概念图的构建与应用分析

“概念图”（concept map）可以用来组织与表征知识，它以一种科学命题的形式显示概念节点之间的意义联系，形成空间网络结构图，帮助学习者进行知识建构。它作为知识可视化的工具通常包含了两层含义，即概念构图（concept mapping）和概念地图（concept maps），概念构图更加强调对概念建构的过程进行分析讨论，而概念地图相比更加注重对建构的结果进行分析。本文将结合实际案例，分析概念图在教学设计中的优势；并结合自身实践体会，分析概念图在教学、学习、评价三方面的研究意义，如图1所示。

（1）在教学方面，概念图作为一种教学策略可以更有效地监控教师的教学过程，促使教师更加明确教学内容，梳理课堂结构。

（2）在学的方面，促进自我反思。在制作概念图中促使学习者对知识进行整理归纳、同化顺应，在一定程度上抑制了机械记忆而促进意义学习。

（3）在评价的方面，提供了一种新的评价手段。可以评估学习者对概念的理解、转变以及发展情况，更深层地了解学生对知识的建构情况，有利于学生更好地学习知识。

由以上分析可见在教学、学习、评价方面合理运用概念图，有利于创设高效课堂，提高学习效率，丰富评价方式。下面将对概念图各要素在建构中的作用进行分析。

一、概念图各要素在建构知识上的作用

概念图的基本要素包括节点、连线、连接词以及命题和层次结构。

（1）建构概念图需要在各个概念之间寻找联系，从而形成命题。每一个概念在作图时充当一个节点，在实际作图时我们发现充当节点的概念并不一定是我们所说的一般概念，如重力、电荷等，也可以是有广泛内涵的知识浓缩，如牛顿第一定律、相对论等。寻找节点其实质是对某部分知识的抽象、整理和概括的过程，也是对知识的梳理过程。（2）节点间通过连线连接，而连接词反映线两端概念的逻辑关系。连线可以是直线、弧线，也可以利用单向箭头线指示概念间的建构方向，或双向箭头线反映线两端的概念与连接词间的双向可逆关系。

（3）连接词，由词汇或短语组成，连接词加概念就构成了意义命题，寻找连接词的过程就是明确概念间关系、建构命题的过程，这些命题是意义学习的基本单元，最终帮助形成知识建构过程。

实例分析：图2是关于运动分类的概念图，从关键概念“运动”出发到一般概念如直线运动、变速运动，再过渡到更具体的概念如平抛运动等。在运动分类时，学生易出现类似于匀速圆周运动是匀速运动的错误认知，而通过概念图可以突出概念的层次，明确概念的逻辑关系，并且可以由抽象概念到具体概念过渡。此图属于1984年诺瓦克教授给出的一般层级的概念图模型，这种概念图各节点概念以层级的方式展现，在层级排列中最高级概念放在最上面，从属概念次之，依次排开；这种层级式的知识结构有利于提高知识的检索效率，明确相关概念之间的不同联系，最终在认知中进行加工并感知知识的层次性，有助于创新能力的培养。

二、利用概念图优化教学设计，促进教师反思

概念图作为一种教学策略，有助于创新教学设计，帮助教学者把握教学内容，促进教学反思。

实例分析：在选修3-3的学习中往往要通过统计的方法，利用宏观量来研究微观量。对于“气体实验定律及微观解释”这部分知识的处理常常是先定量再定性，即先通过实验模拟得到相关结论，再从微观的角度解释结论。考虑到学生在学习本节之前，已经理解了相关状态参量所代表的微观含义，比如对温度是气体分子热运动剧烈程度的量度的认识，以及气体压强的微观解释等。可以利用先前学习的概念作出概念图（如图3），在讨论、合作、探究中学习这部分内容。

1.“气体实验定律”概念图的结构分析

气体是关键概念，层次1是相关的宏观概念，层次2是相关的微观概念，用连接词将其连接并产生命题，其中如压强—单位面积分子作用力，温度—分子平均动能等均为纵向连接；单位面积分子作用力—分子平均动能，单位面积分子作用力—分子疏密度是横向连接；在概念图中包含三个回路，分别是：

（1）温度-分子平均动能-单位面积分子作用力-压强-温度；

（2）体积-分子疏密度-单位面积分子作用力-压强-体积；

（3）体积-分子疏密度-单位面积分子作用力-分子平均动能-温度-体积；

2.“气体实验定律”概念图中的层次分析

第一个回路不包含体积，可以认为体积不变，微观上可以认为分子疏密度不变；当温度升高时，微观表现为气体分子的平均动能增大，分子对单位面积分子作用力增大，宏观表现为气体压强变大。既可以认为是当体积一定时，气体压强随气体温度的升高而增大，可以发现这是对查理定律的定性分析，同时是它的微观解释。

同理在第二个回路中不包含温度，认为温度一定，仿照分析回路一的方法，即可以定性认为当气体温度一定时，体积增大压强减少，这正是对玻意耳定律的微观解释。

在第三回路中涉及的概念比其余回路多，这正是盖吕萨克定律。利用以上分析可以认为压强不变，单位面积分子作用力不变，当温度增加时，气体分子的平均动能增大，要保持单位面积分子作用力不变，必须增大分子的密集程度，宏观表现为体积增大。

概念图中三个回路将三个实验定律的定性分析以及微观解释，通过显现化的结构框架完整展现，也许概念图的应用还有很多需要思考的地方，但这无疑也为创新教学设计带来了新的思考。

总之，概念图的运用无论是作为一种教学策略、学习策略还是评价策略都将起到重要作用，而在教学实际中如何能发挥更大的作用，还需要我们不懈地探索。