基于概念图的移动学习探究——以生物课《染色体变异》为例

☆ 杨 雪 郑 魏 梁俊亮

（吉林大学高等教育研究所，吉林长春 130012）

引言

近年来，随着计算机技术、无线网络技术和移动通信技术的迅速发展，信息技术环境下的学习方式发生了重大变革，移动学习作为一种全新的学习模式悄然而生，并逐渐成为教育技术领域的研究热点，在世界范围内备受关注，许多国家纷纷启动不同研究内容的移动学习项目。与此同时，有关移动学习支持工具的研究也火热地进行，如资源开发工具、场景设计工具、建模工具、检索工具等，而本文旨在对概念图作为教学工具在移动学习中的应用进行尝试性研究。

一、移动学习概述

（一）移动学习的定义

移动学习作为一个新兴的研究领域，鉴于对其认识和理解取向的不同，对移动学习的内涵难以界定，目前的定义都较为笼统，还没有形成较为统一的共识。通过对已有概念的分析，笔者认为移动学习就是学习者利用便携式移动通信设备通过无线移动通信网络随时随地地获取学习资源进行学习并能够与教师进行交流互动的新型的学习方式。

（二）移动学习涉及要素及其特点

1.学习者

移动学习中的学习者不受特定时间、特定地点的限制，按照自己的意愿来支配时间，获取资源，进行学习，提高学习效率，实现学习的个性化。

2.学习设备

移动学习设备是便携的、可移动的，具有社会交互性、情景敏感性和连通性，比如：手机、掌上电脑（PDA）、笔记本电脑等。

3.学习内容

移动学习的内容设计要根据学习者和学习设备的特点进行，主要遵循以下三条原则：

微内容原则。便携式移动设备的屏幕物理尺寸较小，学习者的学习时间分散，注意状态是非连续的，这要求移动学习内容的设计要短小精悍以方便学习的随时随意发生。

关联原则。在内容设计时，既要考虑到相对独立性，又要考虑到内容背后的某种关系，使学习者在不断学习的过程中逐渐形成一个连续的结构，保证整个学习过程的流畅。

简化输入原则。在大小有限的便携式移动设备屏幕上，要输入大量的文字是件很繁琐的事，因此，在设计内容时要考虑到让学习者尽量少输入。

4.教师

移动学习的内容是通过便携式移动设备呈现，由于设备屏幕尺寸的限制，要求教师在进行内容选择设计时不必具备教科书、网络课程的系统、完善的特点，只需像工具书或手册那样，罗列一些关键概念或元数据描述词等简单准确的内容，便于学生掌握。

5.网络

基于移动通信技术和互联网的移动通信网络构成了移动学习的网络环境，使移动学习的发生成为可能。

二、概念图应用于移动学习的可行性

概念图（concept map）最早是在20世纪60年代由美国康奈尔大学诺瓦克（Joseph D.Nocok）教授等人根据奥苏贝尔的有意义学习理论和概念同化理论提出来的，它是用来组织和表征知识的工具[11]，利用节点代替概念，连线表示概念之间的意义关系，将不同概念之间的意义联系通过连接词以科学命题的形式显示。

概念图包括概念、命题、交叉连接和层级结构四个基本要素。概念是感知到的事物的规则属性，通常用专有名词或符号进行标记；命题是两个概念之间通过某个连接词而形成的意义关系[12]，是对事物现象、结构和规则的陈述，是真正的意义单元；交叉连接表示不同知识领域的概念之间的相互关系，常常能够引发新的创造型见解；层级结构是概念的发展表现方式，一般情况下，最概括的概念置于概念图的最上层，从属概念在其下，用来充实概念的具体概念在图的最下层,还可以为某概念通过超链接提供相关的参考资料。

“活到老学到老”，人的一生都在不断地学习知识，其实知识就是一系列语句的集合，是概念以及概念之间的相互关系。知识的元素就是概念，我们在学习某领域的知识时，只要提取出关键概念和它们之间的关系就把这个领域的知识真正挖掘了出来。而要使学习者容易地、完全地获取知识，就要以一种可视化的方式表征知识，让学习者显而易见地发掘概念之间的关系。概念图可以将概念与概念之间的关系以一种图示的方式形象直观地表现出来，这种表征知识的形式有助于教师建立整合的、结构化的知识，进行有效的教学；有助于学生把握某个知识领域的全貌,理解已有观念之间的联系；有助于学习者将新观念与其已有的知识联系起来，将知识融会贯通，发展对知识体系的理解[13]。因此，在移动学习中可采用概念图表征知识。此外，用概念图表征知识只需写几个概念，画几条线就能充分表明知识内容，比密密麻麻的文字更清晰，满足移动学习对学习者、学习设备和学习内容的要求，也为教师教学提供了方便。

三、概念图在移动学习中的具体应用

移动学习作为一种新的学习模式，正处在进一步研究和发展的阶段，应用模式多样，纵观这些移动学习设计模式，都缺不了工具的支持，工具在具体的学习过程中发挥作用，促进教师的教学和学习者的知识建构和思维发展。那么，如果在移动学习中使用概念图工具进行教学，将会产生什么效果呢？对此，我们根据移动学习和概念图的特点提出以下具体应用方法，供教师根据需要选用。

（一）概念图作为效能工具

概念图作为效能工具，能够辅助教师进行教学设计，帮助教师提高教学效率。移动学习作为一种学习方式，如何对移动学习进行最有效的教学设计，将内容有组织、有结构地清晰地呈现，让学生在短时间内熟悉新知识、接受新知识，成为移动学习内容设计的重点和难点。教师可以借助概念图来归纳、整理教学思路，将头脑中的教学内容、教学策略以可视化的形式展现出来，达到最佳的教学设计效果。

（二）概念图作为内容呈现工具

概念图作为内容呈现工具，能够将繁琐的内容以概念的形式简单、明了、清晰地传递给学习者。传统的课程学习都是将教学内容罗列条款，但这种教学内容呈现方式对于使用屏幕较小的便携设备的移动学习而言实在是难以实现，根据移动学习要求的微内容原则，应该将教学内容以短小精悍的方式呈现，概念图则可以满足教师将教学内容以概念为单元逐一呈现给学习者。这种方式不仅能形象呈现内容，而且能让学生非常直观地发现知识内容之间的关系，保证了下次继续学习时知识的完整性。

（三）概念图作为知识关联工具

概念图作为知识关联工具，能够将学习者所学的知识系统化，实现知识的整体记忆，同时也促进学习者思维的发展。移动学习内容的涉及面很广，当我们学习一个知识点的时候，会很容易记住，但是在解决问题时往往无所适从，这是因为我们习得的都是孤立的概念，没有进行知识关联，没有形成系统的知识结构，只有保证知识的关联性，才能在运用时游刃有余。概念图在这方面的作用很明显，只需在移动设备上屏幕上输写几个关键概念就能够清晰地表示它们之间的联系，加深对知识的理解，形成系统的知识结构，实现移动课程设计的关联性。

（四）概念图作为交流工具

概念图作为交流工具，支持学习者与他人共享学习成果，建立学习共同体。学习者在学习过程中可以将自己根据学习内容绘制的概念图上传给相关的教学服务器，这些概念图是学习者的学习成果，反映了学习者对某些问题的思路、观点，同时，学习者还可以从服务器下载其他同学绘制的概念图，并与自己的概念图进行比较，实现成果共享，达到交流的目的。

（五）概念图作为评价工具

概念图作为评价工具，能够为已学习的概念提供结构化的强化训练与练习；能够支持学习者清晰地解释和表达所知，帮助他们反思自己的学习结果和过程。便携式移动设备的屏幕一般较小，教师在评价时要求学生从屏幕输入太多的文字很费力，如果只在屏幕上写几个概念，就能达到目的，那么，概念图绝对是最佳选择，节省教学评价的时间。

四、概念图应用于移动学习的实例

为了检验概念图在移动学习中的功效和具体实施步骤，我们以高中生物课《染色体变异》一节的教学内容为例，灵活、充分地利用概念图工具，围绕让学生掌握染色体变异的种类以及单倍体、二倍体和多倍体概念这一教学目标设计了一次课。

（一）课前准备

(1)教师进行教学设计。教师在熟悉教学内容的时候，提炼出本节课的重要概念，确定要使用的教学策略，然后用连线和箭头把这些概念和具体的教学方法连接起来，形成教学设计的概念图（如图1所示），以提高教学设计的效率。

图1 《染色体变异》的教学设计概念图

(2)教会学生绘制概念图。学生学会绘制概念图是保证教学目标顺利实现的前提，因此，在学习新课之前，要向学生介绍概念图的特征和绘制方法。根据移动学习的固有特点，这一过程可以被录制成视频文件，作为第一个学习内容传递给学生。

（二）教学过程

(1)第一阶段：用概念图导入课程，呈现教学内容。为激发学生的学习兴趣，可以展示几张有关染色体和染色体变异的图片，并通过概念图直观地表示它们之间的关系。接下来呈现本节课的基本知识点（如图2所示），在此概念图中，学生只需点击相关的概念就可以进行与该概念相关的详细内容的学习（如图3所示）。

图2 《染色体变异》内容呈现概念图

图3 “单倍体”详细内容

(2)第二阶段：用概念图进行知识关联，培养学生的发散思维能力。学生学习染色体变异的相关内容，在学习过程中联想回顾先前习得的与染色体相关的概念，利用概念图将这些概念进行关联，形成系统化的知识体系（如图4所示）。

图4 染色体知识关联概念图

(3)第三阶段：用概念图进行交流，共享学习成果。学生在学习过程中绘制完染色体知识关联概念图，然后把它上传到教学服务器，同时可以看到其他同学绘制的概念图，通过比较图与图之间的不同进行反思、交流，实现学习成果共享。

(4)第四阶段：用概念图进行教学评价。为了检查学生掌握内容的情况，教师在染色体内容呈现概念图中漏出几个空格，让学生进行填充，依据学生的完成情况判断学生学习的效果（如图5所示）。

图5 教学评价概念图

（三）教学反思

整个教学过程，概念图作为教学工具贯穿始终。一方面，教师应用概念图进行教学设计、呈现教学内容，与呈现密密麻麻的、繁琐的文字相比，更符合移动设备的特点及对教学内容的特殊要求，提高了教师备课的效率。另一方面，学生在学习时，可以通过概念图进行知识关联，进行发散性思维训练，不仅有利于记忆掌握所学习的新知识，还能对以前的知识进行复习巩固。

五、结束语

随着3G技术和云计算技术的逐渐成熟，移动学习在不久的将来必会成为一种主流学习模式。但是移动学习中存在很多棘手问题尚待解决，相信把作为知识表征工具的概念图引入移动学习领域会产生意想不到的效果，本文仅是抛砖引玉，希望大家能够深入地进行移动学习和概念图的研究，为移动学习的辉煌做好充分的准备。

[1]ClarkQ.mLearning:Mobile,Wireless,in－your－pocket Learning.http://www.linezine.com/2.1/features/cqmmwiyphtm.

[2]HarrisP.Going’Mobile.http://www.learningcircuits.org/2001/jul2001/harris.html.

[3]SolstadBE,AlokaJ,OdingoKandAleksanderD.MobileEducationaglanceatthefuture.www.dye.no/articles/a－glance－at－th－efuture/introduction.html.

[4]Learning2GO.Whatismobilelearning?http://www.learning2go.org/pages/what－is－mobile－Learning.php.

[5]IBM.m－learning.http://www－304.ibm.com/jct03001c/services/learning/ites.wss/us/en?pageType＝page＆c＝a0006059.

[6]周海棋.m－learning 研究综述.202.112.92.88/journals/upload/DEONLINE＿.

[7]叶成林,徐福荫,许骏.移动学习研究综述[J].电化教育研究,2004,(3):12－13.

[8]Traxler j.Mobile learning its here but what is it?Interactions,9,1.University of Warwick.2005.

[9]ChabraT,FigueiredoJ.How To Design and Deploy Handheld Learning. http://www.empower－ingtechnologies.net/eLearning/eLearning＿expov5＿files/frame.htm.

[10]GeorgievTE.GeorgievaA.Smrikarov.m－Learnin－aNewStageof Elearning.Proseedings of the ComSysTech’2004,2004,(1):28.

[11]Joseph.D.NovakD.B.Gowin:LearHow toLearn[M].New YorkandCambridge,UK:Cambridge University Press.1984.

[12]王东,李兆锋.Inspiration功能特点及其在教学中的应用[J].现代教育技术,2006,(2):42.

[13]张倩苇.概念图及其在教学中的应用[J].教育导刊,2002,(11):25－26.