二、概念图的理论基础

1．意义学习的条件

概念图最早是在60年代由美国康奈尔大学的Joseph D．Novak教授通过研究儿童对科学知识理解的案例时提出的。这一研究是基于教育心理学家David Ausubel（奥苏贝尔）意义学习的理论，强调了学习过程中先前知识的重要性。最近Joseph D．Novak再次指出，意义学习需要三个条件（Joseph D．Novak，2000，IT）：

第一，将要学习的材料必须是概念清晰且以语言及与学习者先前知识有关的例子呈现的。概念图有助于满足这一条件。它可以在教学之前识别出众多具体概念中较大的概括性概念，并帮助学习者把学习任务排序，那么，随着越来越多的知识被纳入不断完善的概念框架中，知识也就变得越来越清晰。

第二，学习者必须拥有相关的先前知识。这一条件对任一学科内容来说三岁以后都容易被满足，但若想在以后的学科课程中呈现详细具体的知识的话，必须精细清晰地建构概念框架。因此，前两个条件是彼此相关且都是很重要的。

第三，学习者必须选择有意义地学习。直接控制这一条件的教师或指导人员，应激发学生要努力把新的意义并入已有知识中，而不要简单地记忆概念定义或命题陈述或计算步骤，由此让学生来选择意义学习。但学生究竟选择什么样的学习，取决于教师的评价。

2．人类记忆不是一个有待填充的“容器”，而是一个由相互关联的记忆系统构成的复杂装置

所有的记忆系统相互依赖，把知识并入长时记忆最关键的记忆系统是短时记忆（或工作记忆），在工作记忆中，所有的输入信息通过与长时记忆中的知识相互作用而被组织和加工，但短时记忆加工信息的能量是有限的（每次五到九个心理单元，大约2—3个概念之间的关系）。因而，当接收新知识时，若要形成大的知识体（bodies），必须在工作记忆和长时记忆之间进行有序的反复。概念图之所以能强有力地促进意义学习是因为它可以作为一种模板（template），去帮助组织知识并使之结构化，哪怕是碎小的、肢离的知识，有了这块模板，就可以用小的彼此相关的概念及命题的框架单元把这些知识组成结构。许多研究表明，我们的大脑是按层级架构来组织知识的，而概念图的形式恰与之相似。但确实在实际教学中有些学生在建立和运用概念图的时候有困难，尤其是在学习初期，这主要是由于学习风格（learning style）不同造成的。有的学生擅长死记硬背，有的喜欢意义记忆，很难改变各自的风格。但概念图能够教给学生一些有关大脑机制和知识组织的知识，从而有助于其进行意义学习。

3．知识的本质即概念和命题

Joseph D．Novak（1977，1988）强调了概念图的认识论意义。他认为，把知识划分为陈述性知识和程序性知识不利于对认知发展的清晰理解，往往造成知识与行为的脱节。例如，学生在科学实验过程中往往不能用陈述性知识来指导自己的实验程序，所以常常是学生按部就班地完成了实验步骤，却不会对产生的现象作出合理的解释。其实，知识建构就是相对较高水平的意义学习，搭建任一领域知识的基石就是概念和命题。“概念好比构成物质的原子，而命题好比是分子”。概念和命题的数目是相对有限的，而它们构成的知识是无限的。正是概念与命题的框架赋予了学习过程（包括实验过程）以意义。概念图作为一种元认知工具，超越了有关陈述性知识与程序性知识的分类，努力将传教所导致的机械学习转变为有意义的学习建构。

三、概念图的制作

1．选取制作人熟悉的某一知识领域

概念图的结构跟其所将要运用的情境关系很大，最好找出课文中的某一段、某个实验活动、或欲理解的某一问题。来以此创设一种情境，以便于确定概念图的层级结构，同时也有利于选出一定范围的知识做出第一个概念图。

（确定概念图的描述对象）

2．确定关键概念并排序

从选定的知识领域（如教材的某一章节）中挑出关键概念以及与之相关的其他概念，并把这些概念按照从一般到具体，概括性由大到小排序。（见图3，左侧即为概念排序）

3．草拟概念的层级布局

把概括性最广、最一般的概念放在顶层，依次向下，概括性较低的位于较低层次，最具体的概念位于最底层。不同层级的概念可用不同的颜色或不同形状的框表示。修改以上草图，一般来讲，要改3遍或更多遍，用计算机就方便一些。

4．进行各级链接

把每一对相关的概念用连线联结，并在线上标明二者的关系。这样，同一领域及不同领域中的知识通过某一相关概念而链接起来。然后再经过修改或修饰后，各级概念及其关系清晰了，概念图就基本上做好了。

注意：（1）从某种程度上讲，任何概念之间都有关系，所以一定要精选出要链接的概念，且要慎重考虑连接词。

（2）要避免在概念框中用一些句子，否则会使人误认为整个概念图的下级结构可能是根据这一陈述建立的，而不是另一层概念群。

（3）用计算机软件做概念图有很多优点。除了方便修改、操作、超链接及美观以外，还可以处理成计算机其他文件格式，打印，输出，复制，并及时用于分析。（教师用之方便备课，学生用之及时整理、总结知识，表征多重智能）。

5．反思与完善

对已建好的概念图要在整体上予以反思，且随着进一步的学习，要随时重新考虑所绘制的概念图，以不断地修正，充实和发展自己的知识结构，以使概念图真正成为促进意义建构活动的有力工具。

图3初三化学“物质的组成”概念图（用计算机概念图软件Insprition6．0制作）

四、概念图的应用及意义

如上所述，概念图是一种表征、检查、修正、完善知识的认知工具，它把知识高度浓缩，将各种概念及其关系以类似于脑对知识储存的层级结构形式排列，清晰地揭示了意议建构的实质。在理科教学中，科学概念之间有着严密的逻辑关系，其中包括从一般到具体的序列关系及渗透的网状关系。概念图对理科教学有着尤为重要的作用和意义。

1．课程与教学设计的有效工具

在课程与教学规划设计（如编写教材、教师备课等）中，概念图被广泛应用。它们以简明扼要的形式把要教的主要概念和原理表示出来，其层级组织结构提供了多种教材呈现顺序。意义学习的基本特点就是新知识同学习者已有的概念命题框架的整合，从较一般、较概括的概念到较具体的知识的教学通常能帮助和促进意义学习。因此，在进行课程设计时，要建立宏观的整体概念图，把要在整个课程中呈现的主要理念放进去，还要有小概念图显示某一具体教学环节的知识结构，从大概念图的某一节点超链接到小概念图（课程计划、学年计划、学期计划、章节或单元计划、课时计划）。我们知道，在理科学习中，许多学生往往因为不能较好地辨别和建构概念和命题框架，就只好死记硬背大量的事实与公式。若用概念图来设计课程与教学中的某一具体话题，就能帮助学生顺利地进行概念“移植”。Novak在1985年、1991年及1998年多项研究中证明，如果教师能把概念图用于教学设计，并在课堂中用作教学策略，而且也要求学生在学习过程中去建立概念图，学生就能成功地把握科学意义，也能成功地对自己的学习进行控制。

2．促进学生高级思维发展、合作学习与问题解决

由于学生要制作出好的概念图，必须搞清楚哪些是已有概念、哪些是不同概念、不同概念之间是什么关系且相关到什么程度等问题，而这实际上是要求学生在概念水平上思考问题，系高级思维，所以绘制概念图有助于这一思维的发展。因为它实际上为这一高级思维搭建了一个“脚手架”，帮助学生：整理资料→整合知识→形成某主题的已有知识图→在已有知识结构中嵌入新概念→在长时记忆系统中固定学习内容→修正与完善。

多项研究表明，在合作学习中，由小组成员共同创建的概念图往往更适用于多种情境。在各种教学情境下，小组成员对概念有着不同的理解，通过共建概念图，来进行协商，培养了批判性思维技能，使各自的认识得到完善与扩展。概念图在小组合作解决问题时，可帮助小组屡清知识线索、理解和表征问题、寻找解答办法最后提出解决方案。

3．学与教的评价工具

概念图用于教学评价有两大优点：第一，层级结构可以反映学生搜索已有概念、把握知识特点、联系和产出新知的能力；第二，从所举具体事例上可获知学生对概念意义理解的清晰性和广阔性。正是有了这两大优点，概念图可以成为有效的评价学生创造性思维水平的工具。

现在有一些理科教材或参考资料在章节开始或结束时用概念图来对本章知识进行概括，的确对学生从整体上把握知识有很好的促进作用。其实这远远还不够，概念图还可随时用于对学生日常学习的反思与评价。例如，让学生养成画概念图的习惯，教师可及时了解学生学习的进展与诊断学生的问题，从而改进教学，是形成性评价的好方式。另外概念图也是学生自我评价的有用工具。学生在建造自己的概念图时遇到了困难，他会清楚地联想到自己在学习中还存在哪些不足；他的链接缺乏创造性，就说明自己的知识储备不足，不灵活，这样就会激励他要努力去弥补不足。而且，学生把自己的概念图跟同学或老师的概念图一作比较和探讨，含糊不清问题就变得明朗了，并很快就找到了解决办法。另外，学生在绘制概念图时，会自然地流露出对认知的情感，会以各种各样的图形或色彩表达出来，尤其是借助计算机多媒体的功能，可以创设生动、美丽的画面。因此，概念图不仅可用以评价学习者对知识理性认识的清晰性，同时也可了解其情意品质。

主要参考文献：

〔1〕Novak，J．D．&D．B．Gowin．（1984）Learning How to Learn New Yok and Gambridge，UK：Cambridge University Press

〔2〕Novak，J．D．（2000）