两种概念图在高职实用化学教学中的应用

概念图是美国的教育心理学家诺瓦克(Joseph D.Novak)根据意义学习理论提出的。是表示知识结构关系的图示,也是一种用来帮助学习者建立结构化知识的教学工具。

实用化学是一门系统科学,由宏观、微观、符号和化学计算四个子系统构成,这些子系统相互联系,交织成化学知识的无形网络(知识结构)。学生学习的困难恰恰在于头脑中的化学知识是彼此孤立的、零散的,知识间缺乏有机联系,不能形成较完整的知识网络结构,因而也无法形成合理的认知结构。概念图能够在很大程度上帮助学生构建理解化学概念和现象的整体性知识框架,建构丰富、完备的化学知识网络。本文试结合教学实际对此作些探讨。

概念图

(一)概念图简述

概念图是一种用节点代表概念、连线表示概念间关系的图示法,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,并在连线旁注明表示概念间关系的文字,形成关于该主题的概念或命题网络。如在“物质的微粒数N”和“物质的量n”两个概念结点之间画上一条连线,连线的箭头指向“物质的量n”,线旁边写“÷NA”,如图1所示:

(二)概念图的理论基础

概念图的理论依据是现代认知心理学的学习观和知识观。

意义学习——知识网络的建构过程心理学家奥苏贝尔认为,只有将新知识与已有知识联系在一起,即将新知识结合到认知结构中时,学习才是有意义的。换句话说,学习实际上就是学习者在头脑中主动建构自己的知识网络的过程,当学习者将新旧知识正确联系在一起时,新知识即成为其已有知识网络中的一个新的联结点和知识生长点,从而整合到其认知结构中,储存于长时记忆中。因此,只有意义学习才能有效促进学生认知策略的形成。

概念学习是学习中的关键因素现代哲学科学观认为:“科学是综合了研究方法论的不断修正的精练的概念模型。”概念学习是科学学习中的关键因素。奥苏贝尔的学习理论强调的就是对概念的学习。因此,其意义学习又可理解为:只有当学习者有意识地努力确定新知识中的关键概念,并且将其与自己头脑中已有的其他概念联系在一起,形成以命题相联结的概念间广泛联系的知识组块时,才会发生真正的学习,即完成了知识的建构。否则,仅有孤立概念的记忆存储,知识就是机械的、无意义的,很快便会被遗忘。而概念图正是人的认知结构的外观,是大脑内部所建构的知识网络结构的外显图示。因此,概念图作为意义学习的有效工具有利于学习者建立起学科概念间的广泛联系,使学生学会学习,促进其陈述性知识向程序性知识转化,提高教学效果。

(三)概念图组成

概念图是呈现概念之间相互联系的一种简明便利的图式,包括节点、连线、命题和层级四个基本要素。

节点(概念),表示感知到的同类事物的属性,用专有名词或符号标记;

连线,表示不同知识领域概念之间的相互关系,可以是单向、双向的;

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;

层级,是概念的展现方式,可有两层含义:一是指同一层次中的层级结构,即同一知识领域中的概念依其概括性水平不同而分层排布,二是不同的层面的层级结构,即不同知识领域的概念可就某一概念实现超链接。

概念图就是这样一种以科学命题的形式显示概念之间的意义联系,并用具体事例加以说明,从而把所有的基本概念有机地联系起来的空间网络结构图。

概念图在实用化学教学中的应用

概念图在实用化学教学中有两大应用模式:L模式和T模式。

(一)L模式——作为学生自主学习的一种方法

概念图是学习的工具概念图是学生自主学习的脚手架,通过绘制概念图,最终可形成一个正确的概念基点,学生从中能构造出更丰富的意义。研究发现,学习中使用概念图的学生,在较长一段时间以后,其知识的保持超过不用概念图进行学习的学生,并且他们的知识面也更宽,解决问题的能力更强。因而在课堂中,教师应引导学生在自主学习中通过自觉使用概念图来理解教材中的概念。

案例:用概念图来学习“化学键”开始时,教师需要引导学生通过制作概念图来进行自主学习,等学生掌握方法后,就可以让学生自己来完成整个过程。制作概念图的步骤如下:

1.选定制作领域。制作概念图时,先选取试图掌握的教材的某一单元或章节、或某个实验活动为制作概念图的知识领域。这一步一般由教师来完成。刚开始训练学生制作概念图时,可选择较小范围的知识领域,以降低难度。如在引导学生学习关于化学键知识时,以五年制高职《实用化学》教材为例,作为制作概念图的知识领域。

2.呈现关键概念。首先让学生阅读选定内容,然后,从中挑选出关键概念和与之相关联的其他概念,并把这些概念一一列出。针对本内容,学生选出的概念图如图2所示:

3.确定概念的层次结构。针对学习讨论的核心问题,依概括性水平不同而对概念进行排序。一般把概括性最强、最一般的概念置于顶层,依次向下,概括性较小的概念位于较低的层次,最具体的概念位于底层,从而形成概念的层次结构。如这部分内容的核心概念是“化学键”,因而将其放在第一层;接下来的“离子键”、“共价键”和“金属键”是“化学键”的三个子类,比“化学键”这个概念要具体,因而放在第二层;以此类推,最后确定层次结构的结果如图3所示:：

4.寻找关联,连接概念。将概念连接起来是画概念图最重要的一部分,常用于描述关系的连接词有“由……组成”、“包括”、“取决于”、“受……影响”、“分为”等等,有时也可以通过一定的运算关系连接。这一步,可以先找相邻的两概念之间的关系,然后再找出概念之间的横向联系。在以上几个概念中,“化学键”可分为“离子键”、“共价键”和“金属键”,因而将它们连接起来,以此类推。最后形成如图4所示:

5.增删概念,修改完善。 在学生制作出的概念图基础上,教师通过提示引导逐步完善。如学生制作好上图后,教师请学生思考“能不能举出极性键的例子?”这样可启发学生思考关于“H-C1”、“H-H”键的类型。也可以通过极性键与非极性键构成分子的特点引出极性分子与非极性分子……总之,要随时调整与充实概念图,以不断完善和重建学生的认知结构,从而使概念图成为促进学生意义建构的有力工具。

通过上面的过程,学生对“化学键”有了清晰的认识,促进了学生的意义学习和创造性学习,提高了学生的自学能力、思维能力和自我反思能力。

(二)T模式——作为教师的一种教学策略

概念图——作为基本概念教学的一种策略实用化学课中存在着许多概念,如何使学生正确理解这些概念非常重要。传统的概念讲解主要采用层层分析、揭示联系的方法,围绕概念做简单的重复,不易于学生的理解。如果教师采用概念图,就可以用直观的图形来展现概念及其相互间的关系,有利于学生对概念的理解与掌握。例如,学生在刚开始学习氧化-还原反应时,由于对氧化剂和还原剂的概念没有很好地理解,因而经常会将氧化剂当还原剂,或将还原剂当氧化剂。如果在教学中运用下面有关氧化-还原反应的概念图(见图5)来讲解它们之间的关系,就可以使学生清楚地认识到氧化剂与还原剂的区别,同时也可以掌握氧化产物与还原产物的区别及判断方法。这样运用概念图讲授这个知识点,可以收到很好的教学效果,从而使学生应用时少犯错误。

概念图——作为复习课教学的一种策略将概念图用于复习是从新的视角对所学知识进行系统梳理、深化拓宽及灵活应用的教学过程,它以促进知识迁移、能力发展的培养为最终目的。复习的最高境界就是利用最少的时间,呈现最大的信息量、培养最强的应用能力和科学探究能力。如在学完烃和烃的衍生物这两节内容后,学生会感觉到有机物种类繁多,性质各异,从总体上很难把握。但是,如果及时帮助学生挖掘出各类物质之间的密切联系,再根据彼此之间的联系建立知识主线,然后在此基础上展开,建立概念图(如图6所示),那么,整个有机化学的主要内容就被提炼了出来,学生顿时就会感觉到思路清晰明了。

概念图用于实用化学课堂教学的意义

将概念图用于课堂的学生自主学习中,能改变学生的认知方式,激励学生主动建构概念,促进学生进行有意义学习。概念图作为培养学生创造性思维的手段,为学生提供了建构科学知识的一种有效途径。概念图的运用很重视学生自己观点的产生,重点在于不断形成、调整、改变扩大学生的知识结构,帮助学生更好地加工新的信息,因而还有助于培养和锻炼学生的信息加工能力。将概念图用于实用化学课堂的教学中,能形象、直观地展现概念间的内在关系,帮助学生在正确理解的基础上建构起所学知识的具体意义,帮助学生组织、建构和整合信息。

参考文献:

[1]裴新宁.化学课程与教学论[M].杭州:浙江教育出版社,2003.

[2]周余庆,郭静.概念图——行之有效的构建知识体系的方法[A]吴星,沈怡文.给化学教师的101条建议[M].南京:南京师范大学出版社,2006:123-128.

[3]王大平,李新国.概念图的理论及其在教学中的应用[J].现代教育技术,2004,(06).

作者简介:

张小丽(1977—),女,山西长治人,硕士,昆山第一职业高级中学一级教师,研究方向为化学和化工专业课教学。