概念圖及其應(yīng)用
所謂“概念圖(Concept-Map)”，是一種用節(jié)點(diǎn)代表概念、連線表示概念間關(guān)系的圖示法。換句話說，就是指利用圖示的方法來表達(dá)人們頭腦中的概念、思想和理論等，是把人腦中隱形知識(shí)顯性化、可視化，便于思考、交流和表達(dá)，也被稱作思維地圖、思維導(dǎo)圖（Mind-Map）。也可以這樣說，人類使用的一切用來表達(dá)自己思想的圖示方法都是“概念圖”。“思維導(dǎo)圖”的稱呼直接說明這是引導(dǎo)人們思維的圖，把這種圖示方法的意義挑明了。
把概念圖作為一種教學(xué)原理、理論，而不僅僅是輔助性的經(jīng)驗(yàn)、手段，主動(dòng)自覺地運(yùn)用到教學(xué)活動(dòng)中，來幫助師生提高教學(xué)質(zhì)量，是由美國康乃爾大學(xué)教育系的諾瓦克（Josehp D．Novak）教授提出的。諾瓦克教授認(rèn)為，“意義學(xué)習(xí)”是將新的概念同化到已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，概念圖對(duì)學(xué)習(xí)者和教師同樣重要，可以在教學(xué)活動(dòng)中幫助師生的認(rèn)知活動(dòng)，有助于整合新舊知識(shí)，在大腦中構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。
諾瓦克博士根據(jù)奧蘇貝爾（David P．Ausubel）的學(xué)習(xí)理論，“有意義的學(xué)習(xí)是將新的概念同化到已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中”，在1960年代著手研究概念圖技術(shù)，并使之成為一種教學(xué)的工具。事實(shí)上，概念圖的用途極其廣泛。它除了用作輔助學(xué)生學(xué)習(xí)的工具外，還是教師和研究人員分析評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和構(gòu)建的方法，也是人們產(chǎn)生想法（頭腦風(fēng)暴），設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的超媒體、大網(wǎng)站以及交流復(fù)雜想法的手段。
一、概念圖的理論基礎(chǔ)
概念圖的理論基礎(chǔ)是奧蘇貝爾的學(xué)習(xí)理論。奧蘇貝爾認(rèn)為新知識(shí)的學(xué)習(xí)取決于新舊知識(shí)能否達(dá)到意義的同化。換言之，知識(shí)的構(gòu)建是通過已有的概念對(duì)事物的觀察和認(rèn)識(shí)開始的。學(xué)習(xí)就是建立一個(gè)概念網(wǎng)絡(luò)，不斷地向網(wǎng)絡(luò)增添新內(nèi)容。奧蘇貝爾的另一個(gè)重要觀點(diǎn)是有意義學(xué)習(xí)。為了使學(xué)習(xí)有意義，學(xué)習(xí)者個(gè)體必須把新知識(shí)和學(xué)過的概念聯(lián)系起來。新知識(shí)必須和學(xué)習(xí)者現(xiàn)有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相互作用。有意義學(xué)習(xí)與死記硬背截然不同。盡管死記硬背也能把新信息納入知識(shí)的結(jié)構(gòu)，但是，它缺乏新知識(shí)與知識(shí)結(jié)構(gòu)的相互作用。死記硬背固然對(duì)記憶事物的順序有用，可是，它無法幫助學(xué)習(xí)者理解事物之間的聯(lián)系。而有意義學(xué)習(xí)能使學(xué)習(xí)者認(rèn)識(shí)概念之間的關(guān)系。不管采用哪一種教學(xué)策略，死記硬背和有意義學(xué)習(xí)都有可能發(fā)生。接受式學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)都可能導(dǎo)致有意義學(xué)習(xí)。因此，問題并不一定在信息呈現(xiàn)的方式上，而是新信息怎樣與已有知識(shí)結(jié)構(gòu)整合，這是實(shí)現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。奧蘇貝爾的第三個(gè)主要觀點(diǎn)是概念有不同的深度，可以非常籠統(tǒng)，也可以非常具體。而且，籠統(tǒng)的概念中包含著不太籠統(tǒng)的概念，在這些不太籠統(tǒng)的概念中又含有相當(dāng)具體的概念。所以，根據(jù)概念具體的程度可以漸進(jìn)地對(duì)概念進(jìn)行區(qū)別。奧蘇貝爾認(rèn)為，學(xué)習(xí)者應(yīng)會(huì)辨別新概念的層次。根據(jù)層次，把這些概念放入他們知識(shí)結(jié)構(gòu)中相應(yīng)的位置上。
奧蘇貝爾的“先行組織者”（advance organizer）是一種廣泛使用的傳遞大量學(xué)科知識(shí)的方法。他主張用一幅“大的圖畫”，首先呈現(xiàn)最籠統(tǒng)的概念，然后逐漸展現(xiàn)細(xì)節(jié)和具體的東西。他認(rèn)為，如果教師在學(xué)生開始學(xué)習(xí)課文前用這種形象化的手段呈現(xiàn)知識(shí)要點(diǎn)，可以幫助學(xué)生在新舊知識(shí)之間建立聯(lián)系。同時(shí)，也有利于學(xué)生按階段進(jìn)行學(xué)習(xí)。
諾瓦克教授一直從事“元認(rèn)知”工具用于促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)和知識(shí)創(chuàng)新的研究，概念圖是作為元認(rèn)知工具提出來的基于奧蘇貝爾的學(xué)習(xí)理論，。諾瓦克教授認(rèn)為，概念圖對(duì)學(xué)習(xí)者和教師同樣重要，可以在教學(xué)活動(dòng)中幫助師生的認(rèn)知活動(dòng)。諾瓦克教授提出，概念圖是一種表達(dá)知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)圖形化技術(shù)，知識(shí)圖由概念網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)包括節(jié)點(diǎn)和連線，節(jié)點(diǎn)代表概念，連線代表概念之間的關(guān)系。概念圖將某個(gè)主題的概念及其關(guān)系用網(wǎng)絡(luò)裝的圖形表示，將主題的不同級(jí)別的概念置于方框或圓圈中，再用各種連線將它們連接起來。一個(gè)概念圖包括節(jié)點(diǎn)、連接、層次和命題四個(gè)要素。“節(jié)點(diǎn)”表示概念，概念指同類事物的共同屬性。“連接”表示兩個(gè)概念之間存在的相互關(guān)系。“層次”有兩個(gè)含義：一是指同一知識(shí)領(lǐng)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)，即同一知識(shí)領(lǐng)域中的概念依據(jù)其概括性水平不同來排布，概括性最強(qiáng)、最一般的概念處于圖的最上層，從屬的放在其下，具體的事例位于圖的最下層；二是不同知識(shí)領(lǐng)域間的結(jié)構(gòu)，即不同知識(shí)領(lǐng)域的概念圖之間可以分層超鏈接。“命題”是兩個(gè)概念通過連接形成的意義關(guān)系。
20世紀(jì)60年代初期；行為主義理論還在北美盛行，由于行為主義理論不能很好的解釋區(qū)別于低級(jí)動(dòng)物的人是如何獲得知識(shí)的，奧蘇貝爾于1962年第一次提出關(guān)于人的學(xué)習(xí)的認(rèn)知理論，并在第二年發(fā)表的《有意義的言語學(xué)習(xí)心理學(xué)》一書中對(duì)該理論作了精辟的論述④。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)者已掌握的知識(shí)，當(dāng)學(xué)習(xí)者有意義學(xué)習(xí)的乙向，并把所要學(xué)的新知識(shí)同原有的知識(shí)聯(lián)系起來時(shí)，意義學(xué)習(xí)便發(fā)生了。奧蘇貝爾甚至在其最有影響的著作《教育心理學(xué)：一種認(rèn)知觀》（1968年再版）的扉頁上寫道：“如果我不得不把教育心理學(xué)的所有內(nèi)容簡約成一條原理的話，我會(huì)說：影響學(xué)習(xí)的最重要的因素是學(xué)生已知的內(nèi)容。弄清了一點(diǎn)后，進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)。”
奧蘇貝爾同時(shí)對(duì)概念的形成和同化進(jìn)行了區(qū)分，認(rèn)為意義學(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(jí)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(huì)的廣泛關(guān)注。但是，如何知道學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些知識(shí)?諾瓦克教授根據(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，并首先在研究兒童能夠理解諸如能量、細(xì)胞和進(jìn)化等抽象概念的過程中進(jìn)行了應(yīng)用。很快他們發(fā)現(xiàn)，該工具同樣可以用于教學(xué)設(shè)計(jì)和幫助學(xué)生進(jìn)行有意義的學(xué)習(xí)，由此導(dǎo)致了對(duì)概念圖更深入的研究。
后來的研究表明，現(xiàn)代的認(rèn)知主義學(xué)習(xí)理論和建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論都非常好的支持概念圖教學(xué)的意義。令人驚奇的是，被譽(yù)為構(gòu)建21世紀(jì)教育新模式的信息技術(shù)和腦科學(xué)，也為概念圖的正確性和無比廣闊的應(yīng)用前景提供了大量的事實(shí)說明。
例如，現(xiàn)代腦科學(xué)發(fā)現(xiàn)，人的大腦是有大約140億個(gè)神經(jīng)元組成，每個(gè)神經(jīng)元都與其他的神經(jīng)元形成功能網(wǎng)絡(luò)。人類對(duì)大腦的認(rèn)識(shí)已經(jīng)發(fā)展到泛腦網(wǎng)絡(luò)階段，泛腦網(wǎng)絡(luò)學(xué)說認(rèn)為，人的大腦可從宏觀到微觀分為回路、神經(jīng)元群、神經(jīng)元及分子序列四級(jí)層次的網(wǎng)絡(luò)⑥。人的學(xué)習(xí)、記憶和思維正是通過這樣一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來進(jìn)行的。概念圖的結(jié)構(gòu)特征充分地符合了這一人腦的生理機(jī)制。
二、如何構(gòu)建概念圖
制作概念圖可以使新舊知識(shí)之間、概念之間的關(guān)系清晰可見，迫使學(xué)習(xí)者將這些關(guān)系外化。從這個(gè)意義上說，概念圖幫助學(xué)生了解知識(shí)的結(jié)構(gòu)，了解知識(shí)構(gòu)建的過程。這就是幫助學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。那么，怎樣構(gòu)建概念圖？
根據(jù)諾瓦克博士的介紹，要確定一篇研究報(bào)告、一章內(nèi)容的主要概念，或哪怕想到某一門學(xué)科的概念，第一步是必須列出概念。有人覺得把概念寫在卡片上，便于移動(dòng)，對(duì)構(gòu)成概念圖很有幫助。
第二步是把含義最廣、最有包容性的概念放在圖的頂端。可是，有時(shí)要確定含義最廣、最有包容性的概念比較困難。這時(shí)，可以注意一下概念的背景，或了解概念出現(xiàn)的順序也會(huì)有幫助。
第三步，繼續(xù)往下寫，以增加更多具體的概念。但諾瓦克博士向教師建議，任何一個(gè)概念下面不要有三個(gè)以上連接的概念。用線條把概念連接起來，并用連接詞語注明連線。概念間的連線可以是單向、雙向或無方向的。 連接詞語應(yīng)能說明兩個(gè)概念之間的關(guān)系。這種說明語可視為一句陳述，或叫命題。連線使概念之間建立了意義。當(dāng)許多相互聯(lián)系的概念捏到一起時(shí)，就看到了這方面知識(shí)的意義。
第四步，尋找概念圖不同部分概念之間交叉連線的聯(lián)結(jié)，并標(biāo)明連接線。
第五步，把說明概念的具體例子寫在概念旁。
對(duì)同一組概念可以畫出許多不同形式的概念圖。所以概念圖的畫法不是一種。隨著對(duì)概念之間關(guān)系理解的變化，概念圖也會(huì)發(fā)生變化。
學(xué)生制作的概念圖舉例：
三、概念圖的應(yīng)用
概念圖是創(chuàng)作的工具。畫一幅概念圖好比經(jīng)歷一次頭腦風(fēng)暴。當(dāng)一個(gè)人把自己的想法順利地寫下來時(shí)，想法會(huì)變得更加清晰，頭腦也會(huì)接受新想法。這些新的想法可能與已經(jīng)寫下來的想法有聯(lián)系，而且會(huì)引發(fā)新的念頭。
概念圖是超文本設(shè)計(jì)的工具。 由于萬維網(wǎng)已變得日益強(qiáng)大，是無處不在的信息傳播媒介，因此，作家必須改變線性的寫作方式，去創(chuàng)建與其它文件相聯(lián)系的超文本格式文件。超文本的設(shè)計(jì)與概念圖在結(jié)構(gòu)上相似，這就使概念圖成為超文本概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常合適的工具。超文本和概念圖結(jié)構(gòu)可視為一幅指導(dǎo)圖或知識(shí)圖。如果概念圖上有可點(diǎn)擊的區(qū)域，以超文本格式放在網(wǎng)上的概念圖就可用作網(wǎng)的導(dǎo)航工具。
概念圖是交流的工具。 一個(gè)人制作的概念圖代表了一種組織信息或思想的方法。它是可以被其他人共享的東西。一組人制作的概念圖代表了集體的思想。無論哪一種情況，概念圖可用作人們討論概念和概念之間關(guān)系的交流的工具。他們可以設(shè)法贊同一個(gè)共同的結(jié)構(gòu)，以此作為下一步行動(dòng)的基礎(chǔ)。
概念圖是學(xué)習(xí)工具。 諾瓦克 研究概念圖的初衷是用來幫助學(xué)習(xí)。建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，要記住知識(shí)、并懂得意義，那么，新知識(shí)就應(yīng)當(dāng)與現(xiàn)有的知識(shí)結(jié)構(gòu)整合。概念圖的作用是促進(jìn)這個(gè)過程的形成。這是因?yàn)楦拍顖D可以把整合的過程清晰地呈現(xiàn)出來，并使學(xué)習(xí)者看到概念之間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，在學(xué)習(xí)中使用概念圖的學(xué)生，在較長一段時(shí)間以后，其知識(shí)的保持超過不用概念圖學(xué)習(xí)的學(xué)生。用畫概念圖和看概念圖學(xué)習(xí)的學(xué)生，他們的知識(shí)面也比用死記硬背來學(xué)習(xí)的學(xué)生寬，更能解決問題。研究人員還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)學(xué)生試圖用圖來表示知識(shí)的理解時(shí)，他們最肯動(dòng)腦筋。
概念圖是評(píng)價(jià)的工具。概念圖還可用作評(píng)價(jià)的工具。諾瓦克 博士的研究小組發(fā)現(xiàn)，通過概念圖可以了解學(xué)習(xí)者在解釋內(nèi)容時(shí)被誤解的概念。學(xué)生對(duì)概念的理解常常出現(xiàn)不完全或者有缺陷，結(jié)果造成了誤解。學(xué)生畫的概念圖表達(dá)了他們對(duì)概念正確的或錯(cuò)誤的理解，有助于教師診斷被學(xué)生誤解的概念，以致影響教學(xué)效率的原因。
教師通過觀察學(xué)生設(shè)計(jì)概念圖的構(gòu)圖過程，可以了解其學(xué)習(xí)進(jìn)展和內(nèi)心思維活動(dòng)的情況，以便給出及時(shí)診斷，改進(jìn)教學(xué)。也可以作為總結(jié)性評(píng)價(jià)的工具，它與傳統(tǒng)的試題測(cè)試相比的優(yōu)點(diǎn)在于概念圖為教師和學(xué)生提供的考試結(jié)果，已經(jīng)不僅僅使一個(gè)抽象的分?jǐn)?shù)，而是學(xué)生頭腦中關(guān)于知識(shí)結(jié)構(gòu)的再現(xiàn)。教師和學(xué)生可以清晰地了解學(xué)生學(xué)習(xí)的狀況，從而有效地幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)自我。
用概念圖來考察學(xué)生組織和理解知識(shí)的變化，強(qiáng)調(diào)學(xué)生知識(shí)構(gòu)建的過程時(shí)，概念圖與建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)觀是一致的。
四、概念圖的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
諾瓦克 和 Gowin（1984）提出了概念圖分析記分的四條標(biāo)準(zhǔn)：命題 （每個(gè)有效命題記1分），層級(jí)（每個(gè)有效的級(jí)為5分），交叉連接（每個(gè)有效的、有重要意義的交叉連接記10分。雖然有效，但不反映命題或相關(guān)概念組之間的綜合則記2分），例子（概念圖有效的例子記1分）。
Cleare（1983）在研究中采用的標(biāo)準(zhǔn)與上述標(biāo)準(zhǔn)相同，只是在分?jǐn)?shù)的分配上有些差別。后來Wallace 和Mintzes（1990）的研究在上述四條標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上又增加了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)——分支，并建議每個(gè)分支記1分。
Markham、Mintzes和Jones (1994)認(rèn)為，分支的記分應(yīng)根據(jù)形成分支的層級(jí)來定。第一層上的分支記1分，以后每個(gè)層級(jí)上的分支記3分。
Liu（1994）認(rèn)為，Schreiber等人的記分方法不僅包括了概念圖的命題和有層級(jí)的結(jié)構(gòu)，而且對(duì)概念圖組成部分的實(shí)際效度與隱含效度之比進(jìn)行測(cè)量。這就便于用含有四個(gè)不同變量的數(shù)學(xué)等式來計(jì)算總分。
由此可見，記分法由于對(duì)概念圖各組成部分的權(quán)重不同而有所不同。評(píng)分者通常要對(duì)有效性和精確性或組成部分的重要性作一些調(diào)整。結(jié)果使同一概念圖的得分因評(píng)分者不同而有差別。所以，Liu認(rèn)為在使用這種記分法時(shí)，應(yīng)當(dāng)估計(jì)到評(píng)分人之間的信度可能不是很高。
像諾瓦克 這樣的分析記分在評(píng)價(jià)有具體概念或比較結(jié)構(gòu)化的任務(wù)時(shí)，是有用的。但是，用它來評(píng)價(jià)開放性任務(wù)時(shí)，就很難了。而Schreiber 和 Abegg 的評(píng)分方法又太復(fù)雜，不便于中小學(xué)教師使用。所以，根據(jù)諾瓦克 和 Gowin (1984) ，以及Wallace 和 Mintzes等人確定的六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的一個(gè)評(píng)分表作為評(píng)價(jià)工具，是概括性較強(qiáng)的整體分析評(píng)分的方法，教師也比較容易接受。 考慮到區(qū)分度的問題，評(píng)分一般按4（最完全、有效）——0（缺失或無效）五個(gè)等級(jí)記分。六條標(biāo)準(zhǔn)及其定義是：
1. 命題：在概念之間建立起有意義的聯(lián)系；
2. 層級(jí)：最高層的概念分解成若干有效的層級(jí)，從最一般到最具體；
3.分支：從最高層的概念分解出最概括的概念或下一層概念；< td="">
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