（课程与教学论专业论文）概念图之物理教学功能研究.pdf

摘要 概念图( c o n c e p tm a p ) 是由n o v a k 基于a u s u b e l 的意义学习理论开发并研制的认知 工具和教学策略。它是以知识浓缩的形式表征概念及其相互关系的概念网络；具有内涵 丰富、信息量大，结构统整、层次分明，操作简单、容易评价，适时延展、易于修补等 特点。鉴于此，自1 9 8 4 年n o v a k 在l e a r n i n gh o wt ol e a r n 中给予系统介绍后即 成为国外特别是欧美国家的研究热点，并取得了丰硕成果。从上世纪末概念图进入我国 之时，迄今经历了零星引入和简单介绍、全面推介及简单应用、功能开发及广泛应用三 个阶段，学者们关注并吸纳国外概念图的研究成果，梳理它的发展沿革、强化其功能价 值，目前已取得不菲业绩。但在创新性、系统性、全面性等方面缺乏学科化、高水平的 实证研究。 本研究承袭求实、求真、求新的学术精髓，奉行探究、合作、创新的课程改革理念， 以强调意义、关注整体、重视联系的概念图本质内核为学术思想和教学原则，以物理学 科( 特别是中学物理) 为媒介载体，开展概念图教学实验研究。在行动过程中，通过深 化我国概念图的理论和实践研究、加快我国与国际概念图研究接轨之学术诉求，达成优 化物理教学、促进物理新课程改革之目标。 本研究承接文献法、调查法、实验法、统计法和比较法的优势元素，整合多年的知 识积淀和学术素养，历经数次系列实证研究，揭示并开发了概念图四种功能。第一，知 识解读功能：概念图是表征、整合、检验、修正、完善知识的认知工具，它不仅能诠释 知识( 如物理概念、规律等) 的内涵与特质，还能表征课堂教学的多个要素( 如教学模 式、教学技能等) ，从而使我们清晰、简明、全面地理解并掌握知识。第二，教学策略 功能：概念图以组织化形式明确地界定了各概念的地位、层级和特点，清晰地标明了概 念间的相互联系，激活了学习者的知识结构和认知结构，因此具有“教”和“学”的双 重价值。它可用作课程与教学设计、构建理解的“脚手架”、促进知识同化和整合最终 实现意义学习。第三，知识结构评价功能：概念图是以结构化的形式反映概念间关系的 网络图，能较好地评价学生的知识结构。作为评价工具它不仅能给出学生构图分数、分 数分布，而且还能从命题类型、命题创造与图形结构等方面来分析学生的知识及其组织， 从而全面、科学地评价学生的学习过程和学习结果。第四，拓宽教学改革功能：概念图 策略与新课程所倡导的课程改革理念有异曲同工之妙，将概念图纳入物理探究式教学、 研究性学习或合作学习中，通过师生特别是生生间的互助、互动来设计实验、探索知识、 共建概念图的学习模式，可以培育学生归纳知识，梳理思路、诱导创新之能力，达成体 验合作、享受探究的新课程目标。 本研究秉承研中学、学中思、思中教的行动谋略，破解了教学与科研性质互异、相 l 对独立的论断，使二者彼此依靠、互为因果、辩证统一、相得益彰。在教师的精心指导 和科研团队的合力作用下，践行了科研创新高、教学效益好、学生前程锦、自身有发展 的多赢夙愿。 关键词：概念图；解读功能；教学功能；评价功能；课改功能 a b s t r a c t c o n c e p tm a pi sac o g n i t i v et o o la n dt e a c h i n gs t r a t e g y , w h i c hi sd e v e l o p e db yn o v a k , b a s e do nt h es i g n i f i c a n c eo fl e a r n i n gt h e o r yo fa u s u b e l i ti san e t w o r ko fc o n c e p t s ，w h i c h r e p r e s e n t st h ec o n c e p t sa n dt h er e l a t i o n s h i po ft h ec o n c e p t si nt h ef o r mo fc o n c e n t r a t e so f k n o w l e d g e ；i th a ss o m ef e a t u r e s ，s u c ha sr i c hc o n t e n t ，l a r g ea m o u n to fi n f o r m a t i o n , s t r u c t u r a l i n t e g r a t i o n ，s t r u c t u r e d , s i m p l yo p e r a t i o n , e a s i l ye v a l u a t e d ，t i m e l ye x t e n s i o n , e a s yt or e p a i ra n d s oo n i nv i e wo ft h i s a f t e rn o v a ki n t r o d u c e dc o n c e p tm a pi n ”l e a r n i n gh o wt ol e a r n ” s y s t e r n a t i c a l l yi n19 8 4 ，i tw a sa l li n t e r n a t i o n a lf o c u sw i t hf r u i t f u lr e s u l t s ，e s p e c i a l l yi ne u r o p e a n dt h eu n i t e ds t a t e s b yt h ee n do ft h e2 0 t hc e n t u r y , w h e nc o n c e p tm a p sw a si n t r o d u c e di n 0 1 1 1 7c o u n t l - y ，i th a se x p e r i e n c e dt h r e es t a g e s ，a st h es p o r a d i ca n db r i e fi n t r o d u c t i o n ，t h e c o m p r e h e n s i v ep r o m o t i o na n ds i m p l ea p p l i c a t i o n s ，t h ef e a t u r e sd e v e l o p m e n ta n de x t e n s i v e a p p l i c a t i o n w i t ho u rs c h o l a r sa r ec o n c e r n e da b o u tt h ef i u i to fe x t e r n a lr e s e a r c h e sa b o u t c o n c e p tm a p ，c o m b i n gt h ed e v e l o p m e n th i s t o r yo fi t , s t r e n g t h e n i n gt h ev a l u eo f t h ef u n c t i o n ， w eh a v em a d eal o to fr e s u l t s h o w e v e r , c o n c e p tm a pi sl a c ko fah i g l ll e v e lo fe m p i r i c a la n d d i s c i p l i n er e s e a r c h , i ni n n o v a t i v e ，s y s t e m a t i c ，a n dc o m p r e h e n s i v e ，e t c i nt h i sr e s e a r c h , ii n h e r i t e dt h ee s s e n c eo fa c a d e m i c ， r e a l i t y - s e e k i n g ，t r u t h s e e k i n g ， n o v e l t y - s e e k i n g ”，p u r s u i n gi n q u i r y , c o o p e r a t i o n , i n n o v a t i o n , c u r r i c u l u mr e f o r mi d e a s ，t o e m p h a s i z et h es i g n i f i c a n c e ，f o c u so ne n t i r e t ya n dp a ya t t e n t i o nt ot h el i n k s im a k et h e a c a d e m i ci d e a sa n dc o r et e a c h i n gp r i n c i p l e st op h y s i c s ( p h y s i c si nm i d d l es c h o o lp a r t i c u l a r l y ) a st h em e d i ac a r r i e r , t oc a r r yo u tt h ee x p e r i m e n t a ls t u d yo ft e a c h i n gc o n c e p tm a p i nt h e c o u r s eo fa c t i o n , t h r o u g ht h ed e e p e n i n go ft h et h e o r ya n dp r a c t i c eo fc o n c e p tm a p ，t h e s p e e d i n gu po u ri n t e g r a t i o n 谢t l lt h ei n t e r n a t i o n a lc o n c e p tm a pr e s e a r c h , w ea c h i e v et o o p t i m i z ep h y s i c se d u c a t i o n , t op r o m o t et h en e wr e f o r mo f p h y s i c sc u r r i c u l u m n l i sr e s e a r c hi n t e g r a t e st h ea d v a n t a g e so ft h em e t h o d so fs e a r c h i n gt h el i t e r a t u r e ， i n v e s t i g a t i o n , e x p e r i m e n t ，s t a t i s t i c sa n dc o m p a r i s o n s u m m i n gu pm yy e a r so fk n o w l e d g e a c c u m u l a t i o na n da c a d e m i ca c c o m p l i s h m e n t ，a f t e rs e v e r a ls e r i e so fe m p i r i c a ls t u d i e sa n di h a v ea c h i e v e dt og e ts o m ed e v e l o p m e n t so ft h ec o n c e p tm a p s ，a n dr e v e a l e df o u rf e a t u r e s f i r s t l y , t h ef u n c t i o no fi n t e r p r e t i n g ：c o n c e p tm a pi s t h ec o g n i t i v et o o l so fr e p r e s e n t i n g ， i n t e g r a t i n g ，t e s t i n g ，r e v i s i n g ，i m p r o v i n gt h ek n o w l e d g e ；i tc a nn o to n l yi n t e r p r e tt h ec o n t e n t a n dc h a r a c t e r i s t i c so fk n o w l e d g e ( s u c ha sp h y s i c a lc o n c e p t s ，l a w s ，e t c ) ，b u ta l s or e p r e s e n t m a n yc l a s s - t e a c h i n ge l e m e n t s ( s u c ha st e a c h i n gm o d e s ，t e a c h i n gs k i l l s ，e t c ) ，s ot h a tw ec a n c l e a r , c o n c i s e ，c o m p r e h e n s i v eu n d e r s t a n da n dm a s t e rt h ek n o w l e d g e s e c o n d l y , t h ef u n c t i o n o ft e a c h i n gs t r a t e g i e s ：c o n c e p tm a p ，i nt h ef o r mo fo r g a n i z a t i o n , c l e a r l yd e f i n c dt h es t a t u s ， l e v e la n dc h a r a c t e r i s t i e so ft h ec o n c e p t ；i tc l e a r l yi n d i c a t e s t h el i n k sa m o n gc o n c e p t s ；i t a c t i v a t e st h el e a r n e r sk n o w l e d g es t r u c t u r ea n dc o g n i t i v es t r u c t u r e ；t h e ni th a st h ed o u b l e v a l u e so f t e a c h i n g ”a n d ”l e a r n i n g ”hc a nb eu s e da sc u r r i c u l u ma n di n s t r u c t i o n a ld e s i g n , b u i l dt h e ”s c a f f o l d i n g ”o fu n d e r s t a n d i n g ，p r o m o t et h ea s s i m i l a t i o na n di n t e g r a t i o no f k n o w l e d g e ，a c h i e v i n gm e a n i n g f u ll e a r n i n g t h i r d l y , t h ee v a l u a t i n gf u n c t i o no ft h ek n o w l e d g e l s t r u c t u r e ：t h ec o n c e p tm a pi ss t r u c t u r e d , i nt h ef o r mo fn e t w o r k , t or e f l e c tt h er e l a t i o n s h i p s a m o n gt h ec o n c e p t s t h e nt h ek n o w l e d g es t r u c t u r eo f s t u d e n t sc a nb eb e t t e re v a l u a t e d a sa l l e v a l u a t i o nt o o l ，i tn o to n l yg i v e st h es t u d e n t sm a p p i n gs c o r e ，s c o r ed i s t r i b u t i o n , b u ta l s of r o m t h et y p e so fp r o p o s i t i o n , p r o p o s i t i o n sc r e a t e da n dt h es t r u c t u r eo fg r a p h i c st oa n a l y z et h e k n o w l e d g eo fs t u d e n t sa n d m e i ro r g a n i z a t i o n s s ot h ee v a l u a t i o no fs t u d e n t s l e a r n i n gp r o c e s s a n dl e a r n i n gr e s u l t si sc o m p r e h e n s i v ea n ds c i e n t i f i c t h el a s tb u tn o tt h el e a s t ，t h ee x p a n d i n g f u n c t i o no ft h et e a c h i n gr e f o r m ：c o n c e l ) tm a ps t r a t e g i e sa r ea d v o c a t e db yt h en e wc u r r i c u l u m a n dc u r r i c u l u mr e f o r m ；t h ei d e a so ft h e ma r et h ee c h o e s c o n c e p tm a pw i l lb ei n c o r p o r a t e d i n t ot h ei n q u i r yt e a c h i n g ，i n v e s t i g a t i v es t u d yo rc o o p e r a t i v el e a r n i n g b yt h em u t u a la s s i s t a n c e a n di n t e r a c t i o nb e t w e e nt e a c h e r sa n ds t u d e n t s ( i np a r t i c u l a rs t u d e n t sa n ds t u d e n t s ) ，w ed e s i g n e x p e r i m e n t s ，e x p l o r ek n o w l e d g e ，a n db u i l dam o d eo fc o n c e p tm a pl e a r n i n g ，w h i c hc a n n u r t u r et h es t u d e n t ss u m m a r i z i n gt h ek n o w l e d g e ，c o m b i n ga n di n n o v a t i n gt h e i ri d e a s ，t o a c h i e v et h eg o a l so ft h en e wc o u r s e ，w h i c ha r et h ec o o p e r a t i v ee x p e r i e n c ea n de x p l o r i n g e n j o y m e n t i nt h i ss t u d y , a d h e r i n gt ot h ea c t i o ns t r a t e g i e s ，”s t u d yi nr e s e a r c h , t h i n ki ns t u d y , t e a c hi n t h i n k ，ic r a c k e dt h et h e s i s ，t e a c h i n ga n dr e s e a r c hi sd i f f e r e n t ，r e l a t i v e l yi n d e p e n d e n t ，谢n l m a k i n gt h et w or e l yo ne a c ho t h e r , a sr e c i p r o c a lc a u s a t i o n u n d e rt h ee f f e c to ft h ec a r e f u l g u i d a n c eo ft e a c h e r sa n dc o o p e r a t i o no fr e s e a r c ht e a m s ，ih i 曲l yp r a c t i c et h ev a r i o u s d e m a n d so f s c i e n t i f i cr e s e a r c h , e f f e c t i v et e a c h i n g , s t u d e n t s b r i l l i a n tf u t u r e ，t h ed e v e l o p m e n t o fy o u r s e l f ” k e yw o r d s ：c o n c e p tm a p ；f u n c t i o no fi n t e r p r e t i n g ；f u n c t i o no ft e a c h i n g ；f u n c t i o no f e v a l u a t i n g ；f u n c t i o no f c u r r i c u l u mr e f o r m i n g i v 东：j l u 币范大学硕士学位论文 论文构架 本研究承袭求实、求真、求新之学术精髓，承接文献法、调查法、实验法、统计法 和比较法之优势元素，秉承研中学、学中思、思中教之行动谋略，以强调意义、关注整 体、重视联系的概念图本质内核为学术思想和教学原则，以物理学科( 特别是中学物理) 为媒介载体，整合多年的知识积淀和学术诉求，历经数次系列实证研究，探究了概念图 的理论和实践研究，开发了概念图的物理教学功能。论文共分十章，图o 1 表征了论文 构架、研究内涵及其主要目的。 圈0 1 ：论文构架囝 东北师范大学硕士学位论文 第一章内容概览，如图1 1 第一章绪论 涵盖 田1 1 ：曩一重内召慨览 一、研究缘起与研究意义 ( 一) 研究缘起 本研究发端相对“久远，可追溯到世纪之交的国际课程改动浪潮、我国物理新课 程改革运动及其理念运作下本人2 0 0 4 年立项的课题研究。 2 0 世纪西方发达国家经历了声势浩大的三次重大教育转折：实用主义教育取代知识 主义教育；能力主义思想代替实用主义；人格素质主义上升为支配性教育观念。如果把 2 0 世纪称为“教育改革的世纪 ，那么，2 1 世纪将被称为“教育崛起的世纪 。n 3 因为， 虽然各国的课改策略、教学内容互不相同，但大家的课程改革理念、教学价值取向是相 近或相通的，都努力弘扬教育的本质功能：基础能力的培养；学习能力( 潜力) 和创新 精神的培育；学习方法的探究；学生人格的优化瞳1 。 在国际教育改革和国内改革开放的双重推动下，我国开始了令世人瞩目的第八次课 程改革运动，专家们高屋建瓴地提出“知识与技能、过程与方法、情感态度价值观 三 维课程标准。于是，理论工作者和教育实践者们开始围绕课程的“结构与内容”、“方法 与过程 、“教学与评价 等内容展开了百家争鸣。虽然论据各式各样，但论点特别是结 论大致相同，一致认为：物理课程改革迫在眉睫，势在必行；新课程的三维目标为学生 全面发展提供了保障；物理课程的模块教学、探究性学习有利于学生健康发展；学习方 法和物理情感教育尤为重要! 在这一背景下，2 0 0 4 年4 月笔者立项了河北省教学改革课题：基于新课程理念培 2 东北师范大学硕士学位论文 育高中学生“关键能力 的实验研究。为了探寻“关键能力”，课题组于6 月份在各级 各类高中( 包括石家庄二中、师大附中、六中、正定中学、五十四中、邯郸三中) 发放 了约8 0 0 份调查问卷。7 月份汇总问卷时，我们得出高中物理教学的关键能力是物理知 识结构的构建能力、新知识组快的创生能力、物理概念和规律的二级及三级应用能力、 物理实验创造能力。与此同时，6 8 的物理教师、7 6 的高中学生认为相比其它学科而言， 物理难教、物理是差生的发源地；物理难学、物理是学生分数的至低点! 经深度访谈， 他们认为： ( 1 ) 物理概念的关联性形成物理学习的难度! ( 2 ) 物理理论的近似性形成物理学习的难度! ( 3 ) 物理理论的局限性形成物理学习的难度! ( 4 ) 物理学习结构的有限性增加了物理学习的难度! ( 5 ) 对物理教材知识结构把握不深! ( 6 ) 对教材知识梯度、教学方法等研读不够! ( 7 ) 未充分考虑学生的前概念，教学速度过快，不注重实验，讲解复杂、枯燥、教 学方法陈旧! ( 8 ) 平时的练习题难度太大、考试频繁，学生历经“失败 ，难以感知学习的愉悦 和成就! ( 9 ) 未充分认识男、女生在智力与非智力因素方面的差异，致使产生性别学习分化! ( 1 0 ) 思维定势致使生活经验与物理科学不和谐! ， ( 1 1 ) 心理惰性致使学习习惯与物理科学不同步! ( 1 2 ) 新旧知识的同化与顺应效应引发学习障碍! ( 1 3 ) 相似思维和类比推理把思维引向岐途! ( 1 4 ) 科学方法的隐含性增加了获得难度! ( 1 5 ) 科学方法的灵活性增加了掌握难度! ( 1 6 ) 从对“实物 到“物理模型 认识的不适应! ( 1 7 ) 从简单、静态过程到复杂、动态过程的分析不习惯! ( 1 8 ) 不善于运用数学工具处理物理问题! 归纳上述问题可知，问题( 1 ) ( 4 ) 源于物理；问题( 5 ) ( 9 ) 源自教师；问题 ( 1 0 ) ( 1 3 ) 出于学生；问题( 1 4 ) ( 1 5 ) 出自方法。的确，物理是一门知识量大、理 论性强、综合化程度高、以实验为基础的学科，如果沿用惯常的方法去感知、去教、去 学，肯定不符合学科特点和科学原则! 势必造成“物理难教，物理难学! 的命题。 如何应对这一现状? 如何培养并发展学生的关键能力? 如何培育学生的物理学习 兴趣? 在这些问题的驱动下，我们广泛地浏览关键词为“能力培养”、“教学策略、“兴 趣培育 的核心期刊文章。一篇题为“au s e f u lt o o lf o rs c i n e n c ee d u c a t i o n 的文 章口3 纳入“我的文档”，一读再读，难以释怀。其经典语录句句不忘： 3 东北师范大学硕士学位论文 概念图是知识浓缩的精品，它能有效地解释概念间的相互关系! 概念图是意义学习的体现和载体! 概念图是学生的思维体操，它能有效地培养学生的思维能力、创造能力! 概念图是知识结构评价的有效工具! 那么，概念图能否成就物理教学? 带着这一问题我踏上了概念图研究之路。7 年来 我们基本搜集并阅读了与概念图相关的所有文章，撰写了十余万字的读书笔记和教学随 笔，发表了十余篇概念图核心期刊论文，指导研究生优质完成了题为基于概念图策略 开展高中物理研究性学习的实验研究、概念图策略下的高中物理探究式教学之研究 和概念图评价及其信度和效度的实验研究的硕士学位论文。 静静地审视7 年来的工作，我发现有收获也有缺憾学者们大多集于概念图功能 的一个方面( 如教的功能) 开展研究，而实则概念图的功能十分庞大。笔者一直想综览 概念图的诸多教学功能，使其更好地服务于我们的物理教学和新课程改革。现在，就以 撰写学位论文之际完成夙愿吧。虽然有悖“小题大做”的选题和写作理念，但不失概念 图研究的新视角。 ( 二) 研究意义 ( 1 ) 学术意义： 第一，促进我国与国际概念图教学研究的接轨 自1 9 8 4 年n o v a k 在( l e a r n i n gh o wt ol e a r n ) ) h 1 中首次系统地对概念图进行介绍 之后，就形成了势不可挡的“概念图研究热潮。目前，国外多个著名院校( 如t h e p e n n s y l v a n i a s t a t eu n i v e r s i t y 、c a l i f o r n i au n i v e r s i t y 、m a l a y s i as a r a w a k u n i v e r s i t y 、n a t i o n a lk a o h s i u n gn o r m a lu n i v e r s i t y 等) 均组成专门机构就概念图的 某一领域或某些领域开展专题研究，并取得了卓越成就。他们的研究思路、研究方法和 研究成果是我们开展概念图研究的宝贵财富。 本文在认真研读这些文献的基础上，梳理概念图的发端和发展；基于n o v a k 的 c o n c e p tm a p 及相关概念，厘定本文概念图内涵；在解读国外概念图理论和实践的基础 上，整合出符合我国国情和物理新课程改革的概念图理论基础和实践方略，达成洋为我 用、接轨国际。 第二，深化我国概念图的理论和实践研究 上世纪末概念图在我国登陆，本世纪初迅速升温并成为当前的研究热点之一。目前， 教育学报、全球教育展望、教育理论与实践、比较教育研究、课程教材教法 等教育类核心期刊上刊载了多篇与概念图相关的学术论文。总体来看，概念图的研究范 域广泛、成果瞩目，涵盖教与学领域、教学评价领域和非教学领域等。但若以科学性、 创新性的当代教育科研观来审视我们的研究，则显现重重问题：缺乏创新，缺乏系统性、 针对性、全面化、本土化的理论和实践研究，缺乏比较研究。 鉴于此，本研究在奉行“探究、合作、创新 的新课程改革理念下，基于物理的学 科特性，深入开展概念图的知识解读功能、教学策略功能、教学评价功能、比较研究功 4 东北师范大学硕士学位论文 能、教学改革功能，从而系统、全方位地揭示并开发概念图的功能，深化我国概念图的 理论特别是实践研究。 ( 2 ) 现实意义 第一，体现物理新课程改革之理念 培养学生的科学素养是物理教育的根本目的。物理课程中的科学素养包括：物理知 识与技能、物理科学方法、物理思想、物理能力和物理科学品质。物理科学方法不仅是 科学素养的要素之一，而且是培养物理能力、形成物理技能与思想、提高物理科学品质 的源动力。所以，在物理教学中结合物理概念、规律的教学，对学生进行科学方法教育， 可帮助学生逐步形成科学的物理思想，培养科学态度和价值观，提高科学素养。 科学方法教育是高中物理的课程目标。在高中物理教学中科学方法教育已成为重 要课题，新课程标准已把它确定为高中物理的目标之一，把科学方法确定为高中物理教 学内容的一部分，充分体现了新课程标准对科学方法教育的重视，也足以说明科学方法 教育在高中物理教学中的重要地位。 概念图是一种表征意义学习、揭示概念间关系的科学方法，将其融入物理课堂教学 之中，既符合物理学科的课程特点也满足新课程理念之诉求。 第二，优化物理课堂教学，促进知识结构评价 “物理难教，物理难学! 的命题由来已久，答案亦千重百样，但归根结底源于物理 的学科特点及教师的教学方式和评价方式。 概念图是知识浓缩的精品，它能有效地解释概念间的相互关系；概念图是意义学习的 有益载体、是学生的思维体操，它能有效地培养学生的思维能力、创造能力! 基于此，我 们将开展概念图功能的系列实证研究，涵盖：课程与教学设计、构建“脚手架 、促进知 识同化和整合、发展学生的认知及创造能力，通过系列案例展示概念图的教学功能，实现 物理课堂的优化。同时，本文以概念图为评价工具，以中美两国中学生为研究对象，通过 定量和定性比较两国学生所构造的概念图来评价他们的学科知识结构，为概念图评价的比 较研究开辟道路，实现知识结构评价。 二、研究理念与研究方法 本文的研究理念是求实、求真、求新。坚持洋为中用、以我为本；扬我所长、补己 至短、理论联系实践。着眼过程，重视操作：注重发展，强调科学性、开放性与生成性。 根据物理学科的特点和学生的身心特征，创造不同的概念图教育、教学形式，着力彰显 概念图的教学功能，使之从盲目走向科学，从零散走向系统。 本文通过文献法、调查法、实验法、比较法、统计法等开展研究，详见概念图1 2 。 新课程标准倡导三维课程目标：知识与技能、过程与方法、情感、态度与世界观，可见科学方法是目标之一。 5 东北师范大学硕士学位论文 6 东北师范大学硕士学位论文 第二章相关概念的厘定 第二章内容概览，如图2 1 所示 厘定 囝2 1 ：第二室内容慨览 一、概念图 “概念图”是由英文c o n c e p tm a p 翻译而得，通常与c o n c e p tm a p 相仿的英文还有 两个：c o n c e p tm a p p i n g 和c o n c e p tm a p s 。我国学者大多将c o n c e p tm a p p i n g 翻译成“概 念构图 ，因它更注重概念图的研制和生成过程；而将c o n c e p tm a p s 译为“概念地图”， 因它较多关注概念图的制作和最终结果。事实上，在研发c o n c e p tm a p p i n g 时，必须关 注并讨论结果，而在探究c o n c e p tm a p s 时，又不得不重视并研讨过程，因此学者们通 常把“c o n c e p tm a p p i n g ”和“c o n c e p tm a p s 统称为“c o n c e p tm a p 即“概念图”。 本人赞同这一观点。 n o v a k 是概念图的创生人，其所提出的概念图模型( 以图2 2 为代表) 最具权威性， 也是众多学者研究概念图的出发点和理论依据。从图2 2 可以看出概念图具有以下特点： 第一，概念图一般涵盖五个基本要素：节点、连线、连接词、层级和命题。 第二，节点表示概念 ，通常置于方框中，如图2 2 中的“问题”、“事件 等。 第三，连线表示概念间的意义联系，通常用短线或弧线表示，有时需用箭头表示其 方向。 总览国内外概念图期刊和硕博论文，我们发现，对概念图的界定、研制和使用很不统一，对相关概念如思维导图、 概念矩阵、概念树、知识结构图等也模糊不清，并存在交叉使用的现象。为了厘清这些概念，更为了界定本文所限 定的“概念图”，本章对概念图及其相关概念给予厘定。事实上，制图技术是一门严密而又复杂的科学，对诸多构 图进行严谨而系统的论述实属不易，本文的疏漏还请专家和同行见谅。 这里仅给出概念图的一般概念，至于其由来和发展请参见3 1 。 图2 2 是我们根据n o v a k l 9 8 4 年所提出的概念图模型翻译而得。 注意：这里的概念不是我们通常意义下的一般概念，而是具有广泛内涵的知识浓缩。如，它既可以是物理学中的“概 念”，又可以是词语、短语等。 7 东北师范大学硕士学位论文 困2 ，2n o v a k 的概含图模型 第四，命题是两个( 或两个以上) 概念之间通过某个( 或某几个) 连接词而形成的 有现实意义的短语或概念间的本质关系。 第五，层级是概念的展现方式，通常涵盖两个含义：一是基于同一知识领域内的概 念进行层级排序，一般情况下，概括性最强的概念在最上层，从属性概念在其下，具体 实例性概念在最下层；二是针对不同领域知识的概念图实现概念超链接，以呈现知识的 整合。 二、思维导图与概念图 思维导图( m i n dm a p ) 是2 0 世纪6 0 年代初英国的t o n yb u z a n 为了优化笔记而创 生的，又称心像图、心智地图、树状分类图。t o n yb u z a n 认为，传统的笔记方法关键词 模糊、不易记忆、能效较低；而思维导图是将放射性思考方式具体化、形象化、可视化 的树状图，它具有主题明确、分类清晰、方便记忆、能效较高四大优势嘲。图2 3 是我 们根据t o n yb u z a n 的思维导图研制的一张描述力学基本知识的思维导图。 图2 3 力的基本知识的思维导图 8 东北师范大学硕士学位论文 在教学实践中我们发现，概念图和思维导图互存共伴，喜爱概念图的人大多对思维 导图情有独钟，反之亦然。它们的不同主要体现在表2 1 ： 表2 1 ：概念图与思维导图之比较 概念图思维导图 构成要素 节点、连线、层级、连接词和命题 节点、连线、分支 本质建构知识、梳理知识、整合知识、创新知识、发散思维 作用主题明确、分类清晰、方便记忆、层级明确主题明确、分类清晰、方便记忆 研制技法罗列概念，理清概念间关系、逐级构建 始于中心概念，逐级构建 有序的、层级化、有连接语的网状结构有序的树状结构 研制工具i n s p i r a t i o n ，b r a i n ，c m a p ，a c t i v i t ym a p m i n dm a n a g e r ，m i n dm a n 三、概念矩阵与概念图 概念矩阵( c o n c e p tm a t r i x ) 是概念图的表格转化形式，是以知识体系的表征方式来 说明知识间关系的图表。k a p a p a n i k o l a o u 认为，概念矩阵具有辅助教学设计、形成学 习模块、梳理知识层次等功能嵋1 。表2 2 是我们是根据k a p a p a n i k o l a o u 的c o n c e p t m a t r i x 所制作的原子物理学概念矩阵。 表2 2 原子物理学的概念矩阵 关键概念中间概念次要概念具体概念 波长l 一1 l 频率1 一1 2 波1电磁波1 1 ( 例子：光)辐射1 1 干涉l 一1 3 衍射l 一1 4 量子2 1 光电效应2 2 原子核2 1 l 电子2 1 2 粒子2原子结构2 1 光子2 3 轨道2 1 3 概念矩阵是概念图的应用形式，它属于概念图的下位概念。为了便于教和学，常常 需要制作概念矩阵，或将概念图转化为概念矩阵。在某些课程设计中，若用常规方法教 学则凌乱无序，而用概念矩阵教学、改变其本身的线性体系结构，则彰显知识和教学的 层次性和系统性。二者的不同主要体现在表2 3 ： o 概念矩阵可以形成学习单元。一个概念可以形成个独立的学习单元，在概念矩阵中每一行可以形成个学习单元， 整个概念矩阵也可以形成一个大的学习单元 9 东北师范大学硕士学位论文 表2 3 ：概念图与概念矩阵之比较 概念图概念矩阵 构成要素节点、连线、层级、连接语和命题节点、表格 本质建构知识、梳理知识、整合知识、创新知识、发散思维 作用主题明确、分类清晰、方便记忆、层级明确辅助教学设计、形成学习模块 罗列概念，理清概念间关系、逐级构建分清概念级别，逐级构建 研制技法 有序的、层级化、有连接语的网状结构有序的概念矩阵表 研制工具i n s p i r a t i o n ，b r a i n ，c m a p ，a c t i v i t ym a p绘制表格 四、概念树与概念图 概念树( c o n c e p tt r e e ) 是反映概念间层级关系的树状图形，如图2 4 所示。其特 点如下：吲 第一，概念树一般由节点、连线和层级三要素组成。 第二，节点表征概念，连线表征概念间的层级关系。概念对应类别，它由一个主题 词或多个子概念组成的集合，这种语义关系，形成了概念的层次和级别关系。 第三，每一概念可细化为若干子概念，从最高层概念逐级下位、细分，就形成了树 状的层级结构，故称为概念树。 第四，在这棵树上，通常上层概念是下层概念的概括，较低层的概念能自动继承较 高层概念的特性。 概念树与概念图的区别见表2 4 。 一 冈 穴 层姆 圆圈 心 困回曰围 园园圆圈 图2 4 学科关系概念树 1 0 二级 三级 东北师范大学硕士学位论文 表2 4 ：概念图与概念树之比较 概念图概念树 构成要素 节点、连线、层级、连接语和命题节点、连线、层级 本质建构知识、梳理知识、整合知识、创新知识、发散思维 作用主题明确、分类清晰、方便记忆、层级明确 主题明确、层次清晰、方便记忆 罗列概念，理清概念间关系、逐级构建 始于主题概念，逐级构建 研制技法 有序的、层级化、有连接语的网状结构有序的树状结构 研制工具 i n s p i r a t i o n ，b r a i n ，c m a p ，a c t i v i t ym a p 画笔 五、知识结构图与概念图 知识结构图是用图表的形式表示知识间的结构关系，也称知识框图或知识结构表。 知识结构图的研制有多种方法，最常见的是由节点和带箭头的连线组成，节点表示知识， 这里的知识多指概念、命题等按照一定的规则组织起来的知识体系，它可以表征为物理 概念、定理、定律、公式、或命题等；连线表示知识间的结构联系，并用箭头符号表示 其方向。知识结构图往往把表示知识的概念、定理、定律、公式、或命题放在方框或椭 圆框中，用连线和箭头表示两个方框之间的关系，知识框图的连线上一般不写连接语。 图2 5 是初中“直流电路”的知识结构图。表2 5 给出了知识结构图与概念图的区别。 厂、 7 串联 r 7 部1 电功 焦耳定律 电路| 直 分 【电流强度( ，1 - w = 1 2 r t q = i j r t lj 电 t 流 路 ( 焦耳) 电 欧 电功率q = 0 2 4l e r t 混联 路 姆 电压( ( ，) p = i u( 卡) 、l 电路 定 1 、 。r j l 。尸的 律 t 计 算 r - 【厂 ，r， 、 并联 j i 电阻( r 夕 - 【电阻定律 尺2 p 喜 r t 电路 j 图2 5 物理。直流电