科學(xué)研究表明,人的大腦是由約1000億個神經(jīng)活動細(xì)胞構(gòu)成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),每個人的學(xué)習(xí)、記憶、思維、創(chuàng)造正是通過這個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來進(jìn)行的。顯然,化學(xué)學(xué)習(xí)活動遵循這樣一個網(wǎng)絡(luò)化的心理和生理機(jī)制其學(xué)習(xí)的效率就高。概念圖就是這樣一種網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)的工具,可以稱之為科學(xué)學(xué)習(xí)的“互聯(lián)網(wǎng)”。
學(xué)習(xí)是通過大腦進(jìn)行信息的傳輸、處理和儲存來進(jìn)行的。記憶系統(tǒng)利用客觀存在的事物聚類、事物在時空中的聯(lián)系,通過歸納、組合、抽象等方式,將信息納入到最佳的聯(lián)系和最方便提取的記憶結(jié)構(gòu)中。大腦是通過并行分布、多層結(jié)構(gòu)、廣泛聯(lián)系的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來實現(xiàn)這一任務(wù)的。大腦的認(rèn)知結(jié)構(gòu)是與知識的網(wǎng)絡(luò)化水平相聯(lián)系的,知識的網(wǎng)絡(luò)化水平越高,則認(rèn)知的水平越高�；瘜W(xué)和其他科學(xué)一樣是一個系統(tǒng)科學(xué),反映這一科學(xué)特征的學(xué)科知識是由宏觀、微觀、符號和化學(xué)計算四個子系統(tǒng)構(gòu)成的。這些系統(tǒng)相互聯(lián)系,交織成化學(xué)知識的無形網(wǎng)絡(luò),概念就是這個網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點。這樣一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)即知識結(jié)構(gòu),必須轉(zhuǎn)化為學(xué)生頭腦中的認(rèn)知結(jié)構(gòu)才能真正為學(xué)生所掌握。
學(xué)生深入學(xué)習(xí)化學(xué)知識的困難也恰恰在于知識的網(wǎng)絡(luò)化水平較低。不能更好地掌握知識結(jié)構(gòu),因而就無法形成合理的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。概念圖就是促進(jìn)知識的網(wǎng)絡(luò)化水平、形成合理的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的一種理想工具。
概念圖是呈現(xiàn)概念或符號之間相互聯(lián)系的一種簡明便利的圖式。它是以核心概念為中心,連接次一級的概念,并以這些次級概念為節(jié)點,再連結(jié)下一層次的概念,構(gòu)成一個分層次、多節(jié)點相互聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。圖1給出了一個概念圖的示例。概念圖反映了學(xué)生頭腦中概念間的相互聯(lián)系,同樣內(nèi)容的概念圖由于概念間的連接不同,概念的層次不同,會有很大的差異,這實際上是學(xué)生頭腦中認(rèn)知結(jié)構(gòu)的差異所致。概念間的聯(lián)系通過概念圖能很好的體現(xiàn)出來。學(xué)生對概念間的聯(lián)系如果存在著認(rèn)知上的問題,那么所構(gòu)建的概念圖就一定存在著缺陷。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。學(xué)生的認(rèn)知水平越高,所構(gòu)成的概念圖結(jié)構(gòu)越合理,層次越分明,概念間的聯(lián)系越緊密,概念圖是認(rèn)知結(jié)構(gòu)的一種鏡像反映。由于神經(jīng)科學(xué)尚不能揭示人的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的機(jī)理,我們可以通過構(gòu)建的知識圖??概念圖來反映認(rèn)知結(jié)構(gòu)的特征。概念圖作為一種學(xué)習(xí)工具有重要的意義。
1999年12月美國《科學(xué)》雜志(網(wǎng)絡(luò)版)中的一篇文章將“知識”定義為信息的一種組織體,文章認(rèn)為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),尤其是互聯(lián)網(wǎng)給我們提供了浩如煙海的信息。問題是嘗試吸收這些信息并將其組織成真正的知識的卻很少,就如同從急速噴涌的消防水龍頭中吞下一杯水一樣。人們需要尋求將信息轉(zhuǎn)變成真正知識的技術(shù),概念圖與這種技術(shù)可以說有異曲同工之妙。學(xué)生掌握了概念圖這一技術(shù),就可以在任何信息資源中抓住知識脈絡(luò),形成知識結(jié)構(gòu)。這也是教育工作者長期探索的將學(xué)科內(nèi)容的學(xué)習(xí)和學(xué)會如何學(xué)習(xí)結(jié)合為一個整體的技術(shù)。
用連線將概念連接起來離不開思維。將分支概念連接需要縱向思維,而用交叉連線將各分支之間的概念連接起來則需要橫向思維。概念圖是通過不同的思維方式將概念重新組合定位。這實際上也是一種發(fā)現(xiàn)和形成新關(guān)系以及重新組合的能力,正如愛因斯坦所說:“組合作用似乎是創(chuàng)造思維的本質(zhì)特征�！睒�(gòu)建概念圖也是一項極好的創(chuàng)造性工作,有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。許多學(xué)者認(rèn)識到了教學(xué)與評價相結(jié)合的重要性,Shavelson等人指出:“如果概念圖被納入課程內(nèi)的話,那么這樣的結(jié)合就形成了�！备拍顖D既是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識的工具又是評價的工具。如前所述概念圖是學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的反映,因此,可以用來評價學(xué)生的認(rèn)知過程和認(rèn)知結(jié)構(gòu)。對學(xué)生構(gòu)建概念圖的過程以及對學(xué)生最初和最終的概念圖加以比較,可以知道學(xué)生在概念理解上的變化和認(rèn)知上的變化。有相當(dāng)?shù)膶W(xué)生自認(rèn)為對那些熟悉的概念是理解的,但是當(dāng)他們畫概念圖時,將那些概念用連線連接起來就感到了困難。這說明他們對這些概念的關(guān)系和層次結(jié)構(gòu)還不清楚,并沒有形成完整的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。
概念圖可以幫助學(xué)生檢驗自己所學(xué)的知識,實現(xiàn)教、學(xué)、考三者的統(tǒng)一。利用概念圖教師可以獲得更多的反饋信息,來診斷教學(xué)中存在的問題,以便更好地改進(jìn)教學(xué)。
概念圖的學(xué)習(xí)和教學(xué)可以分為三個階段。第一階段,訓(xùn)練學(xué)生畫概念圖�？蓮膯卧蛞还�(jié)課的總結(jié)開始,讓學(xué)生列出本單元的重要概念,將這些概念作為課堂討論和總結(jié)的主題。對于低年級的學(xué)生,可選擇少量的重要概念寫在卡片上,學(xué)生們分小組用這些卡片討論概念的順序和可能的連接,在教師的指導(dǎo)下移動卡片,構(gòu)成小組圖。在小組圖的基礎(chǔ)上,通過全班討論再綜合成一個班級的概念圖。通過上述訓(xùn)練,要求學(xué)生在紙上畫出自己的概念圖。概念圖的構(gòu)建要循序漸進(jìn),隨著學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的深入,逐漸加大信息量,構(gòu)建較復(fù)雜的概念圖。
第二階段,概念圖的應(yīng)用。學(xué)生在初步掌握了概念圖的構(gòu)建技能以后,就可以通過概念圖來進(jìn)行學(xué)習(xí)。按照由易到難,可以讓學(xué)生繪制三種不同類型的概念圖:
1.限定型概念圖。在構(gòu)建概念圖之前,教師先給出一定數(shù)目且隨機(jī)排列的概念、術(shù)語,要求學(xué)生必須使用這些術(shù)語來畫概念圖。例如,物質(zhì)的量這一單元,讓學(xué)生用“物質(zhì)的量”、“物質(zhì)的質(zhì)量”、“氣體體積”、“溶液體積”、“溶液的物質(zhì)的量濃度”、“微粒數(shù)”、“阿佛加德羅常數(shù)”、“摩爾質(zhì)量”等概念來構(gòu)建概念圖。
2.引導(dǎo)型概念圖。給出一定數(shù)目的概念術(shù)語或符號之后,要求學(xué)生從中選擇一部分來構(gòu)圖。例如,要求學(xué)生構(gòu)建一個關(guān)于原子結(jié)構(gòu)方面的概念圖,給出15個概念或符號,要求學(xué)生從中選出10個來繪制一個概念圖。由于所給的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)性的認(rèn)識。
3.創(chuàng)造型概念圖。教師參照化學(xué)知識的特定范圍,給出一個核心概念,要求學(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。第三階段,概念圖的評價。概念圖的評價可以從四個方面進(jìn)行:
1.概念間的聯(lián)系。對于從主概念中引出的屬概念或由屬概念導(dǎo)入的主概念是否有意義,是否用連線連接。
2.層次性。觀察所構(gòu)概念圖是否有層次。
3.關(guān)鍵節(jié)點。所謂關(guān)鍵節(jié)點是指一個概念至
少有三條連線與其他概念或知識點相連接,位于節(jié)點上的概念,是這個體系的最基本概念。關(guān)鍵節(jié)點可以由教師專家的概念圖來確定。一個學(xué)生的概念圖關(guān)鍵節(jié)點比另一個學(xué)生的多,則說明第一個學(xué)生的理解力要強(qiáng)于第二個學(xué)生。
4.交叉連線。即概念圖體系中不同分支之間的連線。
對學(xué)生概念圖的評價也可以用分?jǐn)?shù)量化。需要指出的是,概念圖這一工具不僅適用于概念的學(xué)習(xí),而且也適用于元素化合物等知識的學(xué)習(xí)。應(yīng)將個人、小組、班級活動結(jié)合起來,統(tǒng)籌安排,加強(qiáng)學(xué)生的合作學(xué)習(xí)。鼓勵學(xué)生花時間和精力畫概念圖,堅持課前自學(xué)時構(gòu)建課前概念圖,教學(xué)后繪制總結(jié)性的概念圖。教學(xué)前畫概念圖對學(xué)生自學(xué)能力和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)有著積極的促進(jìn)作用。要注意概念圖之間的聯(lián)系,隨著學(xué)習(xí)的不斷深入,把有關(guān)的概念及時地補(bǔ)充到概念圖中,從而形成新的聯(lián)結(jié)。
概念圖的技術(shù)適用于各個年級的學(xué)生、各個學(xué)科。經(jīng)過訓(xùn)練,不同能力的學(xué)生都能成為一個好的“概念圖人”。一旦養(yǎng)成畫概念圖的習(xí)慣,必將終身受益。
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