高中生物新课程与概念图教学

作者：刘画奇 张…
北京、黑龙江、吉林、湖南和陕西等五省市于2007年秋季第四批进入高中新课程改革。新课程背景下的高中生物新教材（人教版）必修模块多处出现绘制概念图，成为新课程背景下新教材的一大亮点。
1．概念图简介
概念图（concept mapping）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。
1.1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（hierarchical frame-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：
1.2概念图的理论基础
1.2.1概念图基于奥苏贝尔的概念同化理论和意义学习理论，并以此为研究起点。奥苏贝尔在《教育心理学：认知取向》(1968)一书扉页写到“如果要我只用一句话说明教育心理学的要义，我认为影响学生学习的首要因素，是他的先备知识；研究并了解学生学习新知识之前具有的先备知识，进而配合设计教学，以产生有效的学习，就是教育心理学的任务。” 其概念同化理论和意义学习理论均基于学生先备知识基础之上，但奥苏贝尔并没有指出如何获得学生的先备知识。诺瓦克通过建构概念图了解学生已有的知识结构，利于概念同化和意义学习。
1.2.2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。
1.2.3概念图得到了建构主义学习观和教学观的支持。建构主义学习观主张，每个学习者都应基于自己与世界相互作用的独特经验去积极建构白己的知识，并赋予新经验以意义。建构主义教学观强调，教学应通过设计一项重大任务或问题，以支撑学习者积极的学习活动，帮助学习者成为学习活动的主体。概念图制作过程就是学生主动建构知识的过程，体现了建构主义学习观和教学观中以学生为中心、以学为中心，注重学生的自主性和自我监控学习的观点。
1.3高中生物新课程教材中绘制概念图的类型
必修模块中有关概念图的练习按绘制类型可分为三种：
1.3.1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。
1.3.2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。
1.3.3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。
1.4概念图绘制的一般步骤
一般而言,学生初次学习绘制概念图应首先向学生介绍概念图的定义、用途、组成，并分析概念图的建构,学习识别好的概念图。
具体绘制概念图的步骤一般为：
1.4.1选取一个熟悉的知识领域
学习制作概念图，非常重要的一点是从学习者熟悉的知识领域开始。如此形成的背景知识有助于确定概念图的层级结构。
1.4.2确定关键概念和概念等级
一旦知识领域选定了，接下来便是确定关键概念，并把它们一一列出来。然后对这些关键概念进行排序，从最一般、最概括的概念到最特殊、最具体的概念依次排列。虽然这样的排列是很粗糙的，但能帮助我们确立概念图的结构。
1.4.3初步拟定概念图的纵向分层和横向分支
在这一步骤中，可以把所有的概念写在活动的纸片上，然后把这些纸片按照概念的分层和分支在工作平台（如黑板、卡纸）上进行排列，初步拟定概念图的分布。利用活动纸片的好处就是允许学习者移动概念以修改概念图的层级分布。
1.4.4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
概念之间的联系有时很复杂，但一般可以分为同一知识领域的连接和不同知识领域的连接。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。
1.4.5在以后的学习中不断修改和完善
有了初步的概念图以后，随着学习的深入，学习者对原有知识的理解是会加深和改变的，所以，概念图应不断的修改和完善。
高中生物新课程教材中的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。
2. 高中生物新课程与概念图教学
2.1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。
2.2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。安德森(J.R.Anderson，1983）的现代信息加工理论将知识分为陈述性知识和程序性知识。概念属于陈述性知识，是广义知识的基础。概念属于陈述性知识，是广义知识的基础。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。
2.3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。
3．运用概念图教学值得思考的几个问题：
3.1对概念图技术与其理论基础的思考
概念图是一种基于意义学习和概念同化理论的教学技术。该理论适用于解释陈述性知识的学习过程，不全适用于解释程序性知识的学习过程。因此建立在此基础上的教学技术也是适用于课堂知识教学，而在能力培养和技能训练等方面的教学上显得不足。
从哲学意义讲，实践只有在理论指导下才有生命力，理论只有在实践中不断完善才能得到发展。对概念图技术及其理论基础的研究，一方面能以实践的视域促进理论向实践的物化、回归；另一方面，也能以理论的视域促进实践向理论的理化、升越。
3.2对概念图教学过程和目的的思考
概念图绘制是针对概念的教学。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。
3.3对概念图技术应用的思考
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。
基于现代课程与教学理论的新课程改革，呼唤着新的教学实践，概念图技术正是在现代认知理论指导下的教学技术。只有新课程理论与概念图技术的不断结合，才能打磨出本土化的概念图教学技术。
注：本文发表于《中学生物教学》2007.11：19-21 有改动
（转自 http://www.fjzzjy.gov.cn/images/uploadfiles/20071210034056.doc）