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在黑白中的博客

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概念图及其应用  

2008-10-27 15:49:49|  分类: 教学资料 |  标签: |举报 |字号 订阅

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概念图是一种用节点代表概念、连线表示概念间关系的图示法。康乃尔大学的Joseph D. Novak博士根据Ausubel的学习理论在1960年代着手研究概念图技术,并使之成为一种教学的工具。事实上,概念图的用途极其广泛。它除了用作辅助学生学习的工具外,还是教师和研究人员分析评价学生对知识的理解和构建的方法,也是人们产生想法(头脑风暴),设计结构复杂的超媒体、大网站以及交流复杂想法的手段。

一、概念图的理论基础

概念图的理论基础是Ausubel的学习理论。Ausubel认为新知识的学习取决于新旧知识能否达到意义的同化。换言之,知识的构建是通过已有的概念对事物的观察和认识开始的。学习就是建立一个概念网络,不断地向网络增添新内容。Ausubel的另一个重要观点是有意义学习。为了使学习有意义,学习者个体必须把新知识和学过的概念联系起来。新知识必须和学习者现有的认知结构产生相互作用。有意义学习与死记硬背截然不同。尽管死记硬背也能把新信息纳入知识的结构,但是,它缺乏新知识与知识结构的相互作用。死记硬背固然对记忆事物的顺序有用,可是,它无法帮助学习者理解事物之间的联系。而有意义学习能使学习者认识概念之间的关系。不管采用哪一种教学策略,死记硬背和有意义学习都有可能发生。接受式学习和发现学习都可能导致有意义学习。因此,问题并不一定在信息呈现的方式上,而是新信息怎样与已有知识结构整合,这是实现有意义学习的关键。Ausubel的第三个主要观点是概念有不同的深度,可以非常笼统,也可以非常具体。而且,笼统的概念中包含着不太笼统的概念,在这些不太笼统的概念中又含有相当具体的概念。所以,根据概念具体的程度可以渐进地对概念进行区别。Ausubel认为,学习者应会辨别新概念的层次。根据层次,把这些概念放入他们知识结构中相应的位置上。

Ausubel的“先行组织者”( advance organizer)是一种广泛使用的传递大量学科知识的方法。他主张用一幅“大的图画”,首先呈现最笼统的概念,然后逐渐展现细节和具体的东西。他认为,如果教师在学生开始学习课文前用这种形象化的手段呈现知识要点,可以帮助学生在新旧知识之间建立联系。同时,也有利于学生按阶段进行学习。

用概念图来考察学生组织和理解知识的变化,强调学生知识构建的过程时,概念图与建构主义的学习观是一致的。

二、如何构建概念图

制作概念图可以使新旧知识之间、概念之间的关系清晰可见,迫使学习者将这些关系外化。从这个意义上说,概念图帮助学生了解知识的结构,了解知识构建的过程。这就是帮助学生学会学习。那么,怎样构建概念图?

根据Novak博士的介绍,要确定一篇研究报告、一章内容的主要概念,或哪怕想到某一门学科的概念,第一步是必须列出概念。有人觉得把概念写在卡片上,便于移动,对构成概念图很有帮助。

第二步是把含义最广、最有包容性的概念放在图的顶端。可是,有时要确定含义最广、最有包容性的概念比较困难。这时,可以注意一下概念的背景,或了解概念出现的顺序也会有帮助。

第三步,继续往下写,以增加更多具体的概念。但Novak博士向教师建议,任何一个概念下面不要有三个以上连接的概念。用线条把概念连接起来,并用连接词语注明连线。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。这种说明语可视为一句陈述,或叫命题。连线使概念之间建立了意义。当许多相互联系的概念捏到一起时,就看到了这方面知识的意义。

第四步,寻找概念图不同部分概念之间交叉连线的联结,并标明连接线。

第五步,把说明概念的具体例子写在概念旁。

对同一组概念可以画出许多不同形式的概念图。所以概念图的画法不是一种。随着对概念之间关系理解的变化,概念图也会发生变化。

三、概念图的应用

概念图是创作的工具。 画一幅概念图好比经历一次头脑风暴。当一个人把自己的想法顺利地写下来时,想法会变得更加清晰,头脑也会接受新想法。这些新的想法可能与已经写下来的想法有联系,而且会引发新的念头。

概念图是超文本设计的工具。由于万维网已变得日益强大,是无处不在的信息传播媒介,因此,作家必须改变线性的写作方式,去创建与其它文件相联系的超文本格式文件。超文本的设计与概念图在结构上相似,这就使概念图成为超文本概念结构设计非常合适的工具。超文本和概念图结构可视为一幅指导图或知识图。如果概念图上有可点击的区域,以超文本格式放在网上的概念图就可用作网的导航工具。

概念图是交流的工具。 一个人制作的概念图代表了一种组织信息或思想的方法。它是可以被其他人共享的东西。一组人制作的概念图代表了集体的思想。无论哪一种情况,概念图可用作人们讨论概念和概念之间关系的交流的工具。他们可以设法赞同一个共同的结构,以此作为下一步行动的基础。

概念图是学习工具。 Novak 研究概念图的初衷是用来帮助学习。建构主义的学习理论认为,要记住知识、并懂得意义,那么,新知识就应当与现有的知识结构整合。概念图的作用是促进这个过程的形成。这是因为概念图可以把整合的过程清晰地呈现出来,并使学习者看到概念之间的关系。研究发现,在学习中使用概念图的学生,在较长一段时间以后,其知识的保持超过不用概念图学习的学生。用画概念图和看概念图学习的学生,他们的知识面也比用死记硬背来学习的学生宽,更能解决问题。研究人员还发现,当学生试图用图来表示知识的理解时,他们最肯动脑筋。

概念图是评价的工具。 概念图还可用作评价的工具。Novak 博士的研究小组发现,通过概念图可以了解学习者在解释内容时被误解的概念。学生对概念的理解常常出现不完全或者有缺陷,结果造成了误解。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。

四、概念图的评价标准

Novak 和 Gowin(1984)提出了概念图分析记分的四条标准:命题(每个有效命题记1分),层级(每个有效的级为5分),交叉连接(每个有效的、有重要意义的交叉连接记10分。虽然有效,但不反映命题或相关概念组之间的综合则记2分),例子(概念图有效的例子记1分)。

Cleare(1983)在研究中采用的标准与上述标准相同,只是在分数的分配上有些差别。后来Wallace 和Mintzes(1990)的研究在上述四条标准的基础上又增加了一个标准——分支,并建议每个分支记1分。

Markham、Mintzes和Jones (1994)认为,分支的记分应根据形成分支的层级来定。第一层上的分支记1分,以后每个层级上的分支记3分。

Liu(1994)认为,Schreiber等人的记分方法不仅包括了概念图的命题和有层级的结构,而且对概念图组成部分的实际效度与隐含效度之比进行测量。这就便于用含有四个不同变量的数学等式来计算总分。

由此可见,记分法由于对概念图各组成部分的权重不同而有所不同。评分者通常要对有效性和精确性或组成部分的重要性作一些调整。结果使同一概念图的得分因评分者不同而有差别。所以,Liu认为在使用这种记分法时,应当估计到评分人之间的信度可能不是很高。

像Novak 这样的分析记分在评价有具体概念或比较结构化的任务时,是有用的。但是,用它来评价开放性任务时,就很难了。而Schreiber 和 Abegg 的评分方法又太复杂,不便于中小学教师使用。所以,根据Novak 和 Gowin (1984) ,以及Wallace 和 Mintzes等人确定的六个标准设计的一个评分表作为评价工具,是概括性较强的整体分析评分的方法,教师也比较容易接受。考虑到区分度的问题,评分一般按4(最完全、有效)——0(缺失或无效)五个等级记分。六条标准及其定义是:

1. 命题:在概念之间建立起有意义的联系;

2. 层级:最高层的概念分解成若干有效的层级,从最一般到最具体;

3.分支:从最高层的概念分解出最概括的概念或下一层概念;

4.交叉连接:不同分支中的下一层概念之间的联结整合是有效的、有意义和重要的;

5.例子:最能区别次一级的概念;

6.概念化程度:理解最高层概念和与之相连接的次级概念的程度。

五、在线概念图制作及评分系统

概念图制作软件可以用来组织概念、进行头脑风暴,把想法构成图形。图中的节点形状可由用户预先设置,连线可以是直线也可以是弧线,再贴上注释标签,箭头可以放在任意一边。每一样东西的颜色也都可任意设定。

加利福尼亚大学的美国国家评价、标准和学生测试研究中心(CRESST)用在线制作知识概念图和评分系统研究学生的概念理解与发展过程。CRESST的做法是建立一个网站,将有关数据库的使用与知识图的构建整合起来。该网站支持学生、教师和专家的知识图的制作与维护,提供实时评分结果和知识图的报告。CRESST用数据库收集一段时间内学生的概念图,并保持连续的记录,这样就可以产生整个知识形成情况的报告。再将报告转变成标准的HTML格式,使用户可以用浏览器在网上浏览。

学生在线制作的知识图将由三个不同的系统进行评分:(1)将学生的知识图和五位专家和教师的知识图进行对比,可获得一个总分,以了解学生总的概念理解的情况;(2)专家对学生知识图中每一个命题的精确性和复杂水平打一个质量分,以了解学生对哪些概念之间关系的理解发生了变化和发展的情况;(3)对互相连接进行评分,以考察学生知识图中概念间相互连接的水平。这三个分数结合起来便可以了解到学生概念理解的实质和发展过程。

概念图制作系统用Java语言编写。要考察的概念都列在菜单内,学生只需用鼠标器点击概念术语,就可以将概念添加到图内。再从另一个菜单中选择所要用的连接语(按字母顺序排列),就形成了命题。例如,生理学的概念有身体、大脑、呼吸系统、循环系统、血液等等,连接语为吸收、控制、分泌、构成、制造等等。研究人员和教师事先对一整套概念和连接语都作了界定。菜单中的概念只允许学生使用一次,而菜单中的概念间的连接语,学生可根据自己的需要使用。

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