李哉平1，成世钢2
（1. 浙江省台州市教育科学研究所，浙江 台州 318000；2. 浙江省仙居县教育局教研室，浙江 仙居 317300）
建构主义认为，学习是基于学习者的经验进行意义建构的过程。作为化学教师在课堂教学中如何通过教学设计来引导学生进行意义建构，概念图不失为一种有力的工具。本文就是把概念图应用到化学教学上的实践总结。
一、概念图的意义
（一）概念图是用来组织与表征知识的结构示意图
概念图通常是将某一主题的有关概念，用连线将相关的概念和命题连接，连线上标明概念之间的意义关系，可用具体的知识说明概念，从而把所有的基本概念整合成一个有机整体的结构示意图。图1就是概念图的一个实例。
图1 “溶液”概念图
概念、命题、连接和层级结构是概念图的图表特征。概念通常用专有名词或符号进行标记；命题指概念间通过某连接词而形成的意义关系；连接表示概念之间的相互作用；层级结构是概念的展现方式。某一概念还可通过超级链接提供相关的文献资料和背景知识。概念图结构包含节点、连线和连接词三要素，节点就是置于圆圈或方框中（也可不置于其中）的概念；连线表示概念之间的联系，可以无方向、单向或双向，位于上层的概念可以引出多个知识分支（纵向联系），不同知识领域或分支间概念的连线就是横向联系；连接词是置于连线上的两个概念之间形成命题的联系词（或符号）。
（二）概念图的依据是建构主义的学习理论
奥苏贝尔认为，人的学习应该是意义学习，影响学习的最主要因素是学习者已有的知识经验，当学习者有意义学习的心向，并把所要学的新知识同原有的知识联系起来时，意义学习便发生了。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。奥苏贝尔的理论受到了社会的广泛关注，诺瓦克（Joseph D．Novak）教授根据意义学习和概念同化理论开发了概念图这样一种新工具。“学会学习”理论把由概念组成的命题作为教学的根本内容，概念图方法正是以这一假设为理论基础的。
由于传统教学中过分注重教师主导和讲授，许多学生总是机械单一地学习，而对自己做什么、为什么这样做并不理解，结果是往往不能辨别和建构概念与命题框架，就只好死记硬背大量的化学原理与化学方程式。然而化学也是系统科学，其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。脑科学的泛脑网络学说认为，人的学习、记忆和思维正是通过人的大脑，这样一个并行分布、多层结构、广泛联系的神经网络系统来进行的。概念图的结构特征非常符合人脑的生理机制，概念图把知识高度浓缩，将各种概念及其关系以类似于人脑对知识储存的层级结构形式排列，概念与命题的框架赋予了学习过程（包括实验过程）以意义，清晰地揭示了意义建构的实质。教师的关键就是组织、引导学生如何科学合理地设立知识网络的结点以及寻找各知识点之间的相互联系。
（三）概念图的类型与形状
概念图在课堂教学中可得到广泛的应用，如元素及其化合物、有机物等知识，构成物质的微粒、元素、化学键、电解质、氧化还原反应等基本概念、基本理论都可编制成概念图。概念图的类型有单概念图和多概念图（又分章节图和专题图）。它们除了节点、连线和连接词等要素外，不同的概念图还可有其他特定的构成，但都有概念、命题、连接和层级结构的特征。至于概念图的形状，没有定例，可根据需要制成层次状、放射状、框图状和罗列状等。
二、概念图学与教的过程
我们采用行动研究法来探究概念图学与教策略的最优化，努力将机械学习转变为有意义的学习建构。概念图学与教的过程可分为培训、运用和评价三个环节。
（一）培训步骤
1. 选定学习者熟悉的知识领域。因概念图的建构必须依靠对上下文知识的运用，所以最好选取学习者试图理解掌握的某个单元、某个实验活动或者某个实际的问题。如此形成的背景知识有助于确定概念图的层级结构。
2. 确定关键概念和概念等级。选定某一知识领域后，找出该主题的关键概念以及与之相关的其他概念，并一一列出。然后对这些概念进行排序，从最一般、最概括的概念到最特殊、最具体的概念依次排列。虽然这样的排列是粗糙的，但能帮助我们确立概念图的结构。
3. 初步拟定概念图的分层和分支。把所有的概念写在活动卡片上，移动卡片讨论概念可能的连接，按照概念的纵向分层和横向分支在工作平台（如黑板）上排列卡片，初步拟定概念图的分布。
4. 建立相关概念的连接。把每一对相关的概念用短线连接，并在连线上用适当的连接词标明两者之间的关系。这样同一领域及不同领域中的知识通过某一相关概念相连接，再经过修改后各级概念及其关系清晰可见，每个人所绘的概念图就基本确定了。
5. 反思完善概念图。对各人绘制的概念图初稿分组进行讨论及补充，构建小组图；然后全班再讨论综合成一个班概念图。随着学习的深入，学习者对原有知识的理解是会加深和改变的，所以要对概念图不断地修改和完善，使概念图真正成为促进意义建构活动的有力工具。
（二）变式运用
学生在初步掌握概念图的制作技能后，就可运用概念图来进行学习。按由易到难，可让学生绘制三种不同类型的概念图。
1. 限定型概念图。构图前教师先给出一定数目且随机排列的概念，要求学生必须使用这些术语来画概念图。
2. 引导型概念图。给出一定数目的概念术语或符号后，要求学生从中选择一部分来构图。由于所给信息多于所选的信息，这就要求学生对所需概念的选择要准确，必须对主概念有系统的认识。
3. 创造性概念图。教师参照化学学科知识的特定范围，给出一个核心概念，让学生围绕这一概念，联想有关的知识、概念，创造性地构图。让学生在类比中联想、顿悟，使思维不断升华，从而产生创造的灵感，将零乱的知识穿成串、结成网，变成“集成电路”印在学生的脑海中，便于应用和创新。
学生通过分层次的反馈训练和巩固，得到了整体的相互联系的结构化知识，内化为他们的自身能力，且能较快地迁移到同类心智操作活动中去。通过各种变式练习，学生可以掌握概念图的各种制作技巧，如①点—线—面制作法；②筛—排—联制图法；③激活—联想法。
（三）图式评价
学生对所作概念图进行自评或互评，教师也提供概念图进行评价。概念图的评价应参照以下几个方面进行。
1. 关键点。即指一个至少有三条线与其他概念相连接的节点。所制概念图中正确的关键节点越多，说明这个学生理解力越强。
2. 连接。可以说明从主概念中引出的属概念或由属概念导入的主概念，以及概念图体系中不同分支之间的联系，而这种联系的揭示往往标志着学生的创造行为。
3. 命题。从连线上注解的连接词，可说明概念间联系的性质和相关的程度以及条件。
4. 层次性。观察所画的概念图是否有层级结构，以概念的抽象概括水平为依据。
5. 实例。由于概念图不只是抽象的概念，还可用具体的事例丰富和加深学生对概念的认识。也可有针对性地选些实例及结合概念图配置相关习题，让学生应用所学的知识或举出相应事例。从回答或举例中可获知学生对概念意义理解的清晰度和广阔度。
传统的评价方法只能考查学习者的离散知识，而概念图却能检测出学习者的知识结构及对知识间相互关系的理解。对概念图的量化评分不能简单地把评分归结为图中概念连接数目的多少。我们正在尝试“构造概念图习题”，以凸显概念图制作的具体过程。
如果教师按上述模式进行教学，或者学生按上述思路对教学内容进行概括，并能正确地反映概念之间的意义联系，那么就是在进行有助于“学会学习”的教学活动，一个知识系统就会转化为学生头脑中的认知结构。每个人的认知水平不同，不同的人可能有不同的概念图。概念图应力求简明形象。
三、概念图具体的操作要领
（一）构图过程中教师要注重科学方法的指导，帮助学生衔接知识与疏通思路
教师的任务不应是替学生找出各部分知识的现成结构，而是及时组织、引导学生对前面所学的知识进行归纳整理，让学生通过自己的理解和加工建构出一个个可用的概念图。现以“氯气”为例说明，①将氯气与金属、非金属、化合物的反应“分割”成三个知识块，有序布局；②连接氯气与各种物质反应的知识线，自然形成一个氯气化学性质的知识网；③补上氯气的制法、氯化氢的制法及盐酸性质的知识网；④统观全局，再现整体。即将纵向氯气的性质、制法与横向氯化氢的性质、制法结成知识网络（如图2）。图2中12条带箭头的线构成了氯气的知识网络。以“氯气”为中心向外辐射得到性质，再延伸可得到用途；以“氯气”为中心向内收敛，可得到制法。把这张网有序地贮存在头脑中，便形成氯气、氯化氢以及盐酸的性质、制法、用途的思维通路。思考问题时，将问题纳入网络，便可迅速检索出所需要的知识线。
图2 “氯气”概念图
概念图也是自学的脚手架，这种制图预习的最终结果可形成一个正确的概念基点，学生从中能构造出更丰富的意义。要重视提高学生组织材料的水平，把新内容组织起来并指导学生理解这个组织结构的方法，注意到学生是否把信息组织起来且已理解了所构造的意义。让学生在教师的不断激励中学会联想，使知识在头脑中形成更多的神经联系。联想不要拘于某一概念的内容，还要了解这个概念所处的环境，使学生积极主动地从自己的认知结构中提取与新知识有机联系的旧知识，又使新旧知识位置得到合理的分布，当提取一个概念时相关的一些知识也被激活了。
（二）逐步引导学生不断修正和发展自己的知识结构，养成画概念图的习惯
我们鼓励学生花时间和精力画概念图，有意识地培养学生课前自己尝试着画形成性概念图，课后绘制总结性概念图，或对图式本身进行重新组合，潜移默化地启发学生领悟蕴涵于学科之中的思想方法。通常在学习初期学生能联想的内容不多，经过一段时间的训练后联想的知识会渐渐增多。这一阶段教师要根据教学内容和学生实际，尽量减少包办代替，恰到好处地“点到为止”，多给学生提供练习组织的机会，留有一个思考的余地、想象的空间。学生每天在课堂上学习的知识是“单个的”，多个知识的加工也是“局部”的，到章节复习就要及时地把这些知识编织成较大的网络结构。随着学习的不断深入，要把有关的概念及时地补充到概念图中，从而形成新的连接。例如：有机物种类繁多，性质各异，但各种物质之间有很密切的联系，根据各物质之间的联系建立知识主线，在知识主线的基础上展开，建立概念图，并且随着所学知识的增多，主线增长，网络扩大。每一章也建立一个小的知识主线及概念图，把每一章中各物质之间的关系联系起来。在概念图中加上各种物质之间的合成条件，就是整个有机化学的主要内容。
画概念图初期可能耗时较多，表面效率较低。学会制作概念图，又给予强化而成习惯，学生就能自觉地运用，从而取得最大的学习效益。在适应了实施概念图教学方法的一段时间后，学生学习效果将大大优于传统教学。
（三）创建学习共同体，倡导合作与对话，培养学生的团队精神与批判性思维
绘制概念图有利于学生思维的训练与发展。同时在合作学习中，小组成员处在不同的教学情境中，各自对概念有着不同的理解，通过共建概念图来进行合作协商，使各自的认识得到完善与拓展，使得小组成员共同理清知识线索，理解和表征问题，寻找解答办法、得出方案。也可利用互联网的技术优势，在网上实行针对概念图的师生交互学习和同伴合作学习，一般由网络管理者（教师）提供知识内容和有关背景知识，要求各个网络终端（学生）制作概念图并递交，制作过程中可以通过ＢＢＳ进行网上讨论和即时评论，以此促进学习者学会学习。实施合作学习既能互相启迪、完善认知结构，又能培养学生的团队精神与批判性思维，并导致生动的课堂讨论，这样才能把学科的思想方法落到实处。在这种师生相互尊重的人际氛围、和谐的认知过程中，情感与认知结合起来而产生了一种整体效应，导致学生积极参与教学活动。高质量的内化过程与良好的知识结构，使学生在解决问题的过程中可有效地提取和应用知识，使知识迅速向能力转化。
（四）激发学生在形成性评价中建立概念图，并将概念图用于教学设计中
作为认知结构的一种镜象，概念图中概念的连接和位置的改变实际上是学生认知结构变化的反映。如交叉连接需要学习者的横向思维，也是发现和形成概念间新关系，产生新知识的重要一环。我们通过对学生绘制概念图的过程评价以及对学生最初和最终的概念图加以比较，就可及时了解学生学习的进展和诊断学生的问题，激发学生努力把新的意义并入已有知识中，并反思自己的教学过程而改进教学方式。概念图用于学生的自我评价时，学生在建构自己的概念图中遇到了困难，就会清楚地联想到自己的不足；概念图的连接缺乏创造性，就说明学生的知识储备不足，这样就会激励学生去努力弥补；学生把自己的跟同学或教师的概念图进行比较和探讨后，含糊不清的问题就变得明朗了，并能很快就找到解决方法。
概念图也可用于课程规划与教学设计如编写教材、教师备课中。
概念图是一种把概念和命题具体化的技巧，反映出学生搜索已有知识、把握知识特点、联系和产出新知的能力。概念图作为“学”的策略，能促进学生的意义学习、合作学习和创造性学习，最终使学生学会学习；作为“教”的策略，能有效地改变学生的认知方式，切实提高教学效果。如果教师掌握了制作概念图的技能，就能大大提高教学艺术；也可用适当的方式使概念图成为学生学习的一种技能。
