（教育技术学专业论文）概念图的绘制及生成系统在教学中的应用研究.pdf

硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 中文摘要 随着科学技术和信息技术的迅猛发展 教育信息化已经渗透到了学校教育的各 个角落 运用建构主义学习理论建构新型教学模式 促进教学内容与方法的变革 迎接信息社会对教育的挑战 已经势在必行 纵观当前的教学现状 我们发现传统 的教学方式和方法已不能从根本上改变教学现状 在这种以培养学生创新精神和创 新能力的创新教育的时代背景下 必须要寻找合适的教学方式和方法 奥苏贝尔认为 人的学习应该是意义学习 影响学习的主要因素是学习者已经 掌握的知识 当学习者有意义学习的倾向 并把所要学的新知识同原来的知识联系 起来时 意义学习便发生了 奥苏贝尔还认为意义学习的心理机制是同化 除了学 龄前儿童 学生的学习都是通过概念同化习得新概念的 概念的上位关系 下位关 系 组合关系的层级排列最终形成了学生的认知结构 而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 教授正是根据奥苏贝尔的认知同化学习理论发展出概 论图并将其应用于实际教学的 尽管概念图的最初目的是为了检测学生已有知识的情况 但是它蕴涵了丰富的 教学功能 概论图不仅仅是作为一种使用工具 更应该作为一种教学的技能和策略 本研究主要完成以下三方面的问题 第一 探讨概念图的起源 发展和未来 这包括对概念图的由来 及其发展程 度的研究 国内外对概念图的研究情况 概念图的运用前景等问题 第二 阐述了概念图的理论基础 其后论述了在实际教学中如何使用概念图 在对概念图基本理论的研究下 深刻理解其在教学中运用的意义和作用 并结合实 际学科阐述概念图在教学中的运用 第三 概念图绘制和生成系统的设计与实现 运用c 编程语言来实现该系统 结合 教育技术学 这一学科说明该系统的应用 关键字 概念图 概念图教学 概念图绘制 概念图生成 设计 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s a b s t r a c t w i m t h e 瑚 p i dd e v e l o p m e n to fs c i e n t i f i ct e c h n 0 1 0 9 ya 1 1 di n g e l l e r a t i o n a lt e c l l l l 0 1 0 戥 i ti i le d u c a t i o nh a sb e e ni i l f i l t r a t e di n t oa l lo v e rm ec o m e ro fs c h o o le d u c a t i o n n s i m p e r a t i v eu n d e rt l l es i t l l a t i o nt h a tu s i n gc o n s t r u c t i v i s ml e a m i n gt h e o 巧c o n s m l c t sn e w t e a c k n gm o d e l p r o m o t e sm e 仃a n s g e n e r a t i o no ft e a c l l i n gc o n t e i l t sa i l dm e t h o d s a 1 1 d m e e t st l l ec h a l l e n g eo f i n g e n e r a t i o ns o c i e t t oe d u c a t i o n m a l i n gag e n e r a l0 b s e r v a t i o n o fc u 玎e 1 1 tt e a c h i n gs i t i l a t i o n w ef i n dt h a t 仃a d i t i o n a it e a c h i n g m e t h o d o l o g yc 锄o t 缸 1 d 锄e n t a l l yc h a l l g et h e c u r r e n ts t a t eo fe d u c a t i o n a 1 1 di ti s i l n p o r t a n tt 0 f i n d 印p r o p r i a t ee d u c a t i o nm e t h o dw i t hi n c r e a s i n ga t t e n t i o nt oi n n o v a t i o ne d u c a t i o no f f o s t 商n gm e s n j d e n t s i 1 1 1 1 0 v a t i o ns p i r i t 锄da b i l i 够 a u s u b e ln l i n k st h a th u m 锄b e i n g s1 铡嘶n gs h o u l db em e a n i n g 如11 e 锄i n g t h e m o s ti m p o r t 趾ts i n g l ef a c t o ri n n u e i l c i n gl e 锄i n gi sw h a tm el e 锄e ra l r e a d yk n o w s m e a l l i n g 如 e 黝i n go c c u r sw h e nt h e1 e a m e r st e n dt 0l e a mm e a l l i n g 血l ya n dr e l a t em e n e wf a c t st ot 1 1 0 s el e 锄e d a u s i l b e la l s oh o l d st h a tt 1 1 ea s s i m 订a t i o nt h e o r yi st h em e n t a l m e c h a m s mo fm e a l l i n g 伽1 e a 玎l i n ge x c 印tp r e s c h 0 0 1c 1 1 i l d 1 e 锄e r s1 e 锄n e w c o n c e p t s b yc o n c 印ta u s s i m i l a t i o n t h e1 e 锄e r s c o 印i t i o ns t r u c t l l r ei sf o n n e db yt h ec a s c a d eo ft h e h y p e m y m y h y p o n y m ya i l ds y i l t 锣n a t i cr e l a t i o no fc o n c e p t s j o s e p hd n o v a l i sa p r o f e s s o ra tt h ee d u c a t i o nd 印a r t n l e l l to fc o m e l lu i l i v e r s i t y h i sr e s e a r c hp r 0 伊a ml e dt o d e v e l 叩m e n to fc o g t l 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a p c o n c 印t c o n c 印tm a pd r a w i n g c o n c e p tm a pg e n e r a t i o n d e s i 盟 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明 所呈交的学位论文 是本人在导师指导下 独立进行研究工作 所取得的研究成果 除文中已经标明引用的内容外 本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果 对本文的研究做出贡献的个人和集体 均已在 文中以明确方式标明 本声明的法律结果由本人承担 作者签名 桥象1 1 日期 夕孵年莎月多日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留 使用学位论文的规定 即 学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版 允许论文被查阅和借 阅 本人授权华中师范大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索 可以采用影印 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 同时授权 中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到 中国学位论文全文数据库 并通 过网络向社会公众提供信息服务 作者签名 芥莉 日期 y 昭年易月乡日 言薹掣占 本人已经认真阅读 c a l i s 高校学位论文全文数据库发布章程 同意将本人的 学位论文提交 c a l i s 高校学位论文全文数据库 中全文发布 并可按 章程 中的 规定享受相关权益 回童途塞握变后溢卮 旦圭生 旦二生 旦三生筮查 作者签名 杆荔 导师戡多弓饥 日期 沙田年6 月乡日 日期 w6 套年占月 日 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 1 绪论 1 1 论文研究的背景 随着科学技术和信息技术的迅猛发展 教育信息化已经渗透到了学校教育的各 个角落 教育信息化是指在教育领域全面深入运用以多媒体计算机和网络通信技术 为基础的现代化信息技术 促进教育改革和教育现代化 使之适应信息化社会对教 育发展的新要求 其目的是为了推动教育现代化的进程 实现创新人才的培养 教 育信息化基于创新教育的要求 基于培养面向信息化社会人才的要求 认真地对教 育系统进行信息分析 有效地应用信息技术 培养学生的信息能力 培养学生探索 知识的能力 培养学生分析问题 解决问题的能力 它是追求信息化教育的过程 而信息化教育是教育信息化的结果 信息化教育是以现代信息技术为基础的一种新 型教育形态 是一种全新的教育形态 它利用现代信息技术来促进教育改革和教育 发展 是建构主义学习理论与信息技术相结合的产物 信息化教育除了带来教育思想 教育手段和教学方法的革新外 更主要的是带 来了教育教学模式也即是教学结构的改变 这一改变必然会产生信息化的教学模 式 运用建构主义学习理论构建新型教学模式 促进教学内容与方法的变革 迎接 信息社会对教育的挑战 已经势在必行 纵观当前的教学现状 我们发现传统的教 学方式和方法已不能从根本上改变教学现状 在这种以培养学生创新精神和创新能 力的创新教育的时代背景下 必须要寻找合适的教学方式和方法 现代化的教学模 式除了有教师 学生 教学内容三要素外 还包括重要的要素 教学媒体 教学模 式是在一定的教育思想 教学理论和学习理论的指导下的在一定环境中展开的教学 活动进程的稳定结构形式 是教学系统的四个组成要素相互联系 相互作用的具体 体现 因此教学模式的改变必然会触动教育思想 教学观念 教与学的理论等根本 性的问题 信息化教学模式可以描述为 以学生为中心 学习者在教师创设的情 境 协作和会话等学习环境中充分发挥自身的主动性和积极性 对当前所学的知识 进行意义建构并用其所学解决实际问题 u 1 信息化教育的教学模式 方法体现了下面的特征 教师作为促进者 指导者和 顾问 教师作为合作学习者 以学生为中心的学习 开放的 弹性的和按需学习的 形式 信息化教育的教学模式提倡在教师的指导下 以学习者为中心的学习 充分 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 发挥学生在学习过程中的主动性 积极性和创造性 使学生在学习过程中真正成为 信息加工的主体和意义的建构者 而不是外部刺激的被动接受者和知识的灌输对 象 信息的加工和意义的建构都会从概念入手 所谓概念 是指抽象的 普遍的想 法 观念或者充当指明实体 事件或者关系的范畴或者类的实体 是反映事物本质 属性的思维产物 它是意义的载体 是人类对一个复杂过程或者事物的理解 概念 是思维的基础形式之一 是用以组织知识的基本单位 也是构建人类知识的细胞和 基本要素 概念的教学在整个教学系统中具有举足轻重的地位 正是由于对特征的 独特组合而形成的知识单元的积累构成了我们知识框架的形成 在认知科学和人工 智能中概念被用来作为人的知识模型 概念图支持的教学就是这样一种以学为中心 的教学模式 1 2 论文研究的意义 本文研究的意义在于 信息化社会中素质化教育的需要 所谓素质化教育是根据社会发展和人的发展 的需要 以全面提高全体学生的基本素质为根本目的 以弘扬学生的主体性为主要 运作精神 注重潜能开发和健全个性发展 注重培养创新和实践能力为根本特征的 教育 乜1 素质教育的核心内容之一是创新教育 素质教育的主要目的就是注重学生 的创新精神和实践能力的培养 创新人才必须具备创新意识 创新精神和创新能力 素质教育注重培养学生的问题意识 批判意识和超越精神 引导学生质疑 调查 探究 促进学生主动的 富有个性化的理解和表达 引导学生从事实验和实践活动 培养学生乐于动手 勤于实践的意识和习惯 切实提高学生的动手能力和实践能力 口3 概念图可以调动学生人们学习的积极性 培养人的创新精神和创新意识 而这与 素质教育的要求不谋而合 基础教育改革的需要 1 9 9 4 年 联合国教科文组织在 学习 财富蕴含其中 这一研究报告中 明确指出 学会认知 学会做事 学会共同生活和学会生存 是现代教育的四大支柱 基础教育课程改革纲要 明确提出了转变学生学习方式 的任务 促进学生在教师的指导下主动地 富有个性地学习 尊重学生的人格 关 注学生的人格差异 满足不同学生的学习需求 素质教育是为适应社会发展和人的 发展需要的理想教育理念集合 而新课程改革是素质教育理念的直接反映 概念图 支持以学生为主体 尊重学生的个性发展 充分发挥了学生学习的积极性和主动性 这正好体现了教育改革的目标 2 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 学生学习的需要 面对着日益进步的社会 学生要学会学习 就必须要学会去 主动建构知识 以满足自身学习的需要 只有主动的知识建构才能达到知识的积累 建构主义学习理论认为 新知识应当整合进现存的知识结构中 这样才有利于建构 新意义 概念图有利于刺激整合过程并使意义更加清楚 同时也更强调学习者注意 概念之间的关系 h 1 概念图提供了这样一个自我建构学习和知识的平台 从自身学 习水平出发 通过建立概念图来确定已学知识 通过建好的概念图将原有知识和新 知识建立联系 最后构造出新的概念图 如此循环 逐步达到对新知识的学习和理 解 概念图最初设计目的就是为了测试学生已经具备的知识 所以它可以作为一种 学生学习评价的工具 因此 学生可以借此检查其知识结构以及其对知识间相互关 系的理解 概念图支持的教学是教师运用概念图来引导学生学习 让学生发挥自主 精神 加深对知识的理解以及记忆 提高学习效率及进行有意义学习的一种方式 r 5 1 1 3 研究的目的 内容及框架 论文的研究目的是 运用认知学习理论和建构主义学习理论 探索概念图在教 学中运用 并通过编程语言设计生成绘制概念图和生成概念图的系统 以达到方便 师生学习的目标 本文的研究内容为 研究概念图的起源 发展和未来 这包括对概念图的由来 及其发展程度的研 究 国内外概念图的研究现状 概念图的运用前景等问题 阐述了概念图的理论基 础 研究概念图的运用情况 在对概念图基本理论的研究下 深刻理解其在教育运 用中的意义和作用 并结合实际科目阐述概念图在教育中的运用 概念图绘制和概念图生成系统 运用c 编程语言来实现概念图的绘制 以及在 给出知识中各要素点和关联后能够生成概念图 并研究了系统在相应学科中的应 用 本文要解决的关键问题是基于概念图的理论基础实现概念图绘制及生成系统 这需要在概念图的相关理论支持下运用适当的编程语言来实现该系统 本文以概念图的起源 发展和未来的研究为起点 以论述概念图在教育中的运 用为契机 以概念图的绘制及生成系统为主要论述目标 共分为六章 第一章 绪论部分主要论述了本文研究的背景 研究意义 研究的目的及论文 框架 第二章 概念图的起源 发展和未来论述了概念图的产生背景 理论基础 发 展研究及其运用前景 第三章 概念图在教学实践中的运用分析 这部分主要论述了概念图在教育教 学中运用的意义和作用 详细说明了概念图的设计与实现 并给出了概念图在教育 教学中的运用实例 第四章 概念图绘画及生成系统的设计与实现 这部分对概念图的绘制及生成 系统模型做了设计 并论述了其实现 第五章 论述了如何运用概念图绘制及生成系统为教学服务 这里主要分析了 教育技术学 中概念图绘制及生成系统的应用 第六章 研究总结与展望 这部分内容对整个文章做了总结 并对后续的研究 工作做出展望 4 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 2 概念图的含义及其起源 发展和未来 2 1 概念图的基本概念及类型 2 1 1 概念图的要素及构成 概念图 c o n c e p tm a p 也称思维图 m i n dm a p 思维工具 m i n dt 0 0 1 它 是用来组织和表征知识结构的工具 也即是说 概念图是人们将某一领域内的知识 元素按照其内在的关联建立起来的一种可视化语义网络 概念图以视觉化的形式阐 明了在知识领域里学习者是如何使概念间产生关联的 并且揭示了知识结构的细节 变化 概念图是一个打开大脑潜能的工具 它同时运用大脑皮层的所有智能 包括 词汇 图像 数字 逻辑等等 它可以运用于生活的各个层面 帮助学习者更有效 地学习 更清晰地思维 让大脑表现最佳 概念图的组成有其基本要素 其四要素如下 概念 概念是指事件或事物中可观察到的规律性或模式 事件或事物的记录 它由一个符号来指定 通常是一个词 它是知识的基本构建组块 概念是事物的共 同属性 也即是公共特征 这些公共特征可以用语言或者符号来表征 命题 命题是指通过连接词连接起来的两个或者多个概念 或者对某个事件或 者事物的一句陈述 它是真正的意义单元 只有命题才能阐述信息 它是事物现象 结构 规则的描述 交叉连接 交叉连接是指概念图上相距较远的概念间存在的一些关系或命题 它表示了不同知识领域概念间的相互关系 层级结构 层级结构是指概念的展现方式 最普遍最一般的概念置于图的上端 次一级的和更具体的概念按照等级排在下面 不同群集的概念图可就某一概念实现 超链接 概念图被看作是一种以科学命题的形式显示概念间的意义联系 并用具体实例 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 嘲 概念图的构成 节点 节点表示概念 通常用几何图形 图案等符号来表示 连线 连线用于连接节点 它用来表示两个概念间的关系 可以是单向的 双 向的或者任意方向的 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 连接词 连接词是指连线上的文字 用于描述概念间的关系 通过节点 连线和连接词 按照一定的顺序将概念关联起来 便形成了命题 一般 概念图有一个特定的主题 概念图的三种联系 横向联系 说明处于概念图中同一层级水平的概念间的有意义联系 纵向联系 说明概念间包容和被包容的关系 交叉联系 说明处于不同层级概念间的联系 从概念图的要素和构成可以看出 概念图是概念间关系的建构 概念图反映了 创建者的知识结构或者思维结构 是一种可视化语义网络 也是一种图式表征 它 通常将某一主题的有关概念置于圆圈或方框中 然后用连线将相关的概念和命题连 接 连线上标明两个概念问的意义关系 命题可以是横向关联 这些横向关联用来 表示科学概念间的联系 而这些联系对于创造力的形成和发展是大有裨益的 概念 形成的序列结构对于创造力的形成也很有帮助 下面将概念图的含义用概念图表 示 如图2 1 所示 罗隶 匝圃 2 1 2 概念图的类型 图2 1 有关概念图含义的概念图 6 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 按结构分主要有四种类型 忉 蜘蛛网型概念图 把主题放置中心或把各个因素统一于概念图中心的组织结 构 次主题围绕概念图图中心向外辐射 如图2 2 所示 图2 2 蜘蛛网型概念图 层级型概念图 根据主题重要性的递减顺序由上至下呈现信息 重要的信息置 于顶端 如图2 3 所示 图2 3 层级型概念图 流程图型概念图 以线形方式组织信息 如图2 4 所示 图2 4 流程图型概念图 系统型概念图 组织信息的形式类似流程图 但增加了 输入 和 输出 如图2 5 所示 硕士学位论文 m a s t e r st he s i s 图2 5 系统型概念图 按照形式分主要有三种类型 普通层级概念图 将某一命题中的各个概念按照类属关系依次排列而绘制出来 的概念图 如图2 6 所示 图2 6 一般层级概念图 v 型层级概念图 由g o w i n 提出 形如 v 型的概念图 如图2 7 所示 8 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 理论一概念 提出与此相方法 所教内容 图2 7 v 型层级概念图 网络型概念图 该概念图中各个概念交叉成网络 如图2 8 所示 图2 8 网络型概念图 概念图的四种基本类型 三脚架概念图 层级概念图 操作程序概念图 系统 概念图 特殊的概念图 图画风景概念图 多维 3 d 概念图 曼荼罗概念图 田1 2 2 概念图的起源 2 2 1 概念图产生的背景 概念图是由美国康奈尔大学 c o r n e l lu n i v e r s i t y 教育系的诺瓦克 j o s e p h d n o v a k 教授提出的 诺瓦克教授于1 9 7 1 年开始了一项对2 4 1 名儿童为期1 2 年 的研究 这些儿童一部分在一 二年级通过音频材料来学习基本科学概念 另外一 些通过常规的学校教育方式进行学习 诺瓦克教授对于概念图的提出是基于儿童对 科学概念的理解如何随时间的推移而发生变化及早期对基础科学概念的高质量教 9 学如何影响以后学习等问题而产生的 诺瓦克教授在研究中发现 仅仅通过对学生 的访谈记录进行研究 进而观察儿童在概念理解方面所发生的具体变化是困难的 需要找到一种更好的跟踪概念理解变化的办法 这种想法促使教授们再次研究了奥 苏贝尔的同化学习理论 教授所在的研究组利用层排列的概念和命题结构来表示访 谈中涉及的知识 这种方法可以很好地观察每一个学生对科学概念理解的具体变 化 在接下来的一年里 概念图就产生了 诺瓦克教授早期对概念图的应用研究主要集中在如何使用这一工具来促进学 习 其研究的范围包括从科学到其他各种不同的学科 如 数学 音乐 后来教 授们还研究了概念图如何影响学习者认识论观点 如何运用概念图加强基础研究 这些有学术研究也有企业环境中的研究 概念图是一种能够形象表达命题网络中一系列概念含义及其关系的图解 n o v a ka n dg o wi n 1 9 8 4 它是用来组织和表征知识结构的工具 人们可以利用 概念图将某一领域内的知识元素按其内在关联建立起一种可视化的语义网络 概念 图以视觉化的形式阐明了在知识领域里学习者是如何使概念之间产生关联的 并且 揭示了知识结构的细节变化 2 2 2 概念图的理论基础 概念图的提出有相应的理论为基础 其中最主要的是 认知工具观 支架教学 观和传播理论基础 一 认知工具 c o g n i t i v et 0 0 1 s 观 皮亚杰主张认知是有结构基础的 图式是最小的认知单元 是动作的结构或组 织 它具有概括性的特点 可以从一种情境迁移到另一种情境中去 图式是认识主 体通过同化与顺应两种方式在与客体相互作用达到平衡的过程中形成的 处在动态 的平衡 不平衡 平衡中 这不是简单的重复而是螺旋上升的过程 认知发展 的实质就是图式的形成与完善 p 3 人类认知是一个渐进的过程 是以原有认知为基 础上升的过程 因此认知并非是分离的 而是有机联系的 而且它们的联系可以是 内容上的 也可以是结构上的 重要的是结构上的联系 皮亚杰还认为 学习是一 种能动的建构过程 学习者必须不断积极建构结构 学习者主动地建构意义而非被 动地接收信息刺激 他们结合自己的经验对外部信息进行主动地选择 加工和处理 在新知识旧经验的相互反复作用中赋予刺激以具有个体独特性的意义 建构理论在科学学习中尤为重要 科学学习是以概念学习为主 以过程导向为 方法 科学概念间有着严密的逻辑关系 包括从一般到具体的序列关系 也包括相 互渗透的网状关系 n 们作为教师不能忽视学生的认知图式和心理结构半盲目地设 l o 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 计教学 作为学生要主动地不间断地检查自己已有图式问的联系以及新的学习知识 与已有图式间的联系 同时也要领会教师授课的结构与自己所掌握图式的契合 奥苏贝尔的学习理论认为 新知识的学习取决于新旧知识能否达到意义的同 化 也就是说 知识的建构是通过已有的概念对事物的观察和认识开始的 学习也 就是建立一个概念的网络 不断地向网络增添新的内容 学生的学习都是通过概念 同化习得新概念的 概念的上位关系 下位关系和组合关系的层级排列最终形成了 学生的认知结构 奥苏贝尔的另一个重要观点是 人的学习应该是有意义学习 影响学习的主要 因素是学习者已经掌握的知识 当学习者有有意义学习的倾向 并把所要学新知识 同原来的知识联系起来时 有意义学习便发生了 有意义的信息是以相互联系的事实或概念网络的形式存储在长时记忆中的 这 种网络也就是图式 图式理论的重要原则是 如果新信息能够很恰当地嵌入到已有 的图式中 则这种信息比无法嵌入的信息更容易理解 学习和保持 n 在图式理论的指导下 有意义学习需要学习者的主动参与 学习者应该具有大 量的先前经验和知识 并运用这些知识经验去理解和整合新的知识 大多数牢固建 立的图示都是以类似于提纲的层级化形式组织起来的 即具体信息被归于一般类别 之下 而一般类别又被归于更一般的类别之下 二 支架教学 s c a f f 0 1 d e di n s t r u c t i o n 观 支架教学观来源于维果斯基 v y g o t s k y 1 9 7 8 的社会文化理论和临近发展区理论 它是指教师等人在支持学习者发展中 提供支持结构以让他们进入下一阶段或水平的 角色 支架促进了学习者在以前知识之上的能力 并将新的信息内化 概念图体现了 一种支持结构 这种支持结构能够有效地促进学习者的思维支撑和能力自治 三 传播理论基础 1 视觉符号 视觉符号能用简洁明了 形象直观的方式表达某种比较确定 的意义 2 非语言传播 概念图是一种灵活的 适应性强的视觉传达形式 由每一 种视觉类型组成 它以整体的视觉呈现 以非语言传播形式 起到加深理解 巩固 记忆的作用 提高了教育传播效率 2 3 国内外概念图的研究 2 3 1 国外有关概念图的研究 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教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 自从n o v a k 给出概念图是用来组织和表征知识的工具这一概念以来 就得到了 很多人的关注 有关概念图的说法也较多 目前主要有以下四种 方法说 j o n a s s e n b e i s s n e r y a c c i 在结构性知识一文中指出 概念图是概 念和概念间关系的表示方法 是用以表述和组织知识的一种图形表示方法 主要用 来表示概念的相互关系 由节点 连线和说明性文字等组成 图式说 n o v a k g o v i n 认为 概念图是一种用于表征知识结构中一系列概念 的示意图 工具说 j d n o v a k 认为 概念图是组织和表征知识的工具 包括概念和概念 之间的关系 概念通常是置于圆圈或方框之中 两个概念间的联系表明了概念间 的关系 概念图是促进知识的网络化水平 形成合理认知结构的一种理想工具 是 一种教学策略和帮助学生认知的工具 综合说 概念图是用图表组织和阐述表达知识的工具 也是一种知识结构的表 现方式 是很好的学习认知工具 概念图是一种知识建构的工具 也是很好的合作 学习工具 从以上相关概念看出 从不同的角度出发 可以得出概念图的不同定义 本 文研究者认为 概念图是一种表示概念之间关系的方法 它把概念按照一定的方 法组织就形成了图示 而这种能够表示概念间关系的方法用在我们的教学活动中 就是一种认知工具 2 3 2 国内有关概念图的研究 根据国家知识基础设施 n a t i o n a lk n o w l e d g ei n f r a s t r u c t u r e c n k i 资源 库的提供的信息 概念图 的学术发展趋势如下 这里的统计结果是从1 9 9 4 年 开始截止到2 0 0 6 年底的统计数据 如图2 9 所示 1 2 学术关1壹度 1 譬毒罐一 0 8 6 年 多 淹 步 多 一 一 矿一i 0 7 薯 叼2 k 2 吣 l o2 0 图2 9 概念图 学术关注 这里的学术关注度是以c n k i 知识资源库中与关键词最相关的文献数量为 础 统计关键词作为文献主题出现的次数 形成的学术界对某学术领域关注度的 化表示 上图就是学术界对 概念图 这个领域的关注度的量化表示 从 概念图 的学术关注度我们可以看出 从上世纪末开始 概念图就引起 我国学者的极大关注 近年来 概念图被当作一种有效的工具而应用于各个领域 如学科教学 远程教学系统及网络课程的开发 计算机 电子信息技术等等 国内很多专家就概念图提出了自己的主张和见解 在台湾 以余民宁教授为代表的学者对概念图研究比较多 余民宁教授的 意义学习 概念图的研究 影响比较大 是概念图方面的代表作 香港和台湾 有些中小学教师用概念图进行教学及相关研究 在大学也有不少学生将概念图与 一领域相结合作为课题来研究 上海师范大学黎加厚教授推崇方法说 他指出 概念图是利用图示的方法来 达人们头脑中的概念 思想 理论等 是把人脑中的隐性知识显性化 可视化的 程 这一过程便于人们交流 思考 表达 曹玉民老师主张图式说 他指出概念 是呈现概念或符号之间相互关系的一种简明便利的图示 孙爱萍 盛群力老师指出 概念图是以科学命题形式显示某一领域或几个领域概念之间的意义联系 并用 体实例加以说明 从而把所用概念有机联系起来构成的空间网络结构图 华东师 大学高文教授在 教学模式论 一书中 对于概念图用于教学设计在理论层次上 得比较深入 祝智庭教授和钟志贤博士主编的 现代教育技术 促进多元智能 展 一书 把概念图看作是基于认知工具的学习 并作为信息化教学模式典例来 述 整体来看 概念图的研究领域比较广泛 归纳现有研究成果 我国对概念图 研究分为四个领域 教与学领域 非教育学领域 教育评价领域和其它领域 u 副 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 中 教与学领域 是指将概念图作为教和学的工具应用于学科教学中的研究 概念 图作为教学工具和教学策略 学习工具和学习策略已经彰显了强大的功能 非教 育学领域 是指将概念图应用于教育学以外的领域 概念图在 非教育学领域 的 研究也很广泛 包括 计算机系统及网络 管理科学 信息技术等 并产生了一定 的成果 教育评价 指将概念图作为学科教学中测量与评估工具的专门研究 国 内学者们大多从双视角进行研究 第一 概念图为什么有评价功能 有学者从概念 图试题的难度 区分度 信度和效度进行了检验 n 3 1 4 1 第二 如何利用概念图进行 教学评价 很多学者在 评估方法 评估变量 评估计分方法 定性 分析工具 等方面做了比较深入的研究 n 岛n 叫n 刀与前两个范域相比 概念图的评价 研究还比较平静 虽然也产生了一些实证研究 但整体看来 可操作性佳 便于推 广应用的成果寥寥无几 阳 其它领域 主要指研究者对概念图进行的研究综述 以及概念图软件的介绍等 综上所述 我国学者引用 介绍 吸收和利用了国外学者对概念图的研究 也 针对相应的视角和一定的主题提出了理解和见地 对概念图进行了全方位的 多层 次的研究 为概念图在我国进一步推广和发展奠定了坚实的基础 丰富了教育 教 学理论 2 4 概念图的趋势研究 随着建构主义理论的发展和网络技术的日趋发展 概念图的时代特征更加明 显 当今对其发展趋势的研究也日渐增多 这里归纳了概念图在功能 范围 领域 技术和使用五个方面的扩展 一 概念图的功能扩展 在概念图提出早期 其目的是为了对学习者已有的知识结构做一定的评价 以 便检验学习者有意义学习的情况 随着时间的发展人们发现 作为工具的概念图 其意义远远不止是评价工具 在教学上 它同时也是学习工具 创造工具 合作工 具 多媒体设计的工具 课程编制与教学设计的工具 元认知工具 更加是一种教 学策略和学习策略 二 概念图的范围扩展 概念图在其范围上 从中观概念图到微观概念图 宏观概念图 所谓中观概念 图是指 概念图的制作总是要选取一段包含诸多概念的知识内容 为便于教学 所 选的知识点包含的概念数目一般不是很大 但是随着概念图功能的扩展 一个概念 图所包含的概念数很多 这样的概念图我们称为宏观概念图 在宏观概念图中 将 1 4 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 某个概念再次利用概念图进行详细的表征和说明 这样的概念图我们称之为微观概 念图 三 概念图的领域扩展 诺瓦克教授领导的研究小组 最初把概念图应用于研究儿童科学知识的掌握 科学知识的特点是具有深刻的概念内涵 丰富的逻辑结构和严谨的科学命题 概念 图早期在科学知识上有广泛的研究 这集中在生物 物理和化学学科中 但是随着 科学技术的发展 概念图的研究领域很快就有了新的突破 其研究的范围超出了科 学的范围扩展到了各个学科 甚至被社会上的方方面面所研究利用 近几年的研究 扩展到成人教育 教师职前培训 临床医学 新产品的设计 市场开发等领域 四 概念图的技术扩展 最初的概念图用手工进行绘制 随着计算机的发展及其普及 概念图运用多种 软件进行绘制 概念图工具的开发 使用和推广日渐突出 鉴于概念图的巨大应 用前景 市场上可以编制概念图的软件多达十几种 i n s p i r a t i o n c m a p t o o l s m i n d m a n a g e r k e y s t o n ec o n c e p t m a p a x o n c o c os y s t e m sd e c i s i o ne x p l o r e r 等等 随着网络技术的迅猛发展 概念图的编制也与网络相结合 在一些国家 学生与老 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 一般教师 网络管理员 提供知识内容和相关背景 要求学生 网络终端 制作概 念图并提交 五 概念图的使用扩展 概念图一般是由个人独立完成的 并作为一种评价个人知识结构的工具 现在 概念图作为教学工具和学习工具更加强调合作完成 合作概念图可以更好地帮助学 生理解概念及概念间的关系 合作概念图是一种可以有效修正科学成绩性别不平衡 的策略 1 5 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 3 概念图在教学实践中的运用分析 3 1 概念图在教学中运用的意义和作用 概念图之所以被广大学者推广和研究 是基于概念图在教学中的巨大优势和作 用 一 概念图作为教学工具和教学策略 自从诺瓦克教授开发了概念图之后 概念图就成了一个有效的教育中介 大量 的研究标明 1 概念图作为教学工具可以帮助教师提高教学效率 b e y e r b a c h s m i t h 1 9 9 0 n 町 教师在将概念图作为一种教学策略时 能更加有效地 监控自己的教学过程和自我概念的发展 使教师的教学内容和课程结构更加清晰 在教学中更为强调概念和原理的重要作用 更能使学生获得对所学学科内容的概念 化 系统化理解 概念图是很好的分析和规划课程单元的工具 教师的复杂想法及 组织 课程的重点 教科书的编排体系等都可以以概念图展示和分析 2 概念图作为教学工具可以帮助教师提高课程计划的质量 m a r t i n 1 9 9 4 概念图可以用来作为一种教学计划工具 能促使教师对有效的 教学策略进行思考 帮助教师将自己的课程内容组织成有效整合的框架 对于组织 课堂内容 教师可以对一门课程的所有主要词语和观点构建成一个大的概念图 从 而可以用这个框架去组织课程内容 概念图为教师提供了一种教学方式 明确了课 程材料间的连接以及怎样最好地向学生呈现这些连接 对于特定的课堂 教师可以 对特定内容用概念图来组织课堂教学 这样的教学就可以集中于明确的任务 3 概念图作为教学策略可以有效地降低学生学习的焦虑和紧张感 j e g e d e e ta l 1 9 8 9 乜玎 学生对于新知识的学习 往往因无法直接整理而将其吸收 教师在 教学中运用概念图 可以是学生将新知识与既有知识达成连结 从而与既有知识连 结成命题网络中的一部分 在随后提取时 达成活化的路径 这使得学生所学的知 识不仅保存在长时记忆中 还能返回到工作区而成为可应用的部分 教育心理学的 研究发现 在概念性理解过程中 专家具有较多相关的概念性知识 所以会比新手 在更深入的概念阶层来分析问题 相对于学生来说 教师在课程知识方面应属于专 家 可以利用概念图帮助学生建构对概念的了解 而且由教师整理的概念图会让 1 6 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 学生在概念的发展上有一定方向可循 建构的过程也易实现 这种学习的方式就使 得学习者在学习的过程中更加容易建立知识连接 不会导致其对新知识难以接受 进而不会影响他们的学习情感 二 概念图作为学习工具和学习策略 1 概念图作为一种学习工具和学习策略 可以帮助学生进行有意义学习 n o v a k 2 0 0 2 乜2 1 当学习者选择性地将新知识与既有知识联系起来时 就会产生有 意学习 概念图也即是修正了学习者的知识结构 有意义学习的质量取决于所学习 的新知识是否具有丰富的概念 当新知识能够和既有知识紧密联系时 有意义学习 才能得到强化 与既有知识的联系越紧密 新知识就可能牢固地同化于先前的知识 中 学习者要有意义地进行选择性