地理教学中概念图的制作与使用

概念图作为一种组织和表征知识的工具,与教学有着紧密的联系。在西方国家,概念图是中小学教学中常用的一种策略,且效果良好。随着现代教学方式的普及,概念图教学已成为许多国家教学策略改革的重点所在。20世纪90年代,这一教学策略被引入我国,当前正被越来越多的研究者和教师认识并使用。

一、什么是概念图

概念图由美国着名教育心理学家约瑟夫·诺瓦克最早提出。他认为:概念图就是用来组织和表征知识的工具,它通常是将有关某一主题不同级别的概念或命题置于方框或圆圈中,再以各种连线将相关的概念和命题连接起来,这样就形成了关于该主题的概念或命题网络,以此形象化的方式表征学习者的知识结构及对某一主题的理解。概念图研究是基于奥苏贝尔的意义学习理论基础之上的,非常强调学习过程中先前知识的重要性。诺瓦克指出,意义学习需要三个条件:①将要学习的材料必须概念清晰且能以语言及与学习者先前知识有关的例子呈现;②学习者必须拥有相关的先前知识;③学习者必须选择有意义地学习。

概念图的组成主要包括概念、命题、交叉连接、层级结构四个要素。其中,概念被定义为事件或事物的规律性或模式,或者事件或事物的记录,通常用专有名词或符号进行标记;命题是对事件或事物现象、结构和规则的陈述,在概念图中,命题是通过适当的“连接词”将两个或更多的概念连接起来而形成的意义关系,或对某个事件或事物的一句陈述;交叉连接表示不同知识领域概念之间的相互关系,交叉连接常常能够引发新的创造性见解;层级结构是概念的展现方式,一般情况下,最一般、最概括的概念置于概念图的最上层,从属的概念安排在下层,某一领域的知识还可以考虑通过超级链接提供相关的文献资料和背景知识。层级结构有两层含义: 一是指同一知识领域中的概念依据其概括性水平不同分层排布;二是不同知识领域间的结构,即不同知识领域的概念图之间可以进行超级链接。

在结构上,概念图包括节点(又称结点)、连线和连接词三个部分。节点就是置于圆圈或方框中的概念;连线表示两个概念之间的意义联系,可以有方向,也可以没有方向;连接词是置于连线上的两个概念之间形成命题的联系词,如“由”、“是”、“形成”等。

二、概念图在地理教学中的作用

概念图以命题的形式显示概念之间的意义联系,形成所有基本概念有机联系的知识网络结构。通过概念图对相关概念直观形象的表达,可以使学习者摆脱被动记忆和理解的缺陷,从而主动积极地对概念进行学习和理解。地理教学中运用概念图主要有以下作用:

1.显着提高地理教师的教学效果

知识的本质即概念和命题,概念是知识结构的基础,命题是知识结构的骨架。概念和命题是教学的精髓和核心,形成概念、掌握命题是教学的中心任务。在地理知识概念图中,以核心概念为中心,次级概念为节点,依次连接不同层级的概念,最终构成一个分层次、多节点的概念网络结构,实现知识的网络化和结构化。概念图以科学命题的形式对不同概念之间的意义联系进行显现,结构清晰,一目了然。通过概念图,教师可以理清不同地理概念间的关系,将相关地理概念以简明扼要的形式呈现出来,通过其层级结构明确不同概念的学习顺序,使整个教学过程直观清晰。同时,通过概念图,教师既可以使学生在掌握地理命题的过程中习得地理概念,也可以使学生在学习地理概念的基础上掌握地理命题。而且,在结构化的概念图中,教师还可以将地理概念与其他学科概念进行知识间的相互渗透,形成不同领域概念之间联系的拓展,从而扩大地理教学范围和视野。

2.积极促进学生学习的知识建构

建构主义认为知识不是单纯通过传授而习得的,而是学习者在一定背景下通过他人(教师、家长及学习同伴等)帮助,利用必要的学习手段及学习资料,通过意义建构的方式而获得的,并且认为要进行有意义的学习就需要将新学习的知识和旧知识建立联系,通过同化和顺应过程实现认知结构的发展。概念图刚好具有促进这一过程完成的功能,因为学习者利用概念图学习的过程,同时也是进行新知识建构的过程。在建构主义学习理论的视野下,概念图是学生建构知识不错的脚手架。作为一个有层次的意义网络,概念图与人类认知结构中表征、组织和贮存知识的方式是吻合的,它以图示的结构将各种地理概念及其关系以类似于人脑对知识储存的层级结构的形式排列,清晰地揭示了各种地理概念之间的意义关系。在地理学习中,通过概念图,学生既能够比较清晰地把握相关概念,也能够比较清晰地辨析不同概念的相对重要性及相互联系,从而有效地实现对地理知识脉络的把握和对地理知识网络的建构。

3.有效进行地理教学的评价诊断

诺瓦克等人最初研究概念图的目的是为了对学生已经具备的知识水平进行测试。传统的评价方法通常只是注重对学生离散知识的掌握情况的考查,而概念图却可以对学生的知识结构及学生对概念问相互关系的理解做出检测和评价。使用概念图进行教学效果评价具有两个方面的优点:①通过概念图的层级结构,可以比较清楚的测试出学生搜索已有概念,把握知识特点,联系和产出新知的能力;②通过概念图中的节点、连线和连接词及所举具体事例,可以较为准确的判定学生对概念意义理解的清晰性和广阔性。正是基于这两大优点,在具体的地理教学过程中,可以将概念图作为评价地理教学效果的重要手段。实践表明,概念图可以作为形成性评价的有效工具,教师通过观察学生制作概念图的过程,能了解学生思维活动的情况,以便及时进行诊断。

三、地理概念图的制作

地理概念图的制作是地理教学中的一个实质性问题,并且是一个动态的过程。通常来说,没有严格的程序规范,主要有如下步骤:

1.选取地理教学内容

制作地理概念图,非常重要的一点是要明确具体的教学内容,明确教学内容涉及的相关概念。概念图的建构跟其所要用到的先前地理概念联系密切,明确的地理背景知识有助于确定概念图的核心概念及相关概念,并准确地进行概念的层级划分,据此制作概念图。

2.确定关键概念并进行概念等级排序

地理教学内容选定后,从选定的教学内容中选出关键(或称核心)地理概念以及与之相关的其他概念,并将这些概念按照从一般到具体,概括性由大到小的顺序进行排序。

3.初步拟定概念图的层级布局

把概括性强、包容性广的概念放在顶层,下面依次为概括性、包容性较低的概念,最具体的概念位于最底层。不同层级的地理概念可用不同形状的方框或不同的颜色表示。

4.建立概念与命题之间的连接

把每一对相关的地理概念用连线联结,并在线上标明二者的关系。如此,同一领域及不同领域中的知识便通过某一相关地理概念而连接起来。然后再次修改或修饰, 使各级地理概念及其关系条理清晰,至此,概念图基本完成。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两大类来考虑连接关系。在这里需注意两点:①针对不同概念慎重考虑连接词,以准确表明概念之间的关系;②概念框中尽可能采用规范的地理概念,尽量避免在概念框中使用句子,以免引起误解。

5.反思与完善

地理概念图初步完成后,随着在地理教学中的使用,师生会对原有概念图产生新的认识和看法,可以对原有概念图进行相应的修改和完善。

概念图可以手工绘制,也可以电脑制作。利用电脑制作概念图有许多优点,如修改方便,界面漂亮,可直接打印、网上交流等。针对概念图的制作,国外有多种制作软件,如Map2.0, Inspiration, Mind Manager, Cmap Tools等。其中Cmap Tools 和 Inspiration是两款目前比较流行的概念图制作软件,Cmap Tools目前是一款免费软件,使用者可通过网站(cmap.ihmc.us/download)下载使用。在北京师范大学知识科学与工程研究所的帮助下,Cmap Tools的中文版也已发布。Inspiration是美国Inspiration软件公司开发的一种专用概念图软件,有多种版本,也可在网上(http://www.inspiration.com)下载使用。在地理教学中应用Cmap Tools或Inspiration进行概念图的制作比较方便、美观,并可以在概念图上创制超链接等,使其表征更多的地理概念及信息,具体操作在此不作介绍。

四、概念图在地理教学中的应用

有关概念图的使用,诺瓦克认为,结合学生熟悉的主题来介绍概念图是很好的办法。他对在教学中如何使用概念图进行了举例说明,例如以“植物”这个主题为例, 可以采取如下步骤进行:首先,可以让学生自发地说出一些相关的概念,如叶子、茎、花、根、绿色、水分、光、养料等;接着让学生找出这些概念中最一般、包容性最广的概念,并将它放在概念图的最顶端;然后确定次一级的概念,并将它们放在概念图的第二层,这时还需要确定恰当的概念间的连接词,以形成与植物相关的有意义的命题,在此基础上,绘制简单的概念图;最后让学生以个人或小组的形式向这个框架上添加其他相关的概念和连接词,引导学生对制作的概念图进行交流讨论,修正完善,完成“植物”概念图的制作。概念图在地理教学中的应用可以参照如图2的程序:

1.提出问题

提出问题是指根据具体的地理教学内容,提出让学生思考与将要学习的地理知识相关的概念。通过对这些相关概念的回忆,要求学生能够以概念图的形式对这些相关概念进行组织和表征,使学生对先前的概念做出整理,作为新学概念的先行组织者,使新知识有固着的基点。例如在学习“地壳物质循环”概念时,首先向学生提出如下问题:回忆岩浆岩、沉积岩和变质岩的概念及其相关概念,以此作为学习“地壳物质循环”的先前概念,并制作先行组织者概念图。

2.整理概念

依据所作先行组织者概念图,让学生在教学内容中寻找与新学地理知识(比如三大类岩石)相关的地理概念,并将这些概念尽可能详尽的罗列出来,并进行概念的初步整理。这一要求目的很明确,就是通过学生对教学内容的阅读和对概念的初步整理培养其良好的学习习惯,为学生提供理解概念学习的经验和感受。

3.实施教学

这一环节是概念图教学的核心,此过程中,教师应给予学生充分的时间与机会去考虑问题并进行适时的指导。通过启发提问、参与交流、平等对话等形式,引导学生对相关地理概念进行再次整理及层级划分,并选择合适的连接词建立新旧地理概念之间的意义联系。作为一种教学策略,概念图反映了教学规律的概念同化理论。在运用这一策略引导学生学习的过程中,教师已从知识的灌输者转变为学习的引导者,支撑着学生的意义学习,个别时候也需要教师的一定讲解。比如为了使学生更好的理解“地壳物质循环”的原理和过程,讲清重融再生、冷凝凝固、内力作用、外力作用等概念之间的联系和意义等,以使学生对核心概念及相关概念的联系有比较清晰的认识和理解。在具体实施教学的过程中,有时不可避免地会产生各种各样的问题,对于概念图教学而言,讨论或许是一种非常有效的解决方式。因为问题通常是在新旧概念无法同化的过程中产生的,所以讨论的重点很明确,即应该集中于新旧概念的联系问题。讨论不仅可以活跃课堂氛围,锻炼学生的思维和表达能力,尤其可以使问题的认识逐步深化、明确、清晰,乃至达成共识,从而使整个讨论群体均可获益。

4.建构成图

当学生对问题有了充分的理解以后,教师可以适时地把学生引向概念图,要求学生依据所列概念,结合讨论结果,绘制出新学地理知识的概念图。在制作概念图的过程中,学生需要对相关地理概念进行重新的组织和表征,需要对地理知识网络结构中概念与概念之间的联系进行重新的确认和定位,以将新的地理概念整合到原有的地理概念网络结构中去。概念图制作完成后,学生便在一个新的层次完成了对原有地理概念的意义建构。

5.评估交流

学生初步制作完成的概念图,反映了其自身对新学地理概念的理解和建构,不同的学生针对同一个地理学习内容绘制的概念图会有差别,所以教师在学生完成地理概念图的基础上,在对学生绘制概念图的表现进行肯定的同时,也要对一些典型的错误或不足进行纠正。在评估反馈的过程中,引导学生通过相互间的交流,培养学生的自我评价和反思能力,以促进学生认知能力的全面发展。

6.修正完善

在评估交流的基础上,让学生结合实际针对自己的概念图进行反思,并加以完善,以对所学新知适时巩固。

上述概念图教学的一般程序并非一成不变的,实际上,在具体的地理教学过程中,可以根据教师、学生、教学环境、教学条件等因素的变化进行适当的调整。

五、概念图在地理教学中的局限性

概念图是一种很好的教学策略,但也并非是一种万能的教学策略,在地理教学的具体运用过程中,也会存在一定的不足和局限。概念图与结构图、模式图、示意图等地理图形图像一样,都是反映地理知识内容的表现形式。就教学效果而言,概念图侧重于表示概念与概念之间的联系及意义,而对于教学中涉及地理操作、地理变化以及地理情感等的内容,概念图就显得效果不是很明显了。在肯定概念图功能的同时,也不能无限地夸大,更要防止概念图是一种适用于所有地理教学内容的教学策略的错误认识。事实上,并非所有的地理知识运用概念图都能取得最好的效果,有些所谓的概念图其实仅仅是知识结构图的一种变形,并且在概念图中显现的也并不全是概念,这就有悖于概念图的初衷,容易陷入形式主义,如图3。

上图中自然资源的“分类”和“基本特征”就不是概念,而且图中概念之间也无特别的联系,整个概念图的效果看起来还不如自然资源知识结构图清晰明了,这种情况下教学中用知识结构图表示的话可能更好一些,如图4所示。

那么哪些地理内容在教学中比较适用概念图呢?笔者认为在概念较多且相互之间有密切联系又极易混淆的地理知识的学习中,概念图应该是一种很好的教学策略。概念图教学通常需要这样的前提:学生对将要学习的地理概念的前概念已经有所学习或了解,当前要做的就是把这些概念用节点、连线和连接词的方式建构成一张概念图,通过概念图的形式来表现概念与概念之间的相互关系,以促成学生将新的概念纳入原有的概念体系之中,完成有意义的学习。如果学生对所学概念的相关前概念还没有学习或了解,而要求他们通过概念图掌握相关知识显然不符合有意义学习的认知规律,效果就不会太好。此外,在能力培养上,概念图强调对地理概念内涵和外延的理解和把握,是一种非常有效的知识学习和能力培养方式。但对学生的地理野外观察能力、地理社会调查能力、地理计算能力、地理实验能力等的提升作用有限。所以,在实际地理教学中,需要将概念图与其他教学方法相结合,以实现对学生各方面能力的全面培养。