式是否正确【3 】。学习是认知结构不断组织的过程。通过学习，在学 生脑中形成包含基本概念、基本思想和基本原理的知识结构。这也是概念图所强调的 概念的结构化和网络化。此外，在教学中，布鲁纳还通过动作表征、映象表征、符号 表征把知识转化为易于接受的形式教给学生，在这一点上，与概念图的映象表征和符 号表征相似，学生更容易接受。 3 4 脑科学 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了这一人脑的生理机制 【4 】。 i l l 篪良方著学习论f m 】人民教育i 叶i 版社2 0 0 1 , 5 ：1 6 8 1 9 0 翻施良方著学习论【m 】人民教育出版社2 0 0 1 , 5 ：2 2 0 - 2 4 2 p l 籀良方著学习论【m 】人民教育出版社2 0 0 1 , 5 ：1 9 2 - 2 1 8 1 4 1 沈德立脑功能开发的理论与实践【m 1 教育科学出版社2 0 0 6 , 6 ：4 - 9 1 2 概念图在高中生物教学中的应用研究第四章概念图红高中生物教学中的应用策略 第四章概念图在高中生物教学中的应用策略 4 1 高中生物学习的学科特点 4 1 1 高中生物学科的特点 第一，高中生物教材信息量大 高中生物教材包含整个生物界，涉及到动物、植物、微生物及生物工程。这对学 生提出了更高的阅读要求，要学会抓住重点。 第二，高中生物教材图文并茂 高中生物教材中插图超过2 0 0 个，这些插图概括和浓缩教材的文字内容，尤其是 对于抽象和难以亲眼目睹的内容，参照插图，便于学生观察分析。 第三，高中生物学科实验性很强 高中生物教材中包含有调查、探究、制作、观察、体验、比较、构建模型等多种 多样的实验，重视实验的基本知识和技能，这要求学生要有良好的科学素养和实践能力。 第四，高中生物学科联系实际 高中生物学教材中涉及到很多生活中的知识。如分析现代人易得的“空调病 与 内环境稳态失调的关系；了解与生物学相关的职业神经外科医生；评价应用激素 类药物的利于弊等等。这要求学生关注生活，积累生活常识。 第五，高中生物要构建概念图 高中生物必修三大模块中，每一章单元测试中都有一题和概念图相关的。其类型 有：给出不完整的概念图，让学生填空；给出要求，要求学生自己构建概念图； 给出几个重要概念，要求学生先找出概念之间的联系，然后连线成概念图。这要求 学生学会分析和制作生物概念图。 4 1 2 学生学习高中生物的特点 第一，学习高中生物重在理解 理解是一种基本能力，也是其他能力的基础。生物高考的许多试题，直接考察的 就是对知识的理解能力，其他能力的考察也是建立在理解能力的基础上的。所以，学 1 3 第四章概念图在高中生物教学中的虑用策略概念图在高中生物教学中的应用研究 习高中生物，必须在识记一些必要的知识的基础上，要善于通过分析综合、对比判断， 研究生命现象的特征与成因，思考并理解它们之间的相互关系。如在学习有丝分裂和 减数分裂的过程中，在学习了基因之后，学生学会对“位于一对同源染色体上的两个 相同的基因a 和a 和“位于一条染色体的两条姐妹染色单体上的两个相同的基因a 和a 加以区分，能确切理解两者是有着本质的区别。 第二，学习高中生物重在科学研究的过程和方法 生物学是一门实验性很强的学科。生物学的概念、原理和规律大多数是通过实验 推导和论证的。如“生长素的发现 和“孟德尔基本规律的揭示过程就展示了人类 认识自然揭示自然规律的一个基本方法一实验法。生物高考中，突出了对实验能力 的考察。要求学生在不同的实验中，学会实验知识和技能的迁移，提高学生的推理能 力和发散思维能力。 第三，学习高中生物重在理论联系实际 高中生物学注重与现实的联系。生物高考中，每年都会不断融入社会热点内容， 如s a r s 、禽流感、肉毒杆菌等，要求学生要关注社会、关注生活，不能做不关心“国 事家事天下事 的书呆子。 第四，学习高中生物重在学会构建概念图 在近几年的高考改革中，几乎每年的高考中都有几道和概念图相关的题，并据此 来考查察学生的能力。学生学会分析和制作概念图是必要的。 4 2 概念图在高中生物教学中的应用策略 4 2 1 概念图在教学设计中的应用策略 教学设计是面向教学系统，解决教学问题的一种特殊的设计形式。教学设计主要 以促进学习者的学习为根本目的。教师的教学设计可围绕教材分析、学情分析、教学 目标、教学重点和难点、教学方法、教学过程等，构建应用于教学设计的教师自我调 控策略概念图( 见图1 ) 并以此为样本程序，规范自己的教学设计，提高教学质量。 1 4 概念图在高中生物教学中的应用研究第阴章概念图往高中生物教学中的应用策略 图1 ：教师自我调控策略的概念图 4 2 2 概念图在学生学习活动中的应用策略 新课程背景下，提出了要注重培养学生的独立性和自主性，引导学生质疑、调查、 探究，并在实践中学习，引导学生主动地、富有个性地学习。所以，探究学习、合作 学习、自主学习将成为学生常用的学习方式。而学生利用概念图进行学习，能很好的 体会探究学习、合作学习和自主学习的效果，并将这些学习方式融会贯通，真正成为 学习的主人。 4 2 2 1 探究学习策略 探究学习是学生在主动参与的前提下，根据自己的猜想或假设，在科学理论 指导下，运用科学的方法对问题进行研究，在研究过程中获得创新实践能力、获 得思维发展，自主构建知识体系的一种学习方式。教师可从课内和课外两方面入 手，引导学生构建概念图，顺利完成探究学习。下面以实验探究策略和研究性学 习策略分别进行阐述。 ( 1 ) 实验探究强调的是学生的独立性和实践性，利用“实验探究策略概念图 ( 见图2 ) ，在实验中，教师引导学生注重实验细节，学会知识迁移，培养实验的 自主性，激发学生的创新思想。 图2 ：实验探究策略的概念图 1 5 第四章概念图在高中生物教学中的应用策略 概念图在高中生物教学中的应用研究 ( 2 ) 研究性学习是高中生物学教学中常见的探究活动。利用“研究性学习策略 概念图 ( 见图3 ) ，在课外探究活动中，教师引导学生开放性思考问题，自主构 建概念图，激发学生探究学习的创新性。 图3 ：研究性学习策略的概念图 4 2 2 2 合作学习策略 合作学习是指学生为了完成共同的任务，有明确的责任分工的互助性学习。合作 学习鼓励学生为集体的利益和个人的利益而一起学习，在完成共同任务的过程中又提 升了自己。利用“合作学习策略概念图( 见图4 ) ，学生能清楚明了自己的学习任务 和学习效果，便于合作交流。 图4 ：合作学习策略的概念图 4 2 2 3 自主学习策略 自主学习，是以学生作为学习的主体，通过学生独立的分析、探索、实践、质疑、 创造等方法来实现学习目标。利用“自主学习策略概念图刀( 见图5 ) ，能使学生在明 1 6 概念图红高中生物教学中的应用研究第p q 章概念图在高中生物教学中的应用策略 确学习任务的前提下，独立地、轻松地完成学习。 图5 ：自主学习策略的概念图 4 2 3 概念图在教学评价中的应用策略 教学评价是依据教学目标对教学过程及结果进行价值判断并为教学决策服务的 活动。主要是对学生学习效果的评价和教师教学工作过程的评价。利用教学评价策略 概念图( 见图6 ) ，教师能及时对学生绘制的概念图的进行评价。既可以使学生看到 自己的不足，也可以调整教师自己的教学工作，进行教学反思以弥补不足。 包括 包括 图6 ：教学评价策略的概念图 1 7 第五章概念图在高中生物教学中的实践概念图在高中生物教学中的应用研究 第五章概念图在高中生物教学中的实践 5 1 实验目的 本实验研究主要探讨在高中生物教学中运用概念图的可行性和有效性。将概念图 应用于教学设计、学生学习活动、教学评价等方面，形成一套具有可行性的操作方法， 有效地指导自己及周边地区生物教师的教学实践。 5 2 实验对象 2 0 1 0 级高一学生，对照班为高一( 1 ) 班4 8 人，实验班为高一( 2 ) 班5 1 人。 2 0 0 9 级高二学生，对照班是高二( 1 ) 班5 0 人，实验班是高二( 2 ) 班4 9 人，四个 班都是美术班的学生，对高中生物学的要求是一样的，不存在选科问题。 5 3 实验材料 普通高中课程标准实验教科书，调查问卷，评价测试题，概念图成品等 5 4 实验设计 5 4 1 自变量 对照班进行常规教学，实验班在进行常规教学的基础上运用概念图策略。 5 4 2 因变量 学生的学习成绩、学习能力、学习态度。 5 4 3 控制变量方法 实验中采取平衡组设计，学校2 0 1 0 级高一的2 个班，均是电脑随机控制分班， 由笔者一人上，任选1 个班是实验班，个班是对照班，从起始年级开始实施实验： 2 0 0 9 级高二的2 个班，均是电脑随机控制分班，由笔者一人上，任选1 个班是实验 班，另一个班是对照班，从高二开始实施实验，两个年级均严格按照现行全日制高中 生物教材和新课标上课，不增加学生负担，不人为制造气氛，不带偏向等，使实验处 于常态。 概念图存高中生物教学中的应用研究第五章概念图在高中生物教学中的实践 5 5 实验过程 5 5 1 前期问卷调查 参考刘红的硕士论文概念图在高中化学教学中的应用研究中的学生问卷调查， 笔者设计了“你对概念图知多少? 的学生问卷调查( 见附录1 )