以概念图为支架的物理整合教学.doc

以概念图为支架的物理整合教学1中国教育学会物理教学专业委员会2008年2010年全国物理教育科研重点课题“以概念图为支架的初中物理整合教学实践研究”. 主持人叶鹏松.2011年月获中国教育学会物理教学专业委员会课题评比一等奖. 叶鹏松 发表于物理教师（初中教师版）2010.10 【摘 要】:本文在简要介绍概念图相关背景知识及其应用软件Inspiration整合教学功能的基础上，结合一线实践案例，对以概念图Inspiration为支架的物理整合教学进行了深入论述。【关键词】：概念图、Inspiration、物理整合教学一、概念的界定图1（一）概念图：是一种用节点代表概念、连线表示概念间相互关系的图示方法，是上世纪60年代美国康奈儿大学诺瓦克（Joseph DNovak）教授等人，根据奥苏贝尔（David PAusubel）学习理论提出的一种可视化教学工具和思维工具。图1是一张手绘的关于“概念图”的概念图。在西方国家，概念图在中小学教学中运用非常普遍，有着很好的教学效果，目前已发展成为极为有效的教学策略。（二）物理整合教学：是指将信息技术融入到新课标物理课程体系之中，并成为课程教与学的有机组成部分，从而使各个教学要素（包括理念、方法、手段）、各种教学资源和教学环节，经过整理、组合，相互融和，达到整体优化，以高效达成课程目标的教学形式。（三）以概念图为支架的物理整合教学：是指以概念图基础理论为指导，以概念图Inspiration等应用软件为基础性整合支架，并可实现物理课程与信息化媒体资源，以及Blog、Moodle、Crocodile physics、仿真物理实验室等信息化专家平台多元整合的教学形式。二、概念图及其软件Inspiration简介（一）概念图的组成与特征概念图既可以手工绘制，也可以用电脑软件绘制，如图2。无论是哪一种形式，概念图都不外乎由节点、连线和连接词三要素组成。通过节点、连线和连接词，按一定的结构将概念节点关联起来，便形成了命题。因此概念图就是以科学命题形式呈现概念间相互关系的网络图式。它有三个显著特征：第一，层级结构特征。这一结构特征有利于揭示知识的深度，揭示思维的深刻性。第二，交叉结构特征。它体现出一种横向的知识结构特征，有利于揭示知识的广度与关联性，启迪创新思维。第三，图式化特征。不仅某些概念节点会以形象化的图形符号来体现，而且整张概念图本身就是个结构清晰的图片，以图式化的形式来呈现知识，有利于降低语言通道的认知负荷，优化认知过程，促进直觉思维的发展。由于绘制概念图时既需要关注知识与思维的逻辑结构层次,也需要关注图形和色彩的运用，同时还要不断地联想和想象。因此绘制概念图的过程也是很好的左右脑同步开发的过程。图2（二）两类概念图的优点比照传统的概念图通常是用手工绘制的，只要有纸和笔，即可绘出教学需要的各种概念图，它几乎不受限制，宛如行云流水，十分方便快捷。正是由于这一优点，手工绘制概念图在教学中颇受师生欢迎。电脑绘制的概念图（如图2）与手工绘制相比，一方面呈现出界面美观，结构清晰，构图与修改便捷的特点；另一方面，更为重要的是，还可以进行信息化教育资源动态链接，生成多层次，多维度，超媒体，动态化、网络化概念图，实现跨时空资源交流共享等时代特征和功能，有效提升了概念图在信息化教学背景下的时代价值，非常适合普及和推广整合教学的实际需要。（三）概念图软件Inspiration简介国内外能够绘制的概念图的专业软件不下数十种，但从软件的功能性、易用性、专业性以及普及面等角度进行综合比照，可以发现：Inspiration1 是最值得推荐的一款优秀概念图专业绘制软件，并且该软件最新国际版还实现了思维导图与概念图绘制的和谐统一，这也是笔者文中没有纠缠与二者差异辨析的原因。从使用技术上看，Inspiration软件几乎是零障碍的，详细的功能说明可参看概念图官方网站中的视频教程，大凡熟悉Office软件的人都能很快上手。三、以概念图为支架的物理整合教学目前随着建构主义、认知主义学习理论的发展和网络学习的普及，概念图及其软件Inspiration的时代特征更为明显，作为整合教学支架的实践价值日益显现，在教育教学领域的运用更加广泛2 叶鹏松.概念图及其软件Inspiration在教学中的应用.中国信息技术教育. 2009.2，它不仅可以用来评价学习，建构知识，进行头脑风暴，合作交流，促进意义学习，还可以用来进行超媒体教学设计，以及网络整合教学实践等，推广概念图已成为许多国家的教育改革策略之一。为了进一步阐述以概念图Inspiration为支架的物理整合教学，本文着重围绕整合教学中常见的两类案例加以分析说明。（一）以概念图为支架的整合教学设计现行的教学设计多以word文稿为主，虽然也能图文并茂，但是在呈现形式与资源整合方面相比概念图要逊色许多。此处仅呈现了部分节点的注释和资源连接图4图4是笔者一份以概念图为支架的整合教学设计。从声音的分类开始引入并逐级向下延伸，直至某一具体的知识点或环节，脉络清晰，纲举目张；且使用时各级概念节点收放自如，可层层展开，对应的各类资源链接与注释内容，调用便捷，有效降低了无效的信息呈现和干扰，简洁明快，这是word文稿所难以比拟的。同时这样的教学设计不仅有利于教学者很好地把握课堂的结构和流程，也有利于学习者快速地理解设计者的教学意图，以及知识的内在关联，提升认知效率。正因为此，它同时也可用作优秀课件，可谓一举两得，且与常见的PPT相比，它更关注如何把知识放在一个立体的知识网络中来认识和考量，更好地体现了“整体把握，局部深入，注重关联”的认知策略；而以概念图为支架的多媒体整合教学设计又并不排斥PPT，人们可以方便地为需要的节点链接对应的PPT资源，但并非通常所见的整节课浮光掠影地从头P到尾。图5不仅如此，通过切换界面左上角“大纲视图”按钮，上述结构化图示化设计还可以瞬间转化为大家熟悉的类似word格式的大纲视图（如图5）；如果愿意也可以点击传输按钮直接转换成word文件。可见将概念图软件Inspiration引入整合教学设计，显然也不会令偏爱word文稿设计老师失望。不过，在笔者让学生选择喜欢哪一种视图模式时，大多毫不犹豫地选择了图表视图模式。他们虽说不出多少道理，但这一直觉背后，一定隐含着有关我们认知的规律性东西，而这一规律性东西就应该是支撑概念图及其软件Inspiration的科学理论。（二）以概念图为支架的物理网络课程开发一般概念图都具有上述图例所呈现的结构化、图式化的特征，但是Inspiration绘制的概念图，还有另外一个显著特征，即网络化特征。关于这一点，只要选中Inspiration文件菜单中的“Export”条目，然后在弹出的对话框中选择“Webpages”选项，即可轻松实现从Inspiration平台下的isf格式概念图到html网页格式概念图文件的转换（如图6），从而使得概念图作品跨平台的运行和更广范围的交流共享。这一显著功能可以有效降低网络课程开发的技术门槛，使教师当下的工作瞬间可与网络化的教育需求对接。 图6但需要指出的是，基于Inspiration导出的网络课件，虽然能有效弥补Inspiration软件单机运行带来的许多的局限，但是在涉及到诸如在线讨论、在线测试等网络化互动需求时，却无能为力，要全面应对整合教学多样化的要求，尚存在一定的距离。为了在凸显概念图软件Inspiration在整合教学方面应用优势的同时，巧妙化解其网络互动功能的不足，但又不明显提升整合技术门槛，课题组尝试了以概念图为支架，将概念图与Blog和Moodle两大通用平台的整合实践。1. Inspiration与Blog的整合一个值得推广的网络整合教学策略与模式图7呈现的是笔者在双语网络教学展示时，尝试的将Inspiration 与 Blog进行整合的一个课例Several Questions about Light1 :8080/703/questionsoflight.htm 。图7 Inspiration与Blog课内整合教学案例图8它的首页是一张由概念图软件Inspiration设计的界面，共有5个主要节点（探究主题），每一个节点都与一个对应的Blog建立超链接，可以相互跳转。每个Blog页面都事先上传相应的探究学习资源，并以WebQuest形式明确学习要求、探究任务和回答的问题等，其中“针孔相机”节点对应的Blog界面如图8所示。这种形式的整合教学，既可以通过结构化概念图引导教与学，又可以通过Blog回复，实现师生和生生间的互动教学与评价，在不增高技术门槛的前提下，较好地满足了一般网络互动课程的教学与设计要求。当然这样的整合不仅适用于课内，同样也可延伸至课外，参与者同样不仅是学生，也可以是同行。2. Inspiration与Moodle的整合一个令人期待的整合教学策略与模式但是概念图Inspiration与Blog的整合形式在涉及诸如问卷调查、在线测试等较高要求的网络活动时，还是难以胜任。不过随着网络课程开发与管理平台Moodle的日益普及，为课题组高效地解决这一问题提供了有力的技术与策略支持。借助于Moodle平台提供的多样化的网络活动功能，笔者便捷地为概念图网络课程透镜及其应用1 /moodle/course/view.php?id=146 透镜及其应用 课程密钥 lens#yps添加了网络测验等互动资源。以添加测验为例，基本操作流程是：先在Moodle平台相应课程里的“添加活动”条目中选择“测验”，并完成题型和题目设置（具体过程可参见黎加厚教授主编的Moodle课程设计）根据生成的网络测验地址，为原先概念图中的节点建立超链接将完成的概念图课例导出为网页文件，并打包压缩为Zip文件上传Moodle平台在Moodle课程的对应文件夹中将zip文件打开释放记下主页网址即可访问。其他Moodle互动资源与概念图的整合过程与之类似。图9以前笔者这一课例的在线测试是由信息技术教师应用Access等多个专业软件帮助完成的，但如今借助于Moodle平台，在线测试板块瞬间过渡为自己独立开发，这有效提升了学科教师在网络课程开发方面的独立性和自主性。更突出的是Moodle平台不仅提供多样化的测试题型，而且还提供其它丰富的网络活动功能，如在线讨论、Wiki协作、PBL程序教学、Webquest探究教学、网络作业、问卷调查、互动评价、成绩管理等，但技术要求相对其他专业软件却降低了许多。同时，概念图结构化图式化的呈现形式也为基于目录界面管理的Moodle平台带来了耳目一新的感觉，如图9。可见Inspiration与Moodle的有效整合，无疑为以概念图支架的整合教学的深度应用和推广拓展了空间。四、以概念图为支架的整合教学模式值得关注的是，虽然Moodle的功能强大，但是相对Blog而言，学习掌握也较难，而且目前基于Moodle平台的网络空间和资源也不及Blog，因此Blog与Moodle在教育教学应用实践中各具优势，需要智慧地加以选用，一切应服务于教学实效。当然巧妇难为无米之炊，以概念图为支架的整合教学离不开优质的信息化教育资源。课题组很早就关注到了这一点，目前新版物理概念图动感课堂1 :8080网站资源建设日臻完善，其国内外各类优质资源总量已能满足初中物理课程整合的实际需求，多次荣获国家、省市大奖，呈现出信息化资源建设与Inspiration和Blog/Moodle的整合策略的互为支撑的良好态势。在此基础上，笔者提出了“以信息化教育资源为基础，以Blog/Moodle为网络互动平台，以概念图Inspiration为支架”的网络教学整合新模式。图式如图10所示。目前基于这一整合模式开发建构的优质初中物理概念图教学资源已初步完成。 图10之所以称之为一种教学模式，是因为它既有深厚的理论基础，又有丰富的实践应用，既不简单地源于理论的演绎，也非简单地源自实践的总结，是在理论与实践的双向复合研究中产生的，具有模式的典型特征、基本功能，以及很强的实践性与拓展性。依托这一整合策略和整合模式，2008年10月课题组张月兰、李明和陈海涛三位老师基于概念图的整合课例，在第六届全国中小学信息技术创新与实践活动中荣获网络团队教研特等奖。也为其它各学科的整合教学实践起到了很好的引领和示范作用。当然随着整合教学的发展和需要，网络互动平台也不会完全局限于Blog或Moodle，教学中教师们可以结合整合的理念加以发展和充实，但是就现阶段而言，这两个平台应该是当下乃至今后较长一段时间内的网络互动平台的首选，因为它们既不需要额外的经费，也没有高难度的技术培训，但是功能强大，非常适合我国的整合教学的现实需求。五、以概念图Inspiration为支架的整合教学Moodle在线培训课程正式启用为全面普及推广以概念图Inspiration为支架的整合教学的基本理念、方法、技术与资源，更好地服务于一线教学，2008年6月以概念图为支架的整合教学1 /cour