| 概念圖與化學(xué)教學(xué)策略的最優(yōu)化 |
| 李哉平1，成世鋼2 （1. 浙江省臺州市教育科學(xué)研究所，浙江 臺州 318000；2. 浙江省仙居縣教育局教研室，浙江 仙居 317300） 建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)是基于學(xué)習(xí)者的經(jīng)驗進(jìn)行意義建構(gòu)的過程。作為化學(xué)教師在課堂教學(xué)中如何通過教學(xué)設(shè)計來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行意義建構(gòu)，概念圖不失為一種有力的工具。本文就是把概念圖應(yīng)用到化學(xué)教學(xué)上的實踐總結(jié)。 一、概念圖的意義 （一）概念圖是用來組織與表征知識的結(jié)構(gòu)示意圖 概念圖通常是將某一主題的有關(guān)概念，用連線將相關(guān)的概念和命題連接，連線上標(biāo)明概念之間的意義關(guān)系，可用具體的知識說明概念，從而把所有的基本概念整合成一個有機(jī)整體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1就是概念圖的一個實例。  圖1 “溶液”概念圖 概念、命題、連接和層級結(jié)構(gòu)是概念圖的圖表特征。概念通常用專有名詞或符號進(jìn)行標(biāo)記；命題指概念間通過某連接詞而形成的意義關(guān)系；連接表示概念之間的相互作用；層級結(jié)構(gòu)是概念的展現(xiàn)方式。某一概念還可通過超級鏈接提供相關(guān)的文獻(xiàn)資料和背景知識。概念圖結(jié)構(gòu)包含節(jié)點、連線和連接詞三要素，節(jié)點就是置于圓圈或方框中（也可不置于其中）的概念；連線表示概念之間的聯(lián)系，可以無方向、單向或雙向，位于上層的概念可以引出多個知識分支（縱向聯(lián)系），不同知識領(lǐng)域或分支間概念的連線就是橫向聯(lián)系；連接詞是置于連線上的兩個概念之間形成命題的聯(lián)系詞（或符號）。 （二）概念圖的依據(jù)是建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論 奧蘇貝爾認(rèn)為，人的學(xué)習(xí)應(yīng)該是意義學(xué)習(xí)，影響學(xué)習(xí)的最主要因素是學(xué)習(xí)者已有的知識經(jīng)驗，當(dāng)學(xué)習(xí)者有意義學(xué)習(xí)的心向，并把所要學(xué)的新知識同原有的知識聯(lián)系起來時，意義學(xué)習(xí)便發(fā)生了。意義學(xué)習(xí)的心理機(jī)制是同化，除了學(xué)齡前兒童，學(xué)生的學(xué)習(xí)都是通過概念同化習(xí)得新概念的，概念的上位關(guān)系、下位關(guān)系和組合關(guān)系的層級排列最終形成了學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。奧蘇貝爾的理論受到了社會的廣泛關(guān)注，諾瓦克（Joseph D．Novak）教授根據(jù)意義學(xué)習(xí)和概念同化理論開發(fā)了概念圖這樣一種新工具。“學(xué)會學(xué)習(xí)”理論把由概念組成的命題作為教學(xué)的根本內(nèi)容，概念圖方法正是以這一假設(shè)為理論基礎(chǔ)的。 由于傳統(tǒng)教學(xué)中過分注重教師主導(dǎo)和講授，許多學(xué)生總是機(jī)械單一地學(xué)習(xí)，而對自己做什么、為什么這樣做并不理解，結(jié)果是往往不能辨別和建構(gòu)概念與命題框架，就只好死記硬背大量的化學(xué)原理與化學(xué)方程式。然而化學(xué)也是系統(tǒng)科學(xué)，其概念之間有著嚴(yán)密的邏輯關(guān)系，其中包括從一般到具體的序列關(guān)系及滲透的網(wǎng)狀關(guān)系。腦科學(xué)的泛腦網(wǎng)絡(luò)學(xué)說認(rèn)為，人的學(xué)習(xí)、記憶和思維正是通過人的大腦，這樣一個并行分布、多層結(jié)構(gòu)、廣泛聯(lián)系的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來進(jìn)行的。概念圖的結(jié)構(gòu)特征非常符合人腦的生理機(jī)制，概念圖把知識高度濃縮，將各種概念及其關(guān)系以類似于人腦對知識儲存的層級結(jié)構(gòu)形式排列，概念與命題的框架賦予了學(xué)習(xí)過程（包括實驗過程）以意義，清晰地揭示了意義建構(gòu)的實質(zhì)。教師的關(guān)鍵就是組織、引導(dǎo)學(xué)生如何科學(xué)合理地設(shè)立知識網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點以及尋找各知識點之間的相互聯(lián)系。 （三）概念圖的類型與形狀 概念圖在課堂教學(xué)中可得到廣泛的應(yīng)用，如元素及其化合物、有機(jī)物等知識，構(gòu)成物質(zhì)的微粒、元素、化學(xué)鍵、電解質(zhì)、氧化還原反應(yīng)等基本概念、基本理論都可編制成概念圖。概念圖的類型有單概念圖和多概念圖（又分章節(jié)圖和專題圖）。它們除了節(jié)點、連線和連接詞等要素外，不同的概念圖還可有其他特定的構(gòu)成，但都有概念、命題、連接和層級結(jié)構(gòu)的特征。至于概念圖的形狀，沒有定例，可根據(jù)需要制成層次狀、放射狀、框圖狀和羅列狀等。 二、概念圖學(xué)與教的過程 我們采用行動研究法來探究概念圖學(xué)與教策略的最優(yōu)化，努力將機(jī)械學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸饬x的學(xué)習(xí)建構(gòu)。概念圖學(xué)與教的過程可分為培訓(xùn)、運(yùn)用和評價三個環(huán)節(jié)。 （一）培訓(xùn)步驟 1. 選定學(xué)習(xí)者熟悉的知識領(lǐng)域。因概念圖的建構(gòu)必須依靠對上下文知識的運(yùn)用，所以最好選取學(xué)習(xí)者試圖理解掌握的某個單元、某個實驗活動或者某個實際的問題。如此形成的背景知識有助于確定概念圖的層級結(jié)構(gòu)。 2. 確定關(guān)鍵概念和概念等級。選定某一知識領(lǐng)域后，找出該主題的關(guān)鍵概念以及與之相關(guān)的其他概念，并一一列出。然后對這些概念進(jìn)行排序，從最一般、最概括的概念到最特殊、最具體的概念依次排列。雖然這樣的排列是粗糙的，但能幫助我們確立概念圖的結(jié)構(gòu)。 3. 初步擬定概念圖的分層和分支。把所有的概念寫在活動卡片上，移動卡片討論概念可能的連接，按照概念的縱向分層和橫向分支在工作平臺（如黑板）上排列卡片，初步擬定概念圖的分布。 4. 建立相關(guān)概念的連接。把每一對相關(guān)的概念用短線連接，并在連線上用適當(dāng)?shù)倪B接詞標(biāo)明兩者之間的關(guān)系。這樣同一領(lǐng)域及不同領(lǐng)域中的知識通過某一相關(guān)概念相連接，再經(jīng)過修改后各級概念及其關(guān)系清晰可見，每個人所繪的概念圖就基本確定了。 5. 反思完善概念圖。對各人繪制的概念圖初稿分組進(jìn)行討論及補(bǔ)充，構(gòu)建小組圖；然后全班再討論綜合成一個班概念圖。隨著學(xué)習(xí)的深入，學(xué)習(xí)者對原有知識的理解是會加深和改變的，所以要對概念圖不斷地修改和完善，使概念圖真正成為促進(jìn)意義建構(gòu)活動的有力工具。 （二）變式運(yùn)用 學(xué)生在初步掌握概念圖的制作技能后，就可運(yùn)用概念圖來進(jìn)行學(xué)習(xí)。按由易到難，可讓學(xué)生繪制三種不同類型的概念圖。 1. 限定型概念圖。構(gòu)圖前教師先給出一定數(shù)目且隨機(jī)排列的概念，要求學(xué)生必須使用這些術(shù)語來畫概念圖。 2. 引導(dǎo)型概念圖。給出一定數(shù)目的概念術(shù)語或符號后，要求學(xué)生從中選擇一部分來構(gòu)圖。由于所給信息多于所選的信息，這就要求學(xué)生對所需概念的選擇要準(zhǔn)確，必須對主概念有系統(tǒng)的認(rèn)識。 3. 創(chuàng)造性概念圖。教師參照化學(xué)學(xué)科知識的特定范圍，給出一個核心概念，讓學(xué)生圍繞這一概念，聯(lián)想有關(guān)的知識、概念，創(chuàng)造性地構(gòu)圖。讓學(xué)生在類比中聯(lián)想、頓悟，使思維不斷升華，從而產(chǎn)生創(chuàng)造的靈感，將零亂的知識穿成串、結(jié)成網(wǎng)，變成“集成電路”印在學(xué)生的腦海中，便于應(yīng)用和創(chuàng)新。 學(xué)生通過分層次的反饋訓(xùn)練和鞏固，得到了整體的相互聯(lián)系的結(jié)構(gòu)化知識，內(nèi)化為他們的自身能力，且能較快地遷移到同類心智操作活動中去。通過各種變式練習(xí)，學(xué)生可以掌握概念圖的各種制作技巧，如①點—線—面制作法；②篩—排—聯(lián)制圖法；③激活—聯(lián)想法。 （三）圖式評價 學(xué)生對所作概念圖進(jìn)行自評或互評，教師也提供概念圖進(jìn)行評價。概念圖的評價應(yīng)參照以下幾個方面進(jìn)行。 1. 關(guān)鍵點。即指一個至少有三條線與其他概念相連接的節(jié)點。所制概念圖中正確的關(guān)鍵節(jié)點越多，說明這個學(xué)生理解力越強(qiáng)。 2. 連接。可以說明從主概念中引出的屬概念或由屬概念導(dǎo)入的主概念，以及概念圖體系中不同分支之間的聯(lián)系，而這種聯(lián)系的揭示往往標(biāo)志著學(xué)生的創(chuàng)造行為。 3. 命題。從連線上注解的連接詞，可說明概念間聯(lián)系的性質(zhì)和相關(guān)的程度以及條件。 4. 層次性。觀察所畫的概念圖是否有層級結(jié)構(gòu)，以概念的抽象概括水平為依據(jù)。 5. 實例。由于概念圖不只是抽象的概念，還可用具體的事例豐富和加深學(xué)生對概念的認(rèn)識。也可有針對性地選些實例及結(jié)合概念圖配置相關(guān)習(xí)題，讓學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的知識或舉出相應(yīng)事例。從回答或舉例中可獲知學(xué)生對概念意義理解的清晰度和廣闊度。 傳統(tǒng)的評價方法只能考查學(xué)習(xí)者的離散知識，而概念圖卻能檢測出學(xué)習(xí)者的知識結(jié)構(gòu)及對知識間相互關(guān)系的理解。對概念圖的量化評分不能簡單地把評分歸結(jié)為圖中概念連接數(shù)目的多少。我們正在嘗試“構(gòu)造概念圖習(xí)題”，以凸顯概念圖制作的具體過程。 如果教師按上述模式進(jìn)行教學(xué)，或者學(xué)生按上述思路對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行概括，并能正確地反映概念之間的意義聯(lián)系，那么就是在進(jìn)行有助于“學(xué)會學(xué)習(xí)”的教學(xué)活動，一個知識系統(tǒng)就會轉(zhuǎn)化為學(xué)生頭腦中的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。每個人的認(rèn)知水平不同，不同的人可能有不同的概念圖。概念圖應(yīng)力求簡明形象。 三、概念圖具體的操作要領(lǐng) （一）構(gòu)圖過程中教師要注重科學(xué)方法的指導(dǎo)，幫助學(xué)生銜接知識與疏通思路 教師的任務(wù)不應(yīng)是替學(xué)生找出各部分知識的現(xiàn)成結(jié)構(gòu)，而是及時組織、引導(dǎo)學(xué)生對前面所學(xué)的知識進(jìn)行歸納整理，讓學(xué)生通過自己的理解和加工建構(gòu)出一個個可用的概念圖。現(xiàn)以“氯氣”為例說明，①將氯氣與金屬、非金屬、化合物的反應(yīng)“分割”成三個知識塊，有序布局；②連接氯氣與各種物質(zhì)反應(yīng)的知識線，自然形成一個氯氣化學(xué)性質(zhì)的知識網(wǎng)；③補(bǔ)上氯氣的制法、氯化氫的制法及鹽酸性質(zhì)的知識網(wǎng)；④統(tǒng)觀全局，再現(xiàn)整體。即將縱向氯氣的性質(zhì)、制法與橫向氯化氫的性質(zhì)、制法結(jié)成知識網(wǎng)絡(luò)（如圖2）。圖2中12條帶箭頭的線構(gòu)成了氯氣的知識網(wǎng)絡(luò)。以“氯氣”為中心向外輻射得到性質(zhì)，再延伸可得到用途；以“氯氣”為中心向內(nèi)收斂，可得到制法。把這張網(wǎng)有序地貯存在頭腦中，便形成氯氣、氯化氫以及鹽酸的性質(zhì)、制法、用途的思維通路。思考問題時，將問題納入網(wǎng)絡(luò)，便可迅速檢索出所需要的知識線。  圖2 “氯氣”概念圖 概念圖也是自學(xué)的腳手架，這種制圖預(yù)習(xí)的最終結(jié)果可形成一個正確的概念基點，學(xué)生從中能構(gòu)造出更豐富的意義。要重視提高學(xué)生組織材料的水平，把新內(nèi)容組織起來并指導(dǎo)學(xué)生理解這個組織結(jié)構(gòu)的方法，注意到學(xué)生是否把信息組織起來且已理解了所構(gòu)造的意義。讓學(xué)生在教師的不斷激勵中學(xué)會聯(lián)想，使知識在頭腦中形成更多的神經(jīng)聯(lián)系。聯(lián)想不要拘于某一概念的內(nèi)容，還要了解這個概念所處的環(huán)境，使學(xué)生積極主動地從自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中提取與新知識有機(jī)聯(lián)系的舊知識，又使新舊知識位置得到合理的分布，當(dāng)提取一個概念時相關(guān)的一些知識也被激活了。 （二）逐步引導(dǎo)學(xué)生不斷修正和發(fā)展自己的知識結(jié)構(gòu)，養(yǎng)成畫概念圖的習(xí)慣 我們鼓勵學(xué)生花時間和精力畫概念圖，有意識地培養(yǎng)學(xué)生課前自己嘗試著畫形成性概念圖，課后繪制總結(jié)性概念圖，或?qū)D式本身進(jìn)行重新組合，潛移默化地啟發(fā)學(xué)生領(lǐng)悟蘊(yùn)涵于學(xué)科之中的思想方法。通常在學(xué)習(xí)初期學(xué)生能聯(lián)想的內(nèi)容不多，經(jīng)過一段時間的訓(xùn)練后聯(lián)想的知識會漸漸增多。這一階段教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生實際，盡量減少包辦代替，恰到好處地“點到為止”，多給學(xué)生提供練習(xí)組織的機(jī)會，留有一個思考的余地、想象的空間。學(xué)生每天在課堂上學(xué)習(xí)的知識是“單個的”，多個知識的加工也是“局部”的，到章節(jié)復(fù)習(xí)就要及時地把這些知識編織成較大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。隨著學(xué)習(xí)的不斷深入，要把有關(guān)的概念及時地補(bǔ)充到概念圖中，從而形成新的連接。例如：有機(jī)物種類繁多，性質(zhì)各異，但各種物質(zhì)之間有很密切的聯(lián)系，根據(jù)各物質(zhì)之間的聯(lián)系建立知識主線，在知識主線的基礎(chǔ)上展開，建立概念圖，并且隨著所學(xué)知識的增多，主線增長，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大。每一章也建立一個小的知識主線及概念圖，把每一章中各物質(zhì)之間的關(guān)系聯(lián)系起來。在概念圖中加上各種物質(zhì)之間的合成條件，就是整個有機(jī)化學(xué)的主要內(nèi)容。 畫概念圖初期可能耗時較多，表面效率較低。學(xué)會制作概念圖，又給予強(qiáng)化而成習(xí)慣，學(xué)生就能自覺地運(yùn)用，從而取得最大的學(xué)習(xí)效益。在適應(yīng)了實施概念圖教學(xué)方法的一段時間后，學(xué)生學(xué)習(xí)效果將大大優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)。 （三）創(chuàng)建學(xué)習(xí)共同體，倡導(dǎo)合作與對話，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊精神與批判性思維 繪制概念圖有利于學(xué)生思維的訓(xùn)練與發(fā)展。同時在合作學(xué)習(xí)中，小組成員處在不同的教學(xué)情境中，各自對概念有著不同的理解，通過共建概念圖來進(jìn)行合作協(xié)商，使各自的認(rèn)識得到完善與拓展，使得小組成員共同理清知識線索，理解和表征問題，尋找解答辦法、得出方案。也可利用互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢，在網(wǎng)上實行針對概念圖的師生交互學(xué)習(xí)和同伴合作學(xué)習(xí)，一般由網(wǎng)絡(luò)管理者（教師）提供知識內(nèi)容和有關(guān)背景知識，要求各個網(wǎng)絡(luò)終端（學(xué)生）制作概念圖并遞交，制作過程中可以通過ＢＢＳ進(jìn)行網(wǎng)上討論和即時評論，以此促進(jìn)學(xué)習(xí)者學(xué)會學(xué)習(xí)。實施合作學(xué)習(xí)既能互相啟迪、完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)，又能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊精神與批判性思維，并導(dǎo)致生動的課堂討論，這樣才能把學(xué)科的思想方法落到實處。在這種師生相互尊重的人際氛圍、和諧的認(rèn)知過程中，情感與認(rèn)知結(jié)合起來而產(chǎn)生了一種整體效應(yīng)，導(dǎo)致學(xué)生積極參與教學(xué)活動。高質(zhì)量的內(nèi)化過程與良好的知識結(jié)構(gòu)，使學(xué)生在解決問題的過程中可有效地提取和應(yīng)用知識，使知識迅速向能力轉(zhuǎn)化。 （四）激發(fā)學(xué)生在形成性評價中建立概念圖，并將概念圖用于教學(xué)設(shè)計中 作為認(rèn)知結(jié)構(gòu)的一種鏡象，概念圖中概念的連接和位置的改變實際上是學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)變化的反映。如交叉連接需要學(xué)習(xí)者的橫向思維，也是發(fā)現(xiàn)和形成概念間新關(guān)系，產(chǎn)生新知識的重要一環(huán)。我們通過對學(xué)生繪制概念圖的過程評價以及對學(xué)生最初和最終的概念圖加以比較，就可及時了解學(xué)生學(xué)習(xí)的進(jìn)展和診斷學(xué)生的問題，激發(fā)學(xué)生努力把新的意義并入已有知識中，并反思自己的教學(xué)過程而改進(jìn)教學(xué)方式。概念圖用于學(xué)生的自我評價時，學(xué)生在建構(gòu)自己的概念圖中遇到了困難，就會清楚地聯(lián)想到自己的不足；概念圖的連接缺乏創(chuàng)造性，就說明學(xué)生的知識儲備不足，這樣就會激勵學(xué)生去努力彌補(bǔ)；學(xué)生把自己的跟同學(xué)或教師的概念圖進(jìn)行比較和探討后，含糊不清的問題就變得明朗了，并能很快就找到解決方法。 概念圖也可用于課程規(guī)劃與教學(xué)設(shè)計如編寫教材、教師備課中。 概念圖是一種把概念和命題具體化的技巧，反映出學(xué)生搜索已有知識、把握知識特點、聯(lián)系和產(chǎn)出新知的能力。概念圖作為“學(xué)”的策略，能促進(jìn)學(xué)生的意義學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和創(chuàng)造性學(xué)習(xí)，最終使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)；作為“教”的策略，能有效地改變學(xué)生的認(rèn)知方式，切實提高教學(xué)效果。如果教師掌握了制作概念圖的技能，就能大大提高教學(xué)藝術(shù)；也可用適當(dāng)?shù)姆绞绞垢拍顖D成為學(xué)生學(xué)習(xí)的一種技能。 |
