概念图的整理.docx

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概念图的整理

概念图的整理学习

1．概念

概念是人脑在感觉、知觉和表象的基础上，对感性材料由表及里的思维加工和改造的产物，科学认识的成果首先是通过概念来概括和总结的。

生物学正是通过一系列的概念作为分析、判断、综合、推理等逻辑思维的依据，来揭示这门学科的基本规律。

生物学概念是生物学学科思维的基本单位。

人教版《全日制普通高级中学教科书——生物》（2003年6月第一版）的附录上就有211个生物概念，其中必修本有154个，选修本上有57个。

而实际上新教材中的概念系统是由相应的模块观点引领的，如必修一模块《分子与细胞》中的细胞就是一个大的概念，其中又有很多小的概念，要求我们从分子和细胞水平去认识生命系统。

所以我们在教学和学习的过程中一定要始终牢记如何去理解每一个概念，以及概念和概念间的层级关系。

只有这样，我们才能更好地帮助学生理解和掌握生物学概念，从而更好地学习生物学知识。

2.概念图及其理论基础

2.1概念图的含义

2.1.1．概念图简介

概念图（conceptmapping）是以命题的形式显示概念间的意义联系,并用具体事例加以说明,来展示概念间层级结构的示意图。

十九世纪六十年代美国康奈尔大学诺瓦克教授（J.D.Novak）通过研究儿童对科学知识理解的案例时提出概念图技术。

这一研究是基于教育心理学家奥苏贝尔（D.Ausuel）的意义学习和概念同化理论。

2.1.2.概念图结构

概念图的结构包括概念（concepts）、命题（propositions）、连接（links）和层级结构（hierarchicalframe-works）。

概念是感知到的事物的规则属性,通常用专有名词或符号表示；命题是对事物现象、结构和规则的陈述,在概念图中,命题是两个概念之间通过某个连接词而形成的意义关系；连接表示不同知识领域概念之间的相互关系；层级结构是概念

的展现方式,一般情况下是最概括的概念置于概念图的最上层,从属的概念安排在下面。

概念图是用来组织和表征知识的工具。

诺瓦克和高文（D.B.Gowin）认为，概念图应该是:

（1）具有层次性,上位概念在顶端;

（2）用适当的连接词做标注;（3）有交叉连结,表明层次的子分支之间的关系。

（如图1）

通俗地说：

概念图包括节点、连线、连接词、层次4个基本要素。

节点是置于圆圈或方框中的概念；连线表示节点概念间的意义关系；连接词是置于连线上的两个概念之间的意义联系词；层次是指关键概念置于顶层，一般概念位于其次，依此类推，显示等级关系（见图1）。

对于一些综合性概念图而言，有时很难比较其抽象程度，其制作形式，包括箭头方向一致性、概念层次关系等，一般不作硬性规定（见图2）。

2.2概念图的理论基础

概念图的理论基础是Ausubel的学习理论。

Ausubel于1962年第一次提出关于人的学习的认知理论，并在第二年发表的《有意义的言语学习心理学》一书中对该理论作了精辟的论述。

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经掌握的知识，当学习者具有了意义学习的心向，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。

奥苏贝尔同时对概念的形成和同化进行了区分，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、下位关系和组合关系的层级排列最终形成了学生的认知结构。

诺瓦克（JosephD．Novak）教授等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。

他们首先运用于研究儿童是否能够理解诸如能量、细胞和进化等抽象概念的过程中，并很快发现，该工具同样可以用于教学设计和帮助学生进行有意义的学习，由此导致了对概念图更深入的研究。

概念图超越认知心理学中知识分类理论，并得到知识表征理论研究的证实。

认知心理学中对陈述性知识表征的研究正好印证了概念图中对概念及概念之间关系的理解和表示。

在一张概念图中，节点和连接词是知识的语言编码，而整个概念图的结构是知识的非语言编码（即图像编码）。

这样概念图就成为双重编码表征理论在教学中的实际应用。

现代的认知主义学习理论、建构主义学习理论、信息技术以及脑科学，都为概念图的正确性和应用前景提供了大量的事实说明：

例如，现代脑科学发现，人的大脑是由大约140多亿个神经元组成的，每个神经元都与其他的神经元形成功能网络。

人类对大脑的认识已经发展到泛脑网络阶段，泛脑网络学说认为：

人的大脑皮层可从宏观到微观分为回路、神经元群、神经元、分子序列四级层次的网络，人的学习、记忆和思维正是通过这样一个网络系统来进行的。

概念图的结构特征形象化地显示了人脑的这一生理机制。

2.3为什么要用概念图：

形象思维和逻辑思维可通过概念图展示在学习者面前,可视化是概念图基本特征,同时也提供概念之间的语义关系。

概念图主要体现的是概念之间的内在属性关系，通过概念图的使用，能够让很好的将多个概念联系起来，促进思维的迁移，从而促进直觉思维的发生。

同时，增大短时记忆的单个组块的大小，最终促进分析问题解决问题的能力的提高。

概念图的制作方法――选定一个知识领域。

确定关键概念和概念等级。

初步拟定概念图的纵向分层和横向分支。

建立概念之间的连接，并在连线上用连接词标明两者之间的关系。

不断修改和完善。

常用的概念图创作工具有Inpiration;MindManager;CampTool.

3.概念图的类型

必修模块中有关概念图的练习按绘制类型可分为三种：

三种概念图绘制类型，顺序展示了概念图绘制的学习过程（见图3：

建构概念图的步骤和流程）：

由概念、连接词的填空建构式逐渐到群概念建构式和核心概念建构式，使学生通过专家图的揣摩、领悟和模仿，通过对建构概念图的内化，再到自主建构概念图和独立创新概念图。

3.1填空建构式:

学习者填入专家概念图中空缺的若干概念、连接词的概念图建构方式。

如高中生物必修《稳态与环境》第一章自我检测题：

在图2空白框和问号处填写适当的名词。

 必修一P38P76

3.2群概念建构式：

学习者用给出的、有内在联系的若干个概念建构成概念图的方式。

如高中生物必修《分子与细胞》第五章自我检测题：

画一个概念图，将呼吸、呼吸作用、细胞呼吸、有氧呼吸和无氧呼吸这5个概念之间的联系表示清楚。

 必修一P108

3.3核心概念建构式：

学习者通过给出的核心概念，联系出若干相关的下位概念（或既有下位概念也有上位概念），并建构概念图的方式。

如高中生物必修《遗传与进化》第五章自我检测题：

以概念图的形式总结可遗传的变异包括哪些内容。

 必修一P58

4.概念图绘制的一般步骤

4.1选出重要的概念，包含词汇和事件。

选取一个熟悉的知识领域。

确定主题，列出概念：

围绕主题，找出十至二十个与主题相关的概念，并列举出来。

可以把概念写在卡片上，便于移动，在绘制概念图的时候根据概念之间的内在联系，放在适当位置。

概念（词汇：

主要为结构和物质）

概念（事件：

主要为生理过程和现象）

细胞膜、细胞质、细胞核、细胞器、蛋白质、磷脂双分子层、核糖体、中心体、线粒体、高尔基体、内质网、核仁、核膜、染色质、分泌物等

选择透过、有氧呼吸、运动、分泌、加工、有丝分裂等

4.2描述上述词汇和事件的基本概念，并介绍主要概念和次要概念。

接着，定义概念阶层。

确定关键概念，理顺概念关系和等级。

一个概念体系的相关概念之间的关系往往比较复杂，构建概念图时首先应该确定其中关键概念。

然后再根据其本质特征上的区别和联系，找出各概念间的关系，如从属概念、并列概念、相反概念、相邻概念等。

主要概念

次要概念

细胞膜

1．1.细胞膜的组成物质主要为磷脂分子和蛋白质分子

2．2.细胞膜具有选择透过性

3．3.磷脂双分子层和蛋白质是可以运动的

细胞质

1．1.细胞质包括细胞质基质和细胞器

2．2.细胞器中主要有线粒体、内质网、核糖体、高尔基体、中心体

3．和溶酶体等

4．3.内质网分为粗面内质网和滑面内质网

细胞核

1．1.细胞核的主要结构有核膜、核仁和染色体

2．2.染色质主要组成物质为DNA和蛋白质

3．3.核膜上具有核孔

4.3制作「前概念图」，包含概念阶层。

确定概念图纵向分层和横向分支。

可以把所有的概念写在可以活动的纸片上，然后把这些纸片按照概念的关系、等级，在工作平台（如黑板、卡纸等）上进行排列，初步拟定概念图的结构。

利用活动纸片来确定概念图纵向分层和横向分支的好处就是允许学习者移动概念和修改概念图的关系。

含义最广、最有包容性的概念放在图的顶端。

将其余的概念一层一层的排放在列表上。

图2动物细胞结构的“前概念图”

4.4寻找连接词，使两个概念形成有意义的句子。

概念间的连线可以是单向、双向或无方向的。

连接词语应能说明两个概念之间的关系。

例如：

细胞膜结构的支架为磷脂双分子层。

线粒体是活细胞进行有氧呼吸的主要场所。

中心体参与细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成。

核糖体是细胞内合成蛋白质的场所。

染色质的组成物质主要为DNA和蛋白质。

核孔允许大分子通过。

找出所有连接词后，在图上增加连接词来定义概念间的关系。

图3动物细胞结构的概念图

4.5增加横向连接，将不同概念连接起来。

特别是交叉连接是判断一个概念图好坏的重要标准之一。

交叉连接是不同知识领域概念之间的相互关系。

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，所以，从这一点来看，构建概念图也是一项极好的创造性工作。

4.6修正后再增加例子，成为最后完成的概念图。

把说明概念的具体例子或图示写在概念旁。

诺瓦克认为好的概念图一般要修改三次以上，甚至更多，所以概念图应不断的修改和完善。

有了初步的概念图以后，随着学习的深入和自己对知识的不断领悟，学习者对原有知识的理解是会不断加深和改变的。

最后构建成较完整的概念图。

其他学科概念图举例

5.概念图绘制规范为：

　　㈠概念图中每个概念只出现一次。

　　㈡连接两个概念间的联系词应尽可能选用意义表达具体明确的词。

　　㈢连接概念的直线可以交错，但向上或向两侧联系时需加箭头（没有箭头时默认时由上往下）。

　　㈣概念名词要用方框和圆圈圈起来，而联系词则不用。

6.概念图在教学、学习中的应用；

（1）概念图作为知识表征工具：

以简洁明了的图形形式表示复杂的知识结构，形像地呈现了各知识点之间的联系，包括新旧知识点之间的关系、确定因果关系、区分各概念的优先次序等。

利用概念图进行章节复习，建立章节间的内在联系，学生以概念图形式代替知识框架图形式复习，利用概念之间的同、异及内在联系，进行整理，实现知识的迁移和归纳，效果更好

（2）概念图作为高级思维工具：

学习者在概念图引导下或利用概念图进行比较、分析、假设、推断、综合等思维活动，并用来支持问题解决的过程。

利用概念图进行对比复习，区分容易混淆的概念

（3）概念图作为合作交流工具：

概念图用来支持头脑风暴，并组织头脑中各个相关的知识点，从而发表独创性的见解并用以交流复杂的观点。

概念图是学生合作交流的结果，同时，概念图的建立也会反过来作为合作交流的平台，促进知识的重新组织。

（4）概念图作为计划工具：

学习者可以利用概念图来制定各种各样的学习计划，如目标计划、作业计划、进度报告等，这样可以帮助学习者反思学习活动的过程，预测可能产生的结果。

（5）概念图作为教学评价工具：

通过概念图可以了解学习者在解释内容时被误解的概念。

学生画的概念图表达了他们对概念正确的或错误的理解，有助于教师诊断被学生误解的概念，以致影响教学效率的原因。

利用概念图设题，补充传统的评价方式。

传统的评价方法常常只能考查学生的离散知识，而概念图却可以检测学生的知识结构及对知识间相互关系的理解和产生出新知的能力，有效地评价学生创造性思维水平。

例如开放性考试中，老师抛砖引玉，提供一个核心概念，以任务驱动，让学生自己绘制概念图。

也可以阶段性或终结性试题中提供概念图，让学生分析解决问题，这有助于老师判断学生的水平和存在的问题，实施因材施教。

概括来说，概念图作为一种成熟的教与学的工具，能够把人脑中的隐性知识显性化、可视化，便于人们思考、交流、表达。

利用概念图不仅可以发展知识迁移能力和创新能力，还可以改善学生的认知结构和信息处理能力。

另外，合理利用概念图，使教师教学材料的组织更加科学、合理，使教学过程中师生互动、互补性提高；更让学生学习的积极性、有效性提高。

7．概念图的不足

7．1概念图教学需花费较长一点时间帮助学生学会使用概念图再现他们知识。

在台湾佘晓清教授（研究概念图，并参与翻译《促进理解之科学教学》一书）给我的一封Email中她提到：

“The　disadvantageisit　wouldtake　alittlebitlongertohelpstudentslearntouseittorepresentheirknoweldge.Iwouldalsosaythisisnottheonlywaytohelpstudentslearn.Youneedtodecideewhentousewhichstrategy。

”同时提到概念图不是唯一方式。

概念图训练需要长期性。

如何在有限的高中生物教学时间内开展概念图教学值得思考。

7．2“专家图”对学生高中生物个性化学习不利。

研究表明：

“专家图”是否应该存在以及是否能够作为评分依据，却也处于激烈的争论之中。

概念图主要只对图的创建者是有用，构图过程为学生在特定主题上进行反思提供了结构化空间，学生只要能够清楚表达他对于主题的想法就可以了。

强调“专家图”的存在和作用不利于学生个性化学习，不利于学生自我反思。

我的观点是：

只要学生按照概念图制作规范要求的思想构建高中生物概念图就可以了。

按照建构主义和多元智能理论，学生原有知识和表达方式有明显差异，对高中生物某些知识的概念整理方式和审视角度存在明显差异。

如果他能够按照概念图绘制规范对某一内容进行整理并不断发散性联系，反而是学生创造性学习的具体表现。

对于“专家图”，我比较乐于接受的观点是，它可以作为一个很好的范例，供学生领悟和参照，而不能仅作为评价工具，否则对学生的创造性学习和“个性化”学习是不利的。

概念图本身也是一个发散性思维的很好工具，我们又何必让学生画的一定要跟专家一样呢？

7．3忽视对学生的技能训练，并对高语文能力学生造成学习干扰。

概念图往往反映了学生知识结构中的静态部分，因而对培养学生抽象思维能力、想象能力和运用科学知识解决实际问题的能力有一定影响。

因此，概念图只是一种陈性述知识表征工具，对学生其他能力把握存在不足。

另外，一些学生有个性化的学习风格和认知方式，在高中生物学习中不愿意建构概念图，这不利于学生学习和教师教学。

《科学学习心理学》中提到：

Stensvold和Wilson发现低语言能力学生得分高。

建构概念图的方法用在高语文能力学生反而造成学习干扰。

高语文能力学生不使用概念图，后测成绩反较使用概念图的学生高且有显著差异。

这种相反的发现可能解释为：

高语文能力的学生使用概念图会影响其学习科学概念，而低语文能力的学生则因概念图提供一个架构，有助其学习新的概念。

高中生物教学存在此现象需加以思考。

7．4有研究数据表明：

学生对概念图学习策略的理解具有一定难度，并表现出畏惧心理。

在高中生物教学尤为明显。

我认为概念图在国内推广困难与我们的思维心理、个人性格有关。

它的表现形式可能存在不足。

不一定符合我们思维习惯、知识表征形式和交流习惯。

当然我们可以从中学到一点东西加以运用。

总之，概念图作为一种成熟的教与学工具或策略，国外广泛推广说明其具有强大的生命力和实效。

概念图教学过程是复杂的，但对问题解决却是简单的。

概念图作为学习工具、交流工具、协作学习工具，使学生知识结构化，有利于学生的迁移，某些能力得到发展。

高中生物新课程标准强调培养学生搜集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、批判性思维的能力、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力等，重在培养创新精神和实践能力，概念图与新课程改革是相通的。

现在生物高考中，学生简答题答案中概念运用不恰当普遍存在，运用概念图教学改造现行高中生物教学不枉为一个好的教学策略。

8.高中生物新课程与概念图教学

8.1概念和概念图的辨析

概念是感知到的事物的规则属性,通常用专有名词或符号表示。

概念属于陈述性知识，是广义知识的基础。

生物学概念是生物学学科思维的基本单位。

概念图（conceptmapping）是以命题的形式显示概念间的意义联系,并用具体事例加以说明,来展示概念间层级结构的示意图。

（概念图是以综合、分层的形式表示概念之间相互联系的空间网络结构图。

）

概念图绘制是针对概念的教学。

而概念图的具体制作过程则是将陈述性知识转化成程序性知识的过程。

如果学生对陈述性知识概念的掌握停留在粗浅认识、不能透彻理解阶段，也就不能够实现从陈述性知识向程序性知识的过渡，即没有掌握相关程序性知识，这样的学习是一种机械学习。

由此看来作为学科思维的基本单位概念的教学是建立概念图的基本元素，需不断地强化、巩固。

属于陈述性知识的概念与属于程序性知识的概念图绘制，在表征与储存、激活与提取、习得与遗忘、信息处理方式与结果等方面不同，二者的学习策略不同，因而在教学过程应区别对待。

柯华葳在《问题解决的教与学》一书的导读中写道：

“学习最终的目的，或说对学校学习的最好的考验就是让学生解决问题，而且是解决生活问题。

”问题的解决主要依靠的是程序性知识。

现代信息加工理论的知识分类意义在于陈述性知识向程序性知识转化，可见，概念学习不是学习的最终目标。

只有将概念这些陈述性知识转化为程序性知识，学生的能力才能显著提高。

8.2概念图教学有利于学生发展

在一张概念图中，节点和连接词是知识的语言编码，而整个概念图的结构是知识的图像编码。

可见概念图符合阿伦·佩维奥（A.U.Pavio，1969）提出的知识双重编码表征，有利于学生对知识的记忆和保持。

通过群概念建构概念图，有助于学生理解核心概念及其网络等陈述性知识；通过核心概念建构概念图，还有助于培养学生发散思维能力。

裴新宁认为：

绘制概念图实际上是帮助学生整理资料→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。

概念图绘制为其中高级思维搭建了一个“脚手架”，促进学生高级思维发展。

研究表明：

概念图使学生更容易形成完整的认知结构；有利于学生元认知发展；有利于了解学生前概念及评估学生的知识结构等。

概念图技术使学生获得基础知识，提高思维能力，促进认知发展，激发学习动机，使学生能学习、会学习、爱学习。

8.3概念图教学有利于教师发展

概念图教学有利于学生发展，也就有利于教师的发展，因为教师既是施教者同时也是受教者。

教师在教学开始使用概念图，了解学生前概念；在教学中使用概念图，使学生建构概念网络；在教学后使用概念图，检测教学效果，有利于进一步指导教师教学活动。

教师参与学生绘制概念图的过程，就是消除话语霸权、与学生平等对话的过程，就是弱化竞争、使学生相互合作的过程，就是减少他主学习、让学生自主学习的过程，既是实践变革和理论觉醒的过程，也是新课程理念与新课程教学结合的过程，从而促进教师专业化。

8.4概念图教学有利于体现新课程理念

从概念图绘制策略看，多元化的概念图绘制策略应该并存，而小组合作通过核心概念建构式绘制概念图更有利于体现新课程理念；从概念图绘制步骤看，修改、完善、交流概念图的过程就是一种对话、一种反思；从概念图绘制策略看，小组分工、协作绘制就是一种合作；从概念图绘制内容看，不同学生、不同小组选取不同主题、关注不同概念就是一种自主。

“以学生为中心”，以概念为载体，以概念图技术为平台，以“教”促“学”，教师成为教学过程的组织者、指导者，成为学生自主建构概念图的帮助者、促进者，启发、引导学生自主学习，使学生真正成为学习的主人。

8.5利用概念图进行生物教学的效果

（1）概念图在新课教学中的效果

　　基于概念图教学情况，在促进学生具体概念理解的传统教学策略基础上，进行概念图的制作教学应该会比老师自己进行概念图呈现取得更好教学效果。

如——生态系统成分——教学中，教学目标可以有这两个：

一个是学生学会绘制概念图，另一方面是学生系统掌握相关的生态系统知识。

教师应该先对几个关键概念如生产者、消费者、分解者等采用传统概念教学方式加以处理，然后再通过概念图绘制促进学生领悟、理解作为一个整体的生态系统成分知识，这样可使知识真正习得。

这是符合学生实际的认知规律。

正确使用了概念图，有效降低学生认知负担和心理焦虑，提高教与学的效率。

（2）概念图在复习教学的效果

　　概念图是一种教与学的工具。

让学生用概念图策略来探究和标识概念间的逻辑关系，从而完成概念的有意义建构，使新学概念建立与原有概念之间的联系，既有助于学生对概念的理解与把握，也便于记忆。

特别是在复习教学中，制作概念图帮助学生复习以前的课业、统整和连贯新旧知识，建立良好的知识结构。

例如，教师指导学生找出关键概念：

DNA、RNA、染色体、染色质、核苷酸、碱基、核糖、磷酸、氢键、碱基互补配对、编码区、非编码区、外显子、内含子、解旋、同源染色体、减数分裂、有丝分裂、转录、翻译、逆转录、基因自由组合定律、基因分离定律、基因突变、基因重组、遗传、变异、基因库、基因频率、DNA连接酶、限制性内切酶、质粒、重组质粒、鸟枪法、运载体、细胞核遗传、细胞质遗传、质基因、核基因、目的基因、基因工程、显性基因、显性性状、隐性基因、隐性性状。

以基因的复制与表达、基因工程、基因的结构为主线帮助学生将零散知识组织及联系、处理专题研习内容，特别合适。

学生的知识保持时间长，知识面宽，更能解决问题，肯动脑筋。

8.6概念图教学与其他学习方式、传统概念教学方式的关系处理。

有人在文章中写道：

“全章概要一般在一章结束之后，让你回顾全章，做个自我检测。

可以给你的父母或监护人一个你掌握程度的总体印象。

自己做个全章摘要，可以鼓励你用各种方式概括总结—用图表、流水图、概念图、网络图、文字描述或任何其它你喜欢的方式。

”《科学探索者：

动物》（ScienceExplorerAnimals,PearsonEducation）一书中也认为概念图是信息处理的方式之一，与比较/对比表、维恩图、流程图、循环图等手段均可处理信息。

（刘恩山认为维恩图、流程图、循环图也属于概念图）因此，概念图是一种对陈述性知识的表征方式，对于其他方式不应该排除，应互相补充，相得益彰。

否则学生的综合能力得不到很好发展。

在高中生物的学习中，应针对学科内容特点，教会学生采取相应学习方式，利用不同知识表征方式加以学习，从而取得好的学习效果。

如新陈代谢中的光合作用和呼吸作用、细胞分裂、生长发育等用流程图比较好，就酶、蛋白质、激素、脂质关系而言，采用维恩图就比较好。

而光合作用与呼吸作用、有氧呼吸与无氧呼吸关系利用比较/对比表效果较好。

总之，生物学概念学习不仅包含概念间的层级关系，还包括概念的定义、内涵与外延、属性及规则（包含概念的例证）等要素，还应包括“生物学概念发展过程的展示”、“生物学概念负载研究方法的渗透”、“生物学概念蕴含价值的体现”。

不同概念图绘制策略、不同绘制主体具有不同的特点，有着不同的作用。

因此过度依赖概念图教学技术或长期单一使用某种概念图绘制策略都将是不可取的。

在特定时空下的概念教学，选择何种教学技术应具体问题具体分析。

9.学习建议：

仔细听讲、认真练习、勤于思考、敢于创新

10.评价标准：

11.总结：

通过本课的学习，大家应该掌握概念图的基本应用，并通过一些练习，可熟练的进行概念图的创作，提高自己形象思维和逻辑思维能力。

于2010-12-1前两周整理