概念圖概念的結(jié)構(gòu)與認(rèn)知功能

概念圖概念的結(jié)構(gòu)與認(rèn)知功能

概念圖是展示網(wǎng)絡(luò)中某些概念意義及其關(guān)系的圖形圖（娜克郡，1984）。它是由節(jié)點(diǎn)(概念)和連接節(jié)點(diǎn)的線段(關(guān)系標(biāo)簽)所組成的。它能形象化地表達(dá)某一命題中各概念節(jié)點(diǎn)間的內(nèi)在邏輯關(guān)系。一、概念圖的提出和應(yīng)用概念圖的研究緣于早期認(rèn)知心理學(xué)的研究。其原型是Tolman的“認(rèn)知地圖”。之后,結(jié)合“圖式”的概念,皮亞杰從發(fā)生認(rèn)識論的角度來探討認(rèn)知結(jié)構(gòu)的發(fā)展變化。概念圖的研究緣于60年代末西方科學(xué)教育界的一場大爭論:兒童是否能理解諸如能量、細(xì)胞和進(jìn)化等抽象概念。Novak等人認(rèn)為,這決定于兒童通過自己的經(jīng)驗(yàn)和在學(xué)校教學(xué)中所獲得的相關(guān)概念的質(zhì)量和數(shù)量,而不決定于皮亞杰等人所研究的抽象的認(rèn)知操作能力。為此,他們決定用A-T課對小學(xué)一、二年級的學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)皮亞杰等人完全低估了兒童的認(rèn)知能力——一些低年級兒童已經(jīng)可以獨(dú)立地畫出概念圖了,并且他們還能向其他人解釋自己所畫概念圖的含義。Quillian和Collins在研究用語言理解計(jì)算機(jī)程序時,首次提出了概念的網(wǎng)絡(luò)模型。該模型認(rèn)為,在人類記憶中,概念作為節(jié)點(diǎn)是以層級的形式進(jìn)行表征的,即概念與概念之間在邏輯上具有上下位關(guān)系;類概念在上,屬概念在下;下層概念所具含義存儲在上層概念之中,亦即遵循“認(rèn)知經(jīng)濟(jì)”的原則。Novak和Gowin(1984)綜合圖式理論和概念網(wǎng)絡(luò),首次提出了概念圖這一概念。并將概念圖運(yùn)用于教與學(xué)中,取得了較好的效果。研究者(Wandersee,1990)發(fā)現(xiàn),這一結(jié)果用奧蘇貝爾的有意義學(xué)習(xí)理論可以得到很好的解釋。這方面的研究很快受到重視,論文發(fā)表也很多,如ERIC(1995,12期)收集了從1990～1994年的與概念圖有關(guān)的研究文獻(xiàn)就達(dá)156篇之多。概念圖已成為西方國家科學(xué)課程教與學(xué)中探討的一個熱點(diǎn)和前沿性課題。二、畫概念圖提出的背景按照概念圖理論,概念圖是一種由概念節(jié)點(diǎn)和連線所組成的一系列概念的結(jié)構(gòu)化表征。概念圖中的節(jié)點(diǎn)是表示某一命題或知識領(lǐng)域內(nèi)的各概念;連線則表示節(jié)點(diǎn)概念間的內(nèi)在邏輯關(guān)系。連線上的標(biāo)注(關(guān)系標(biāo)簽)則用于說明連線兩端的邏輯關(guān)系。在學(xué)習(xí)同一命題中的新概念的過程中,通過畫概念圖,新概念所表達(dá)的信息總是不斷地和學(xué)習(xí)者頭腦中已有的概念發(fā)生相互作用,并加入到學(xué)習(xí)者已形成的概念結(jié)構(gòu)之中,且按“漸進(jìn)分化”形成一個更為緊湊的認(rèn)知結(jié)構(gòu),其結(jié)果是逐步具備了這一領(lǐng)域知識的專家型表征結(jié)構(gòu)(Royer,Cisero,1993),這被Jonassen(1993)稱為知識的結(jié)構(gòu)化表征。一個理想的概念圖應(yīng)該是:(1)概念間具有明確包容關(guān)系的層次結(jié)構(gòu)。(2)概念間的內(nèi)在邏輯關(guān)系可以用適當(dāng)?shù)脑~或詞組標(biāo)注出來。(3)不同層級概念間的縱橫聯(lián)系清楚、明確,并形成一些交叉點(diǎn);縱向聯(lián)系說明概念間的包容與被包容的關(guān)系;橫向聯(lián)系可以說明處于概念圖中同一層級水平的概念間的有意義聯(lián)系;而交叉關(guān)系則說明處于不同層級概念間的聯(lián)系。故而,在概念圖中的概念是不能被單獨(dú)表征的。迄今,表征概念間關(guān)系的概念圖的方式有以下三種。1.層的簡單描述如NovakandGowin將某一命題中的各概念按照類屬關(guān)系依次排列而繪制出來的圖1。2.等級“v”的總結(jié)如Gowin的“V”形層級概念圖(如圖2)。3.網(wǎng)絡(luò)形式的總結(jié)其理論依據(jù)是“聯(lián)結(jié)主義認(rèn)知理論”。在這類概念圖中,各概念交叉成網(wǎng)絡(luò)(如圖3)。三、評估工具及其學(xué)習(xí)策略Lawson(1994)將有關(guān)概念圖劃分為如下幾個研究領(lǐng)域:(1)作為一種教學(xué)策略。(2)作為評估工具(Lawless,1994,Champagneetal.1981等)。(3)教材編寫和教學(xué)材料的組織。(4)有意義學(xué)習(xí)的策略。除此以外,有人還研究將概念圖應(yīng)用于公共事業(yè)的管理、商業(yè)管理活動中(Hanke,1993,Fiero,1992,Turney,1993等)。1.概念圖在教學(xué)中的作用很多這類研究都證實(shí)(OKebukola等,1988;Wafaie,1997):(1)可以大面積提高學(xué)生的學(xué)業(yè)成績。這類研究的變量為:實(shí)驗(yàn)班以概念圖作為教學(xué)策略;控制班則以傳統(tǒng)教法為教學(xué)策略。取樣多為高年齡段學(xué)生。(2)有利于組織教學(xué)材料,更利于對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行形象的設(shè)計(jì)(Pankratius,1990)。(3)有效地促進(jìn)教師教學(xué)技能的提高。Beyerbach(1998)等的研究發(fā)現(xiàn),新型教師將概念圖作為一種教學(xué)策略時,能更有效地監(jiān)控自己的教學(xué)過程和自我概念的發(fā)展,使教師的教學(xué)內(nèi)容和課堂結(jié)構(gòu)更清晰。在教學(xué)中更為強(qiáng)調(diào)概念和原理的重要作用,更能使學(xué)生獲得對所學(xué)學(xué)科內(nèi)容的概念化、系統(tǒng)化理解。(4)研究還證實(shí),這種教學(xué)策略更適合于科學(xué)課程,而在其他學(xué)科,如英文、數(shù)學(xué)的教學(xué)中則效果不理想(Okebukola,1992)。歸納西方的研究成果,在教學(xué)條件下,概念圖有如下作用:(1)有助于教師組織和呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容。(2)形象、直觀地展現(xiàn)概念間的內(nèi)在關(guān)系,幫助學(xué)生在正確理解的基礎(chǔ)上建構(gòu)起所學(xué)材料的具體意義。(3)幫助學(xué)習(xí)者組織、建構(gòu)和整合信息。2.消除學(xué)習(xí)者的焦慮概念圖作為學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的一種策略:(1)可促進(jìn)學(xué)習(xí)者進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)(Scanlon,1992),還可有效地降低學(xué)習(xí)者的焦慮水平(Novak,1991)。(2)可改變學(xué)習(xí)者的認(rèn)知方式(Jungwirth,1980)。(3)還發(fā)現(xiàn),合作學(xué)習(xí)建立概念圖比學(xué)習(xí)者獨(dú)自建立概念圖的效果要好。(4)運(yùn)用概念圖策略進(jìn)行有意義學(xué)習(xí),還具有性別差異(Jegede,1990)。3.圖式能拓展科學(xué)概念,擴(kuò)大思維技能Roth等(1992)研究認(rèn)為,概念圖不僅能拓展科學(xué)概念,而且還是學(xué)生的一種思維體操。它為學(xué)習(xí)者提供了學(xué)習(xí)科學(xué)語言的形式和建構(gòu)科學(xué)知識的一種有效手段。4.實(shí)世界的一種圖形表征Wandersee認(rèn)為,畫概念圖實(shí)際上是建構(gòu)學(xué)習(xí)者所觀察到的客觀現(xiàn)實(shí)世界的一種圖形表征。人都是用概念進(jìn)行思維的,一個人頭腦中概念圖越完備,也就越能理智地去思考問題,所以當(dāng)一個人用圖式化的形式將存于大腦中的各概念的各種關(guān)系表達(dá)出來時,這一過程本身就會對其認(rèn)知產(chǎn)生重要影響。5.醫(yī)學(xué)教材開發(fā)Edmondson(1995)利用概念圖技術(shù)成功地開發(fā)出一套完整的獸醫(yī)學(xué)教材。利用概念圖技術(shù)可以很容易地組織編寫材料和找出材料間內(nèi)在的邏輯關(guān)系。6.概念圖的分析和歸類一些研究者認(rèn)為,傳統(tǒng)的測驗(yàn)方法一般僅能考查學(xué)習(xí)者對零散知識的理解和掌握的程度,無法檢測出學(xué)習(xí)者的知識結(jié)構(gòu)、知識間的相互關(guān)系等。因此,很多學(xué)者對運(yùn)用概念圖進(jìn)行評估的“評估方法”、“評估變量”、“評估計(jì)分方法”及作為“定性分析工具”的方法等都做了比較深入的研究。在畫概念圖的過程中,對某一命題中的所有概念進(jìn)行分析和歸類,學(xué)者們已建立了多種方法,如“卡片法”、“計(jì)算機(jī)編程法”。同時還建立了比較規(guī)范的歸類程序(Trochim,1989)。概念圖中能代表各概念間關(guān)系的“標(biāo)簽”,一些學(xué)者也作了比較深入的研究,并試圖加以規(guī)范化(Lawless,1994)。其他方面的研究,如“實(shí)驗(yàn)操作時間”、“畫概念圖前的技術(shù)培訓(xùn)”、“實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集”等都有比較