（教育技术学专业论文）概念图思维导图在计算机软件类课程教学中的行动研究.pdf

硕士学位论文 m a s t e r st i e s l s 摘要 概念图、思维导图是基于认知理论下的思维可视化工具，近年来其在教学中的 作用越来越被人们肯定。计算机软件类课程是现在高校课程体系中一个重要的组成 部分，其课程特点是具有较强的逻辑性和严谨性，其中严密的思维过程是学习计算 机软件类课程中需要重点强调的，而概念图、思维导图的可视化思维的特性可以帮 助学习者在学习计算机软件类课程时逻辑思维的形成和培养。基于这样的需求和特 点，本文采用行动研究的方法探讨了概念图、思维导图在计算机软件课程两类课程 编程类和操作类中的应用效果。本论文主要分为以下的章节来阐述： 第1 章绪论，主要介绍概念图、思维导图的国内外研究背景，并阐述了本文的 研究内容和研究方法； 第2 章相关概念和技术，对于概念图、思维导图的概念、特点进行了阐述，并 分析了两者的区别和联系，证实了两者结合的可行性，并介绍了概念图、思维导图 的制作工具i n s p i m t i o n ； 第3 章基于概念图、思维导图的教学过程的构建，分析了理论基础并针对计算 机软件类课程的特点建构了基于概念图、思维导图的理论课程、实验课程的教学过 程； 第4 章关于v i s u a lb 硒i c 程序设计实验课程教学的行动研究，介绍了在v i s u a l b 嬲i c 程序设计课程的实验课程的教学中实践基于概念图思维导图的教学模式的 效果，并在行动研究的过程中，通过观察和反思逐步改善调整教学进度，总结得出 教学模式在实验课程中的应用改善了学习效果。 第5 章关于办公自动化应用课程教学中的行动研究，参照行动研究的四个 阶段来进行，并通过数据分析来定量统计研究的结果，通过对每一轮行动研究的学 习效果进行量化测试，从数据的角度总结得出概念图、思维导图在计算机课程的理 论教学中的效果。 第6 章主要总结了本文研究的成果和对于后期研究的建议，并对本文研究的不 足之处进行了展望。 通过研究发现，在计算机软件类课程中使用概念图、思维导图有助于提高学习 者的兴趣、有助于加强学习者对知识的理解和记忆、促进学习者认知结构的完善和 建构、提高学习者实验的效率，在辅助课程教学中有积极的作用。 关键词：概念图；思维导图；行动研究；计算机软件课程； 硕士学位论丈 m a s t e r st i e s l s a b s n a c t c o n c e p tm a p 锄dm i n dm a p p i n ga r et o o l so ft h i i l i 【i n gv i s u a l i z a t i o nb a s e do nm e c o g n i t i v em e o r ) r t h er o l ei i lt e a c t l i n gi nr e c e n ty e a r si s r e a l i z e db ym o r e 锄dm o r e e d u c a t o r s c o m p l l t e rs o r 撇鹏c o u r s ei s 锄岫岬r t m tp a r to fc o h e g ec o u r s es y s t e m t h e c o u r s ei sc h a r a c t e r i z e db ys 仃o n gl o 百ca n dp r e c i s e d u r i n gt i l el e a r i l i n gp r o c e s s ，w e 惦u a l l ye m p l l a s i z em er i g o r o u sm i n k i n gp r o c e s s t h ec h a r a c t e r i s t i cw h i c hi s v i s u a l m i r l l ( i n go fc o n c e p tm a pa n dm i n dm 印p i n gc a nh e l pd e v e l o p i n gl o 舀c a lm i i l l ( i n gi i l c o m p u t e rc o u r s e sl e a 订l i n g b 硒e do n l ed e m a n d 锄dc h a f a c t 舐s t i c s ，t h i sp a p e rd i s c u s s t h ea p p l i c a t i o no fc o n c e p tm a p 觚dm i n dm 印p i n gi i lt l ec 0 m p u t e rs 0 1 f tc o u r s e s 1 i l i st h e s i si sm a i l l l yd i v i d e di n t ot h ef o l l o 晰n gc h 印t e r st 0e i a b o r a t e t h ef i i s tc h a p t e ri si n _ t r o d u c t i o n nm a i n l yi n 仃o d u c e st l l er e s e a r c hb a c k g r o u n do f c o n c e p tm 印锄dm i n dm 印p i n gd u r i n gt h ed o m e s t i c 觚df o r e i 印 t h es e c o n dc h a p t e ri sr e l a t e dc o n c e p t sa n d 慨h n o l o g i e s i td i s c u s s e st h ec o n c e p t a n dc h 撇c t e r i s t i co fc o n c e p tm a pa n dm i n dm a p p i i l g ，觚dm e n 锄“y z e dt h ed i 氐r e n c e 锄dr e l a t i o nb e t w e e n t h e m a n da tl a s tm ea u t h o rc o i l f i m l e dt l l ef e a s i b i l i 够o fc o m b i n go f t l l e m ha l s oi n 仃o d u c e st h et o o lo fc r e a t i i l gc o n c e p tm a p 锄dm i n dm a p p i n gw 量l i c hi s i i 塔p 油t i o n t h et l l i r dc h a p t e ri st h et e a c h i n gm o d eo fc o n c e p tm 印p i i 培a n dm i n dm a p p i n g n 锄a l y z e st 1 1 et l l e o r e t i c a lf o m l d a t i o nf o rc o m p u t e rs o rc o u r s e s t h ef o u r t hc l i a p t e ri sa b o u tt l l ea c t i o nr e s e a f c ho ne x p e r i m e n t a lc 删c t l l 眦o fv i s u a l b a s i cp r o g r a md e s i g n i tm t n o d l l c e st l l ei e a m i i l ge 虢c ti i lt 量l ep r o c e s so fp r a c t i c i n gt l l e t e a c h i n gm o d ei nt l l ee x p e r i i i l e n tc o u r s e a n d 蜘n g l ea c t i o nr e s e a r c hp r o c e s s ，t l l e a l j t h o ra d j u s t s l ep r o g r e s so ft e a u c h i n g 也r o u g hm eo b s e r v a t i o na n dr e n e c t i o n t h e nw e c a nc o n c l u d et h a tm e a p p l i c a t i o no ft e a c l l i n gm o d ei nm ec o m p u t e rc 响c u l u mi l l l p r o v e t l l es t u d ye 旋c to fl 髓m e 瑙 1 1 1 e5 t l lc h a p t e ri sa b o u tt h ea c t i o nr e a r c ho ft h ec o m p u t e rc o u r w k c hi so 珩c e a u t o m a t i o nl l i 咖l e v e l 印p l i c a t i o n h ln l i sr e s e a r c l l i tf o l l o w st h ef o u rp 剐船o fa c t i o n r e s e a h 锄dd l l r i i l ge a c hp a r tw ec a r 叮o u tt l l eq 眦t i t a t i v et e s ta l l de v a l u a l i n g t h e n 硕士学住论丈 m a s t e r st h e s i s f 硒mt l l ed a t at 0 锄a i y z et h ee 虢c to f t l l em e o d ，删c hi st h eu s i n gc o n c e p tm a p 锄dm i n d m 印p i n gi nc o m p u t i 玎s o 胁a r ec 0 u r s ee d u c a t i o n t h e6 t i lc h a p t e ri ss 咖撕z i n g i ti n t r o d u c e s l er e s e a r c hr e s u l t s 明ds o m e s u g g e s t f o r l el a t e rr e s e a r c h e 髂，锄dd i s c u s s e st h el i m i t a t i o i l so ft l l i ss t u d y t h r o u 曲m er c s e a r c kw ed i s c o v e rt h a t 惦i n gm ec o n c e p tm a p 锄dm i n dm a p p i n gi i l 廿l ee d u c a t i o no fc o m p u 衙s o rc o u r s ec 趾i m p m v et l l e l e a r n j n ge f f e c t 雒f o l l o w s ： e n h a i l c i n gl e 锄e r si n t e i e s t ，p r o m o t i n gt l l ec o n g 咖c t i o no fc o 印i t i v es 仃u c t u r e ，m i s i n gt 1 1 e e 伍c i e n c yo ff i m s k n go fm et e s tf o r l e 锄e r s ，i m p r o v i n gm eu n d e r s t 卸d i n go fs t u d e n _ t si n c 嘶c u l 啪c o n t e n ta n d o n i nb r i e et h ec 0 n c 印tm 印锄dm i n dm 印p i n gp l a ya p o s i t i v er 0 1 ei nc o m p u t e rs o n ：、) l 脚ec o u r s et e a c h i n g k 对w o r d s ：c o n c e p tm a p ；m i n dm a p p i n g ；a c t i o nr e 锨u h ；c o m p m e rs o 小v a r e ； ，7 ：、 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s l 绪论 1 1 研究背景及意义 计算机软件类课程是现在高校课程体系中一个重要的组成部分，其课程目的是 要学生掌握软件开发工具的各项工程，熟练使用这些工具来解决实际的问题，以提 高学生实践的能力。在软件课程中，一般具有较强的规律性、逻辑性、可视性。在 学习课程的过程中，学生需要保持清晰的思路。一般来说计算机软件类课程的教学 是多媒体环境理论课、机房实验课程相结合的课程安排方式。随着信息技术的发展， 概念图、思维导图这样的概念被越来越多的学者关注。概念图、思维导图是基于一 定认知理论基础的关于思维可视化表征方式。近年来，学者们探究其在教学中的应 用可行性，取得了一定的研究成果。 计算机软件类课程类目较多，本文中笔者选取两种具有普遍代表性的课程类型 编程类、操作类来进行研究。其中编程类的课程注重程序的编写、实现、调试； 操作类的课程注重可视化的操作和效果实现。本文基于概念图、思维导图在可视化 的思维表征的特性以及计算机软件类课程较强的逻辑性的方面出发，探讨概念图及 思维导图在课程教学中的应用方法，以期能在如何将概念图、思维导图工具应用到 教学中? 对于教学效果是否有影响? 等问题得出一定的结论，为以后学者研究教学 提供一定的思路和建议。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究状况 国外对于概念图的研究中较多的用于在教学上，比如数学教学、物理教学、 化学教学等，利用概念图可以清晰的给学生展示知识的整体结构和思维过程。1 9 8 4 年康乃尔大学的诺瓦克在书l e 啪i n gh o wt ol e 锄中介绍了概念图在各个领域的 知识表征方法和作用，提出了概念图的表征模型t 。1 9 9 0 年在c o n c e p tm a p p i n g ：a u s e m lt o o lf o rs c i e n c ee d u c a t i o n 一文中介绍了概念图在科学教育中的积极作用， 他指出概念图可以作为教学策略、辅助工具等l 引。在t l l ee 脏c to f t c a c h e r g e n e r a t e d c o n c 印tm 印s0 nt i l el e a n l i n go fl i n e a rm o t i o nc o n c 印t si ne l 锄e n t 卸叮p h y s i c s 一文 中就介绍了概念图在物理教学中的应用，文章采用实验研究的方法，实验组和对照 组分别进行实验，对比实验结果来说明其效果【3 j 。实验结果显示实验概念图的学生 ，互、 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 在课堂中会更活跃，能在测试中获得较高的分数，从而得出概念图是在物理学教学 中是一种有效的教学工具。在c u r t i c u l 啪c h a i l g e su s i n gc o n c e p tm a p s 一文中介 绍了概念图在课程改革中的应用，并以理论模型为基础说明了采用概念图来实现课 程模型的改革的效果。当然也强调了构建课程模型中需要注意到的问题，是一个需 要不断修改的过程【4 j 。概念图作为评价工具来研究：在c o n c e p tm a p 嬲s e s s m e n t 向r t e a c l l i n gc o m p u t e rp r o g 阴m m i n g 一文是将概念图作为评价学习效果的工具在计算机 编程中的应用研究，并对概念图的现有的评价技术进行了文献综述，同时对于各种 技术的优势和劣势进行了反思在c o n c e p tm a p a s s e s s m e n to f c l a s s r o o ml e a m i n g ： r e l i a b i l i 锣，v a l i d i 锣，a n dl o g i s t i c a lp r a c t i c a l i t y 一文中介绍了将概念图作为课堂学习 评价的方法和依据，对于概念图的评价是考察其心理测量学特征和实用性，并对此 进行了实验研究，总结出概念图可以作为课堂的一种评价技术1 6 j 。总之在教学方面 使用概念图的较多，研究者也较关注这一领域的应用。 思维导图的研究主要在教育领域、发散思维培养方面。如：在m i n dm a p p i n g i ne x c c u t i v ee d u c a t i o n ：印p l i c a t i o n sa n do u t c o m e s 一文中介绍了思维导图在行政教育 中的应用研究，指出思维导图可以促进思维的灵活性在m i n dm a p p i n g 觚d o u t l i i l i i 培：c o m p a r i n g “) l ，o 咖e so fg r a p h i co r g a n i z e r sf o rl e a r i l i n g v e n t l l - 伊a d el i f e s c i e n c e 一文中使用实验的方法介绍了两者图表组织在学习中的应用即思维导图、 智力图在1 km 砌m 卵b o o k ：h o wt 0u 脚i 锄t “i l k i n gt 0m a x i i i l i z ey o u r b r a i l l s 咖p e dp o t e n t i a j 一文中介绍了如何使用思维导图在最大限度的发挥脑部 的潜能，是对于思维方面的研究p j ：国外对于概念图、思维导图的研究都是独立的， 其主流思想是把两者作为独立的个体来研究在教育及其他领域的应用。 1 2 2 国内研究状况 为了探讨国内对于概念图、思维导图的研究现状，笔者采用文献分析和内容分 析的方法来进行。选用文献统计软件n o t e e x p r e s s 来实现，采用其在线数据库c n l ( i 中国知网，检索5 年( 2 0 0 7 2 0 1 1 ) 内的关于概念图、思维导图的期刊。 ( 1 ) 检索“题名 精确匹配“概念图，时间段为：2 0 0 7 2 0 1 1 年，检索结果 中，除去题名中同时包含“思维导图 的文献有2 5 8 篇。各年份的期刊数量如下图： 2 石页士学位论文 m a s t e r 。st h e s i s 1 0 一i 喇f 教与学领域非教育学领域 教育评价其他 2 0 0 7 年3 4833 2 0 0 8 年3 21 26o 2 0 0 9 年 4 5l l 52 2 0 1 0 年4 0l ol7 2 0 1 1 年 2 5635 图1 2 统计结果 从上表中可以看出，概念图的研究大部分在于教与学的领域研究，在教学中研 究有：把概念图看作一种教学策略的观点；如2 0 1 1 年在概念图在中学信息技术 课程中的应用一文中提到这方面的应用，并得出其可以提高教学的效果、促进学 生意义学生的完成的结论j 。概念图可以作为促进教学的工具；如2 0 1 0 年在概 念图应用于课堂教学的实践研究一中介绍了将概念图用在课堂中作为辅助工具， 通过评估得出概念图可以促进学生创造性思维的养成、促进完整认知结构的构建、 改善学习的效果l l2 j ；如2 0 0 8 年在把概念图作为认知学习和认知评价的工具一 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 文中将概念图作为认知工具，使用概念图来构造认知树，引导学生将自己的知识结 构用图形表示出来，形成完整的认知结构和知识体系u3 。 “非教育学领域 指信息科学、计算机系统方面的研究。如：2 0 1 1 年在基于 概念图的汉语语义计算的研究与实现一文中介绍了概念图在语义匹配上的应用 4 j ；2 0 1 1 年图书摘要概念图标引方法研究一文中介绍在计算机系统中概念图生 成标引系统的实现【l 习；2 0 1 0 年基于概念图的中文f a q 问答系统一文提到关于 概念图的计算机系统的开发【l6 1 。 在教育评价领域的研究有：如2 0 1 1 年概念图用于教学评价的实践研究 以数学教学为例的一文中介绍了以数学教学为实例，对于不同的概念图构建了不 同的评价标准、不同的评价形式对教学效果进行评价，从而总结出概念图是一种有 效的教学评价工具i n j ：2 0 l o 年一种适于、e b 的概念图评估和学习工具一文中 提到了在评价领域应用的一种工具c o m p a s s1 1 8 】。 ( 2 ) 检索2 0 0 7 2 0 1 1 年的思维导图的相关刊，以“题名“、”精确匹配“、”思 维导图“得到结果1 8 2 篇，各年份分布如图1 3 所示。 一数晕 图1 3 思维导图期刊分布 从图表中可以看出，对于思维导图的研究，2 0 0 7 2 0 1 1 年呈逐渐上升的状态。 对于其内容的分析，同样参照概念图的类目分类方法，将其划分为：教育领域应用、 非教育学应用、其他。教育领域应用主要是对于教学、学习上的应用等；非教育学 的应用主要包括关于计算机类管理系统的构建、资源的构建等；其他主要包括思维 导图自身的研究。具体分布如下图1 4 所示。 4 彳? 、 ： 硕士学位论丈 m a s t e r st h e s i s 教育领域非教育学领域 其他 2 0 0 7 年 1 8 23 2 0 0 8 年 1 7 5l 2 0 0 9 年 2 823 2 0 l o 年 3 59o 2 0 1 1 年 4 388 图1 4 文献统计 分析可知，思维导图的研究也在教与学方面的应用较多。在教学方面的应用有： 作为一种教学策略、组织策略；辅助教学设计；作为学习工具、认知工具；思维导 图的应用促进发散性思维的培养；2 0 1 0 年协作建构思维导图在数学复习课中的应 用探究一文中证实了思维导图在复习、整理知识上的使用效果【侈l ：2 0 1 0 年思 维导图在高中生物复习中的应用一文中介绍了思维导图在生物复习中的积极的效 果并指出思维导图的应用存在性别差异【冽；2 0 0 9 年思维导图在培养学生生物物理 发散性思维中的应用探索一文中研究了其在培养发散性思维的作用【2 1 1 ；2 0 0 8 年 思维导图在大学生协作学习中的应用研究以“学习科学与技术 课程为例 一文中采用协作学习的教学方法，使用思维导图来辅助教学活动的设计，发现其能 促进学习的交流、沟通的进行田】。2 0 0 7 年思维导图在培养学生良好品质方面的 实验研究一文中探究了思维导图对学生的逻辑能力、创新能力等的培养中的影响 幽l o 非教学领域的研究主要包括：医学、计算机类、军事等应用；如2 0 1 1 年高 校图书馆学科知识服务可视化研究学科思维导图绘制一文中使用思维导图软 件p e r s o n a b r a i l l 来阐述了高效图书馆学科知识可视化服务的实现过程1 2 4 j 。2 0 l o 年思维导图方法在战略博弈研讨中的应用一文中介绍了思维导图在军事中的应 用1 2 引。2 0 1 0 年运用思维导图工具提高卫生管理绩效一文中阐述思维导图在卫生 管理中的良好改善作用【2 6 】： ( 3 ) 检索同时包含“概念图”和“思维导图”的期刊，不限制年份搜索到的结果1 3 条，2 0 0 4 年1 篇，2 0 0 5 年4 篇，2 0 0 6 年1 篇，2 0 0 8 年4 篇，2 0 0 9 年1 篇，2 0 1 0 年2 篇。2 0 0 6 年概念图、思维导图的结合对教与学的辅助性研究一文中介绍了 概念图与思维导图的结合对教学中的师生带来的益处1 2 7 】；同时笔者在“中国优秀硕 士学位论文全文数据库”搜索到2 篇学位论文，其中2 0 1o 年概念图思维导图在计 算机教学中的应用研究一文对于其应用于计算机学科教学的效果进行了探究【2 8 j ； 2 0 0 7 年概念图思维导图在信息技术学科教学中的应用研究描述了其在信息技 一， 硕士学位论文 m a s t e r st l e s i s 术教学中的实践过程1 2 9 l ；总结来说对于概念图、思维导图的结合研究并不多。 1 3 研究内容与方法 1 3 1 研究内容 本研究的内容主要有：梳理概念图、思维导图的相关文献，在比较其相似和不 同点的基础上，探讨两者相互结合的可行性，然后构建基于概念图思维导图的教学 过程，并用行动研究的方法在课堂中实践其效果。 1 3 2 研究方法 ( 1 ) 文献研究法：笔者在研读了近几年的国内外关于概念图、思维导图的相关文 献的基础上，对概念图、思维导图的特点、优势等各方面进行了解。在研读文献的 过程中进行总结和分析，为后续的理论研究做基础。 ( 2 ) 行动研究法：本着在行动中研究，研究中行动的思想，将基于理论基础构建 的概念图、思维导图的教学过程在实际教学中进行实践，实施了行动研究来探讨教 学过程在教学中的可行性和实用性。 ( 3 ) 问卷调查法：本文在行动研究中为了测试学生的学习效果，对学生展开了前 期、后期的问卷调查，用数据来比较研究概念图和思维导图在教学中的效果。 6 硕士学位论丈 m a s t e r st h e s i s 2 相关概念与技术 2 1 相关概念 2 1 1 概念图 概念图( c o n c e p tm a p ) 是诺瓦克( j d n o a v k ) 博士在研究奥苏贝尔的有意义 学习的基础上，总结开发的一种教学技术【3 们。它是一种以图表形式重现知识的技术。 早期关于学习的理论是行为主义，行为主义注重的是“条件反射 ，不能反应人的 思维的过程。意义学习理论指出，人的学习应该是意义学习，而其中学习者的已有 知识是影响学习过程的关键因素。学习是将已有的知识和新的知识联系起来。在整 个意义学习的过程中，学习者的认知结构是非常重要。认知结构简单来说就是学习 者现有知识的各种特性的组合性呈现。促进新知识的学习，要增强学生认知结构中 与新知识相关联的知识，在安排教学内容方面要注意尽可能先呈现较强概括性和说 服力的概念和原理，以便学习者对于学习内容进行组织和综合；要注意渐进性【3 1 l 。 基于这样的观点，就需要一种工具将概念与概念的联系表示出来以促进新知识的形 成，概念图j 下是满足这种需求的工具。 诺瓦克认为概念图是一种用概念图的形式来显示各个层级概念之白j 的联系，在 具体事例的辅助下将所有的概念联系形成完整的网络图，是有效的知识的组织和表 征工具【3 引。概念图主要包括节点、连线和连接词三个部分。节点代表概念，连线表 示的是概念之间的逻辑关系，连接词表示的是概念之间关系的种类和方式。根据诺 瓦克的概念模型，概念图由关键概念、一般概念、具体概念、实例等从上至下的四 个层级组成，所以一般制造概念图的时候是先将所有的概念列出来，再根据概念的 联系来构造层级关系。 2 1 2 思维导图 思维导图是英国学者托尼巴赞意识到传统的直线记笔记的不足的背景下，创造 的一种做笔记的方法。思维导图与传统的记笔记方法不同的是：它是一种呈现思维 的过程，尤其注重发散思维；它反映了大脑中左脑的文字、逻辑思维与右脑语言、 创造等的协调的过程；它将人脑的思维过程用图示的方法表示出来，展现清晰的思 维。一般由一个中心主题，发散的多个分支主题，再由多个关键词来组成。思维导 图表现思维的过程和发散思维的形成，能形象的展现人脑的思维过程。 7 硕士学位论文 m a s t e r st h e s ls 2 2 概念图与思维导图比较 概念图和思维导图是实现思维可视化的工具，而两者之间也是有一定的区别。 以下笔者对两者进行比较，并进一步探讨两者在教学中的结合的可行性。 ( 1 ) 制作方法上来说，概念图一般是列出所有的概念，再将各级概念以层级 的关系连接起来，呈现知识网络体系。而思维导图是以一个核心的概念出来，发散 成不同的分支，展现的思维的发散性，从而衍伸到学习中去。概念图注重的是认知 结果，即学习者掌握的知识体系，思维导图注重的思维过程。基于这样的推断，整 个学习过程其实是包含思维导图和概念图的过程，两者结合有利于知识建构的完整 体系。 ( 2 ) 概念图起源于奥苏贝尔的意义学习理论，强调学习的前提是学习者的已 有知识，提倡先行组织者的作用。概念图符合这种需求，能实现概念的组织和整理 的作用，可以作为学习的先行组织者，激起学生对已有知识的重现。思维导图注重 发散性思维。在学习过程中，越来越多的学者意识到强调学生的主体性，而自主建 构学习是学习的有效途径。思维导图起源于对传统“直线型记笔记方法 的革新， 思维导图可以帮助学生的知识的自主建构，构建清晰思维，有利于认知结果的产生。 两者呈现一个先后的顺序，进一步展现两者结合的可行性。 ( 3 ) 概念图和思维导图在教学中的结合。随着现代认知理论的发展，教学的 理论也随着时代的变迁而变更，现代信息时代的教学，强调学生为主体，学生自主 建构，教师承担的是辅助者、引导者的角色。从某种程度上可以理解为概念图是线 性的呈现，思维导图是非线性的。基于这样的学习背景，概念图可以作为学习中组 织概念的工具和策略，思维导图作为学生的自主建构的工具，两者结合构建完整的 学习过程。 2 3 制作工具 关于概念图、思维导图的制作工具目前主要有：m i n d m 锄a g e r 、i n s p 妇i o n 、 x m i n d 、f r e e m i n d 、p e r s o n a j b r a m 等，这里笔者主要介绍i n s p i r a t i o n 工具。i i l ：；p i r a t i o n 是美国i l l s p i r a t i o n 公司专门的概念图软件，其在教育领域的使用较多。随着版本的 变更，i n s p i r a t i o n8 0 以上的版本都具有同时绘制思维导图的功能，这里介绍 i n s p i r a t i o n 9 o 。启动窗口如图2 1 所示。 8 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 图2 1 i n s p i 枷o n9 0 启动窗口 可以创建图表和思维导图m a p ，进入窗口中可以选择相应的选项，如要创建 思维导图，选择进入。默认的图形样式如图2 2 所示：中间的c e n t r a li d e a 是对主题 的修改，可以输入自己的文字。 4 鬟? 羔! 篙。紫2 + 鬻警曩翼，黑霸嘲霸黔j j 戮荔燮徽黧黧嚣臻燃燃t 。t 黑 曼。：。量曼! 旦。曼曼。旦 ，_ r j一 tr j 一一一 - = cl “”e ，。 l 二。一l 截囊 毒曩 瑟星9 ；飞：l j 。圳i 南己：；_ li 捌夕飞- ： ： 去蔓薯 二| 图2 2 思维导图的创建界面 左侧是相应的工具栏，在h l s p i e a l i o n 中提供了大量的符号库可供选择，图表工 具栏中提供常见的创建、链接等工具。如图2 3 所示，构建的关于e x c e l 项目操作的 概念图。如图2 4 所示，构建p o 、e r p o i n t 实例思维导图。 9 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 图2 - 3e x c e l 实例概念图 关于计算机系 图2 4p o 、e r p o 血实例思维导图 l o ： 硕士学位论丈 m a s t e r st h e s l s 3 基于概念图思维导图的教学过程构建 3 1 过程构建理论依据 3 1 1 认知图式理论 “认知图式理论 是瑞士心里学家皮亚杰提出的。他指出在人的认知过程中， 图式是一个特别重要的概念。简单来说，图式就是学习者认知结构的表现形式。他 认为，图式是认知的基本前提，而图式的改变是认知的本质。学习是一种能动的建 构过程。学习者的学习认识过程，就是图式改变的过程。学习者通过“同化”“顺 应 将原有的图式与新的图式结合，形成新的认知结构，而图示的表示方法也是需 要考虑的内容。基于概念图、思维导图的特点，可以将其作为图示的一种呈现方式。 在教学中应用概念图和思维导图，能够促进知识图示的改变，促进学习者知识的建 构。 3 1 2 建构主义学习理论 学习理论经历了行为主义、认知主义、建构主义的历程，其中建构主义认为学 习是学习者主动意义建构的过程。建构主义学习理论强调学习者的主体地位，强调 学习不是一个被动的灌输的过程，而是学习者自主的建构。在建构知识的过程中， 尝试将已有的1 日知识与新的知识相联系，当新旧知识相冲突的时候，学习者就要重 新建构最初的认知结构，这个过程是学习者意义建构的过程。这里介绍维特罗克的 建构主义学习模型，它强调学习也是一种信息加工的过程，分为以下几个部分：最 初生成新旧联系的尝试形成动机注意对照长时记忆检验对照感觉经 验检验有意义的理解纳入记忆1 3 引。 基于这样的观点，将学习者的新旧知识联系起来是学习行为中重要的过程。概 念图作为先行组织者呈现在学习者面前，容易激起学习者探究的欲望，更能体现新 旧知识的联系和区别，促进知识的意义建构。建构主义强调知识是学习者心理自我 表征的过程，那么学习者的思维认知过程是学习者知识建构的过程性的表示。思维 导图的思维可视化特性应用在在学习过程中，可以帮助学习者清晰的呈现思维过 程，易于发现新旧知识的联系和冲突，更能体现学习者的自主性。 f 、 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 3 2 教学过程的建构 基于上述的理论基础，并结合概念图、思维导图在教学中的不同作用，概念图 注重认知结果，思维导图则注重认知产生的过程，可以从这两方面考虑两者在教学 中的应用。 3 2 1 理论课教学过程 一般的理论课程的环境是多媒体的教室，构建在计算机软件类课程中概念图 思维导图的教学过程如下： 图3 1 理论课教学过程 如图3 1 所示，在多媒体环境下的课堂中，基于概念图、思维导图的教学分为 以下的部分： ( 1 ) 课程导入 根据奥苏贝尔的有意义学习，学习者在学习新知识的时候，其已有知识非常关 键。而先行组织者的提供，是利于学习者将已有的知识与新知识相联系，激起学习 者的学习兴趣，促进知识的建构。概念图是一种层级的概念组织工具，可以担任先 行组织者的制作工具。如在学习计算机v i s 谢b a s i c 编程中的关于内部控件的内 容，“5 2 文本框 的课程教学过程中，在导入时候加入先行组织者复习已学过的知 识，概念图如图3 2 所示。 1 2 硕士学位论丈 m a s t e r st l e s i s 圈 ，1 2 冽一1 ：熙破。阐 声 ? 4 、 d e 话叫t爹 运 s t y i e i = i 善_ ? = _ 。 c a n c e 。 e n a b t e d ：。l i ：；i ! ：! ! ! ：；茹 图3 2 概念图实例 ( 2 ) 提出任务 计算机软件类的课程一般以操作和过程为主，所以一个明确的学习任务在实践 中是需要的。基于课程特点，可选择任务驱动式教学。让学习者对学习内容感兴趣， 主动的实施知识建构。 ( 3 ) 实施教学 在实施教学的过程，根据教学内容的安排，选择不同的教学策略实施。在这个 过程中，可以使用思维导图来引导学生积极的去探讨学习内容。比如说在任务驱动 型的教学中，提出了学习任务，学习者积极思考任务。这个时候可以使用思维导图 来引导学习者参与到课堂中来，师生共同建构思维导图，加深学生印象。以下笔者 以v i s 砌b a s i c 编程中的多媒体理论教学，关于内部控件复选框的教学中， 向学生展示了此程序，并让其观察功能。然后师生一起讨论如何来完成这个程序， 使用思维导图工具来实现。 图3 3v i s u a l b a s i c 程序实例 1 3 鞫l 豳豳l 豳 ，= 7 、 硕士学位论文 m a s t e r st l l e s i s 教师与学生互动过程中，教师根据学生的回答思维导图的操作，给学生正确的 指引。 按钮 图3 4v i s u mb 嬲i c 程序探讨思维导图 ( 4 ) 总结 在这一阶段，通过课堂教学，学习者对知识点已经有了一定的认识，为了加深 学习者知识的自我建构，在总结的阶段使用概念图来梳理学生的知识体系，当然要 引导学习者加入进来，师生共同建构。笔者同样以上述的例子来说明，在课程总结 的阶段，教师和学生一起构建的概念图，加深知识体系完整和学生的知识记忆。如 图3 5 所示。 图3 5v i s u mb a s i c 程序设计课堂总结概念图 1 4 ：b 为、 硕士学位论文 m a s t e r st h e s j s 3 2 2 实验课教学过程 上文介绍了在多媒体环境下的关于计算机软件类课程的教学模式，那么在机房 实验下的应用如何呢? 计算机软件类课程的上机实验注重学习的自主操作和实践， 所以整个课常以学生的操作为主，如图3 6 所示。 判疰i 知识类型 虢教学方法 | 自主学习l l 倦作学习l l ?l 完成思维导图l小组建构思维导圉l 么粹、 ”，。，、 q 滞等网络i 啾簸答j l 提交思维船黼l 方式讨沦 lj ：| 1 评价l 图3 6 实验上机课教学模式 在图3 6 所示的教学模式中，主要分为以下的部分： ( 1 ) 任务提出 因为计算机类的课程强调实际操作操作和自主建构，所以在教学方法上可以选 用任务驱动法。可以在开始的时候给学生呈现学习任务，以成果展示的方式来给学 生呈现。在任务提出的阶段，可以利用概念图来总结相关的知识点，激起学习者对 于所学知识的记忆，更加有利于实验的进行。 ( 2 ) 学习方法确定 根据学习知识的性质，教师可以选择采取小组协作、单个作业的方式来进行教 1 5 嚣、 ： 硕士学位论丈 m a s t e r st h e s i s 学。比如适合小组协作的任务，教师根据学生的特点采取随机分组、固定分组的方 式布置任务。为了促进学生的清晰知识结构，思维导图作为一个思维表征的工具可 以很好的帮助学生者问题解决过程的构建。在实验机房的环境下，小组协作的思维 导图的构建可以借助q q 平台中的小组讨论来协助完成，其可以作为小组的作业的 一部分，而实验任务是要求学习者单独完成，如果是单个作业，则是学习者独立完 成思维导图的作业，随后根据思维导图来完成实验任务。 ( 3 ) 作品完成和评价 上机实验主要是学生的自主建构，教师作为指导者、答疑者的身份参与其中， 及时引导学生进行有效的学习。提交作品之后就是关于作品的评价。在协作的学习 环境下，评价的部分是小组思维导图、组员的实验作品、实验报告作为评价的依据， 当然小组协作的记录也是一部分，提交小组q q 讨论的截图记录。在单个作业中， 则是各自的思维导图、实验作品、实验报告作为学习成果提交。 图3 7 是某实验小组实验的作业下提交的成果。 图3 7 小组e x c e l 项目思维导图 1 6 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 4 关于v i s 咖lb a s i c 程序设计课程教学的行动研究 4 1 实验准备 笔者于2 0 1 1 年3 月担任信息技术系0 8 级本科课程v i s u mb a s i c 程序设计实 验课助教，v i s u a lb 弱i c 程序设计在计算机软件类课程可以归纳为编程类。由于 笔者只担任实验课程的教师，所以此次实验主要的研究目的是基于概念图、思维导 图在实验课程的应用研究效果。 研究方法采用行动研究，时间段为2 0 1 1 年1 0 月一0 1 1 年1 2 月，课时数为 1 8 课时。研究对象为本科2 0 0 8 级多媒体专业学生，学生人数为4 0 人。教学内容是 v i s 岫b a s i c 课程实验，总共分为6 个操作实验。针对课时的安排，笔者安排3 轮行 动研究来探讨概念图、思维导图在实验课程中的应用。 4 2 第一轮行动研究 4 2 1 计划 本轮行动研究的主要目的是为了让学生认识概念图、思维导图的应用，熟悉软 件i l l s p i r a t i o n 的使用和操作。时间段为2 周，安排实验三、四的内容。针对概念图、 思维导图的特点，在实验课程中可以使用概念图来对已有的知识进行整理，引出实 验任务，思维导图则是学生构建自己实验的过程的工具。在第一轮的研究过程中， 由于学生对于软件不熟悉，教师可以在学生实验之前利用思维导图解读实验任务的 思路和过程。为了方便学习的进行，笔者构建了班级q q 群，在q q 群共享上传实 验任务书，在q q 群论坛里让学生写学习反思和总结。 4 2 2 行动 在课课堂中，利用多媒体向学生介绍软件i n s p 硫i o n 9 的操作和作用，并演示个 别的小例子让学生更深的认识，对其激起学习兴趣。以下笔者选取其中一个实验的 课堂活动安排来说明。本次实验内容为内部控件应用，要求设计一个窗体，提供一 个列表框项目录入界面，并判断用户在文本框中的字符串是否是列表框的某个项 目，若是，返回其索引，否则提示相应的信息。 实验导入： 教师：“本节实验主要的内容是关于列表框控件的使用，在做实验之前，我们 先来复习下关于列表框的知识点。那么在这里我们介绍一种软件i n s p i r a t i o n9 来辅 助我们的学习，具体的操作材料和方法请大家参见q q 群共享。