概念圖:增進理解的教學技術-中文百科頻道

簡介

約瑟夫·D·諾瓦克（Joseph D.Novak）于20世紀70年代，在康奈爾大學（Cornell University）發展出概念圖繪制技巧。當時，Novak将這種技巧應用在科學教學上，做為一種增進理解的教學技術。Novak的設計是基于大衛·奧蘇伯爾（David Ausubel）的同化理論（assimilation theory）。奧蘇伯爾根據建構式學習（constructivism learning）的觀點，強調先前知識（prior knowledge）是學習新知識的基礎框架（framework），并有不可取代的重要性。在Novak的著作《習得學習》（Learning to Learn）中，指出“有意義的學習，涉及将新概念與命題的同化于既有的認知架構中。”

Novak教授認為，概念圖是某個主題的概念及其關系的圖形化表示，概念圖是用來組織和表征知識的工具。它通常将某一主題的有關概念置于圓圈或方框之中，然後用連線将相關的概念和命題連接，連線上标明兩個概念之間的意義關系。概念圖又可稱為概念構圖（concept mapping）或概念地圖（concept maps）。前者注重概念圖制作的具體過程，後者注重概念圖制作的最後結果。現在一般把概念構圖和概念地圖統稱為概念圖而不加于嚴格的區别。

概念圖的構成主要包括節點、連線、連接詞三個部分：

（1）節點表示概念，通常用幾何圖形、圖案等符号來表示；

（2）連線用于連接節點，表示兩個概念之間存在的某種關系，連線可以是單向的、雙向的或任意方向的；

（3）連接詞，是指連線上的文字，用于描述節點之間的關系。如“是”、“包括”、“表示”等。

通過節點、連線和連接詞，按一定順序将概念關聯起來，便形成了命題。一般來說，概念圖有一個特定的主題；是概念之間關系的建構，反映了概念圖創建者的知識結構或思維結構；是一種可視化語義網絡或圖表特征。

要素

概念（concepts）、命題（propositions）、交叉連接（cross-links）和層級結構（hierarchical frameworks）是概念圖的四個圖表特征。

1、概念

是感知到的事物的規則屬性，通常用專有名詞或符号進行标記。

2、命題

是對事物現象、結構和規則的陳述，在概念圖中，命題是兩個概念之間通過某個連接詞而形成的意義關系。

3、交叉連接

表示不同知識領域概念之間的相互關系。

4、層級結構

有兩個含義：

一是指同一知識領域内的結構，即同一知識領域中的概念依據其概括性水平不同分層排布，概括性最強、最一般的概念處于圖的最上層，從屬的放在其下，具體的事例位于圖的最下層。

二是不同知識領域間的結構，即不同知識領域的概念圖之間可以進行超鍊接。某一領城的知識還可以考慮通過超級鍊接提供相關的文獻資料和背景知識。

特征

層級結構

運用層級結構的方式表示概念之間的關系了。在概念圖中，概念是用層級結構的方式來呈現的。其中，最普遍或最一般的概念置于圖的上端，次一級和更具體的概念按等級排在下面。特殊知識領域的層級結構根據知識應用或思考情景而定。

交叉連接

運用交叉連接表示概念之間的關系。交叉連接表明了概念圖上的某些領域知識相互聯系的方式。在新知識的創建中，交叉連接表明了知識創造的跳躍性。

理性與情感交融

雖然概念圖表現的是概念和命題，但同樣反映了創建者在創建概念圖過程中的情感狀态，概念圖既有理性的、清晰性的特點，也映射了創建者的情感品質。

結構

“概念圖”是一種知識以及知識之間的關系的網絡圖形化表征，也是思維可視化的表征。一幅概念圖一般由“節點”、“鍊接”和“有關文字标注”組成。

1、節點

由幾何圖形、圖案、文字等表示某個概念，每個節點表示一個概念，一般同一層級的概念用同種的符号（圖形）标識。

2、鍊接

表示不同節點間的有意義的關系，常用各種形式的線鍊接不同節點，這其中表達了構圖者對概念的理解程度。

3、文字标注

可以是表示不同節點上的概念的關系，也可以是對節點上的概念詳細闡述，還可以是對整幅圖的有關說明。

如何構建概念圖

1、必須列出概念。

2、把含義最廣，最有包含性的概念放在圖的頂端。可是，有時要确定含義最廣，最有包容性的概念比較困難。

3、繼續往下寫，以增加更多具體的概念。然何一個概念下面不要有三個以上連接的概念。用線條把概念連接起來，并用連接詞注明連接。連接詞語應能說明兩個概念之間的關系，這種說明可視為一句陳述或叫命題。連線使概念之間建立了意義。

4、尋找概念圖不同部分概念之間交叉線的聯結，并标明連接線。

5、把說明概念的具體例子寫在概念旁。

方法

概念圖可采用徒手方式繪制．如采用粉筆、黑闆、紙和筆等，也可用平常的辦公應用軟件如office、wps繪制。但針對概念圖的特點，國外研究出了概念圖的制作工具。如：Inspiration，MindManager等。不論是采用何種方式制作概念圖，所遵循的基本思路和基本步驟是一緻的，都要闡述概念和概念的聯系，表達對概念的理解。

下面方法是對概念圖制作方法的一般步驟。

1、認定中心主題

确定你希望利用概念圖理解的問題焦點、知識或概念，并用這個焦點主題作導引，找出與中心主題相關的概念，并羅列出來。

2、将列出來的概念排序

把一般、最抽象和最具涵蓋性的概念放在最高位置。在揀選最高層概念時可能會遇上困難，反思中心主題的引導方向可以幫助為概念排序。這個過程可能需要反複思考、修正或乃至重新确定概念圖的中心主題。

3、将其餘的概念按層級排放在列表上。

4、開始制作概念圖

把—般、最抽象和最具涵蓋性的概念放在最高位置.在最高層的位置通常隻會有兩至三個概括性的概念。

5、随後将往下的二、三、四層的子概念放置在概念圖上。

6、将概念用畫線連接上

在連接線上寫上合适的連結詞。連結詞必須清晰表達兩個概念之間的關系，使之成為簡單、有效的命題。由連結制造意義。當大量相關的概念連結起來并形成層次後，可以看到對應某一知識、命題、中心主題的意義架構。

7、重新整理概念圖的蛄構

這包括為概念圖進行概念的增減或改變上下層關系等。這可能需要進行多次的整理，但也正是這些整理的過程能帶來新的啟示和有意義的學習。

8、在不同分支的概念之間尋找有意義的“橫向連結”，并在連線上用連蛄詞标明關系

橫向連結能有效地幫助在某一知識範疇内看到新的關系。

9、仔細、具體的例子可以用簡圖或代表符号附在概念上。

10、知識或問題的表達不止是一種形式

對同一系列的概念，可以運用不同結構的概念圖來表現。

應用

概念圖在教育以及商業中廣泛用于腦力激蕩（brain-storming）以及傳達一些複雜概念。

概念圖被認為有助于創意發想。例如，概念圖繪制有時被用作為腦力激蕩的工具。雖然概念圖通常是非常個人化且個殊的，但是也會被用在複雜概念的溝通工作中。

形式化的概念圖也被用在軟體設計工作中。通常這種概念圖會以UnifiedModelingLanguage（UML）的作為開發方法中的表記系統。

在人工智慧與語義網路之類的研究中，概念圖繪制也被視為一種初階的“本體建構（ontology-building）”以表征形式化的論證（formalargument）。

概念圖被廣泛的運用在教育、企業及廣告領域：

1、知識表征的應用：

創造新知識内容。例如，将内隐知識轉換為有組織的知識資源。

機構知識保存。例如，引出員工的專業知識。

在文獻與相關資料來源中，進行筆記（Notetaking）與歸納關鍵概念、其關系與階層。

知識組織的應用：

檢驗複雜概念與論題的對稱性，以及術語聯結。

增強後設認知。

2、協同與組織溝通的應用：

溝通複雜概念與論題

協同知識塑模（collaborativeknowledgemodeling）。

促進願景分享與組織間的互相理解。

3、教育應用：

增進有意義的學習。

評估學習者對學習動機、概念與概念間關系的理解程度。

4、教學設計：

被Ausubelian學派用作為進階組織工具，以提供後續資訊與學習的初始概念架構。

5、訓練：

被Ausubelian學派用作為進階組織工具，以呈現工作情境，以及情境與其工作、組織的策略目的、與訓練目标的關系。

概念圖用于教學的優勢

根據科學研究發現人的大腦是由兩部分組成的。左大腦負責邏輯、詞彙、數字，而右大腦負責抽象思維、直覺、創造力和想象力。利用概念圖可以充分激發我們使用大腦的左右兩個部分，因為我們在創作概念圖的時候，不但需要摘取語句中的關鍵知識點，而且還使用顔色、形狀、圖案和想象力，這樣就使用了我們的視覺感官。通過使用概念圖，學生不再被動地去設法記下老師的每句話和閱讀一串串長長的句子，而是積極地對關鍵字進行加工、分析和整理，對知識進行系統化，并和老師積極進行對話。它會自動地激發學生對學習的興趣；它會使教師的教案不僅不會随着時間的增加而變得相對僵硬，反而會更有彈性，更容易更改；因為概念圖隻需要把相關的材料以非常清晰和容易記憶的形式提出來，因此學生傾向于在考試中獲取更好的成績。

比較

概念圖與心智圖(mindmap)是類似的概念繪制（ideamapping）工具，但是仍然有差别。心智圖通常隻受限于描繪階層(樹狀)架構的關系，而概念圖圖突出概念節點和關系線（即一種truegraph結構）。

有研究證據顯示，知識在腦中是以命題為基本單位，采階層式儲存的。因為概念地圖的目的是反映知識元素的組織，因此概念圖能有助于理解(sense-making)與進行有意義的學習。

另一個概念圖與心智圖的差别，是兩者繪制時速度與自發性的不同。心智圖反映心中所想的。而概念圖被認為應該是現實(抽象上)的概念地圖或系統。

概念圖的評價标準

命題：在概念之間建立起有意義的聯系。

層次：最高層的概念分解成若幹有效的層級，從最一般到最具體。

分支：從最高層的概念分解出最概括的概念或下一層概念。

交叉連接：不同分支中的下一層概念之間的聯結整合是有效的，有意義和重要的。

例子：最能區别次一級的概念。

概念化程度：理解最高層概念和與之相連接的次級概念的程度。

概念圖制作系統

加利福尼亞大學的美國國家評價，标準和學生測試中心（CRESST）用在線制作知識概念圖和評分系統研究學生的概念理解和發展過程。

概念圖制作系統用Java語言編寫，要考察的概念都列在菜單内，學生隻需要用鼠标器點擊概念術語，就可以将概念添加到圖内。再從另一個菜單中選擇所要用的連接語，就形成了命題。例如，生理學的概念有身體，大腦，呼吸系統，循環系統，血液等等，連接語為吸收，控制，分泌，構成，制造等等。研究人員和教師實現對一整套概念和連接語都作了限定。菜單中的概念隻允許學生使用一次，而菜單中概念間的連接語，學生可以根據自己的需要使用。

Novak的概念圖模型，概念圖包括六個部分：概念、分支、水平層次、同一分支中概念間的連接線和連接語、不同分支中概念間的連接線和連接語（也叫橫向連接），例子。

概念是指某一領域知識所包含的概念，其中關鍵概念是概念圖的主題，是最基本的概念，放在概念圖的最上端；分支就是與關鍵概念相連的線，被稱為分支。分支是指某一領域知識中概念的分類，每個分支下的概念代表同一類概念，分類标準按照學科知識中概念間的内在聯系，每一類概念都屬于一個分支；

水平層次是指每一分支中的概念依概念的外延，按概念的包容度而将概念水平上下依次排列，将包容度大的概念放在上面一層，把包容度小的概念放在下面一層，這樣每一分支的概念都排列出不同的水平層次；同一分支中概念間的連接線和連接詞語是指屬于同一分支中的概念，根據學科知識上的内在聯系，在有内在聯系的兩個概念間畫上連接線，寫上連接詞語；不同分支中的概念間的連接線和連接詞語（也叫橫向連接）是指在不同分支下的概念間的聯系，這樣的連接線和連接詞語應能體現兩個分支中的概念間的綜合聯系；例子是指概念的一個特例或指概念的一個應用舉例。