化学教师构建概念图的分析与启示——以必修1为例

张霄+姚梦娟+吴晗清

摘要：通过分析五位教师绘制的概念图发现，教师基本不具备概念图（或其他工具）检验自身观念生态发展水平的意识；教师对化学概念缺乏系统性把握；教师的观念生态中存有错念。形成以下启示：合理使用概念图，反思概念间的关联性；斟酌关联词语的应用，增强概念间的互动性；通过修正绘制的概念题，反思概念的意义与价值。

关键词：化学教师；概念图；高中化学；访谈研究

文章编号：1005–6629（2016）7–0031–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

概念是典型的科学术语之一，“一般来说，我们用概念来意指的正是一组操作；概念是与之相对应的一组操作的同义词……在科学研究中，概念的形成与理论的形成是并肩前进的”[1]。在化学教学中，如何能够使学生全面、准确地理解概念及其相互关联，向来是教学的难点。有研究表明，在教学过程中，合理使用概念图能够有效促进学习者形成良好的概念体系，即个体拥有的所有概念及其相互关联的总和[2]。本文以必修1中的概念为例，请教师绘制概念图。在调查研究的基础上得出教学启示，以期为完善化学教学带来教益。

1 概念图简述

概念图是一种能够辅助学生进行有意义学习的工具。奥苏贝尔的“有意义学习”理论指出，对人们的学习影响最大的内容是学习者已经掌握的知识[3]。基于这一理论，1984年，诺瓦克和葛文发明“概念图”（concept maps），诺瓦克和葛文认为概念是个体经验的简略压缩，是沟通抽象理论与现实世界的纽带，基于此，他们将概念图界定为“一种用来联接概念意义的可视路径图”[4]。这一定义清晰明确地指出概念图的特征，将概念可视化。但它未指出概念图包含哪些元素以及如何完成“概念可视化”这一过程。

在随后的研究中，概念图的定义不断得以丰富和完善。有学者将概念图定义为，“由概念组成，用联接线将每个概念进行联接的立体表示法。概念即表示事件、目标，甚至情感的词语或观点。联接线代表概念间的相互联系性，即多个概念根据其之间的逻辑关联性联接在一起”[5]。这一定义明确指出概念图涉及的具体元素：概念与联接线。还有学者基于建构主义学习理论，将概念图的定义进一步完善为，“一种能够提升学生对概念理解的教学策略，即利用方块或圆圈表示概念，用联接线表示概念间的彼此关联，用关联词表示概念间的逻辑关系”[6]。这一定义将关联词纳入其中，进一步丰富了概念图的内涵。我国有学者根据概念图的不同类型，将其分为：狭义概念图、广义概念图、层次概念图[7]。综合学者们的观点，本文将概念图界定为：由概念、联接线、关联词组成的辅助学生进行有意义学习的工具。其中概念是概念图的核心内容，联接线代表概念间的相互关联，关联词旨在解释说明概念间的逻辑关联。绘制概念图首先要对核心概念进行归纳与梳理，在一定范围内，遴选最能够体现知识体系的核心概念，并使用联接线将这些概念按照一定的逻辑顺序予以联接，最后在联接线上使用关联词表示概念与概念之间的关系。这一过程充分体现了绘图者的创造性以及对概念的理解程度。

有研究表明，使用概念图能够有效提升学生的学习效果[8]。概念图作为一项能够促进学生有效学习的工具，优势主要在以下两个方面。一方面，概念图能够促进个体间概念的交流。概念在某种程度上具有个体性，个体持有的知识、经验、期待等都会影响概念的形成与发展。“通过概念图个体能够与他人分享自己对概念的理解。然而，需要指出的是，交流不代表赞同，而是理解概念在其他人概念体系中的位置。概念图使得分享理解变得轻松，减少了个体间的误解”[9]。通过绘制概念图，能够清晰地呈现概念在个体概念体系中的地位和相互关系。以概念图为载体，个体与个体之间能够轻松交流对概念的理解，进而修正自身的概念体系。另一方面，概念图能够促进个体对概念的系统思考（System thinking）。“系统思考即理解概念的多元层次结构，以及它们之间动态的、非线性的关系”[10]。在构思概念图的过程中，个体首先要对核心概念进行甄别，进而考虑概念间的相互关系，最终绘制成图。这一过程能够使原本模糊、抽象、缄默的概念可视化。

“化学教学是一件非常具有挑战性的工作，因为化学概念既抽象又复杂。概念图通过联接词和使用命题将抽象、复杂的概念联接在一起。无论是在教室还是在实验室，概念图能够引导学生加深对概念的理解”[11]。化学概念虽然抽象，但与经验世界有着密切的关系，因此，如何合理呈现概念，沟通抽象的理论世界与实在的经验世界是值得教师思考的问题。教师若想辅助学生形成良好的概念体系，首先要明确化学学科涉及的核心概念以及概念间的相互关联。在教学过程中，以核心概念为基础，由易到难、由具体到抽象地呈现概念，使学生自主建构合理的概念体系。

2 化学教师对概念图使用情况的调查结果与反思——以必修1为例

研究过程包括两方面内容，要求教师绘制必修1教材的概念图和教师访谈。选取五位高一年级化学教师作为研究对象，为教师呈现必修1中出现的重要概念，要求他们按照自身对概念的理解，绘制概念图。并访谈教师“在日常教学中，您是否会用概念图反思自身概念体系的发展情况”、“您是否使用概念图作为教学工具，促进学生形成良好的概念体系”、“您通常引导学生使用哪种方式对知识点进行总结”、“您认为必修1中涉及的知识内容是否困难，原因何在”等。通过分析五位高一年级教师绘制的概念图发现，教师概念体系的发展水平并不乐观。首先教师缺乏使用概念图（或其他工具）检验自身观念生态发展情况的意识，其次教师对概念之间的关系线索缺乏内在联系，最后教师的观念生态中存有明显的错念。

2.1 教师缺乏使用概念图（或其他工具）反思自身观念生态发展情况的意识

通过访谈五位教师，笔者发现，五位教师均极少使用概念图（或其他工具）反思自身观念生态的发展情况。实际上，概念图的使用对于教师的备课和学生的学习效果均有着良好的促进作用。通过观察和访谈笔者了解到，与概念图稍有类似的是教师在每堂课后为学生呈现的课堂小结。教师习惯于在一堂课结束前的3～5分钟内向学生展示课堂小结，似乎只有完成小结，整堂课才算真正结束。实际上，在大多数情况下，课堂小结只是教师“一厢情愿”的行为。一方面，将碎片化的知识置于一张幻灯片内，削弱了知识之间原本具有的关联性与逻辑性，无疑平添了学生的学习负担。另一方面，就学生的角度而言，如果学生能够很好地理解教师教授的内容，那么学生完全可以自主生成良好的概念体系。课堂小结不但不能辅助教师形成良好的观念生态，对于促进学生知识的理解也是收效甚微。因此，教师应当尽可能使用概念图，对自身观念生态的发展情况作出诊断性评价。endprint

2.2 教师对化学概念缺乏系统性把握

分析五位教师所绘概念图不难看出，逻辑线索不清是存在的主要问题。在五位受访教师中，有四位教师绘制的概念图离散程度较大，即概念与概念之间没有形成较好的关系网络。其中一位教师将全部概念划分为两条主线，具体如图1所示，其中涉及的“金属及其化合物，非金属及其化合物”与“物质的量”、“实验”等概念之间并没有形成良好的关联互动。由此可以推测，在这位教师的“观念生态”中，“物质的量”、“实验”等内容属于基础知识，这类知识需要在教学的初始阶段教授给学生，而在研究具体物质性质、反应规律时，可以脱离这类知识。

还有三位教师按照各章节的具体内容，分别绘制了多个“微型”概念图，即将每一章节的内容绘制成图，图与图之间没有任何联系。教材中的内容虽然以章节的形式予以呈现，但概念与概念之间存在着内部关联。以必修1为例，“化学实验基本方法”与“化学计量在实验中的应用”两节内容，分别从定性和定量的角度，探讨物质及其相互反应。因此，在学习“离子反应”、“氧化还原反应”以及“元素及其化合物”内容时，应当分别从定量和定性的角度进行探讨。通过调查不难发现，教师“观念生态”的发展情况并不乐观。

2.3 教师的观念生态中存有错念

调查结果表明，教师的观念生态中存在明显的错念。如图2所示，通过分析不难发现，这位教师对于离子反应这一概念存有误解。离子反应即有离子参加的反应，而浊液和胶体的分散质不属于离子，因此，离子反应发生的条件应当是溶液中，且必须要有离子参加反应。而该教师将溶液仅仅考虑为有水的环境，忽略了对具体分散质的思考。

教师的概念体系中存有“错念”，一定程度上与教师恪守的知识观有关。如果教师将定义、概念、理论等内容视为既定不变的内容，即将知识视为“绝对真理”，那么教学过程多半以“压迫性”的讲授为主，“仔细分析一下校内或校外任何层次的师生关系，我们就会发现，这种关系的基本特征就是讲解”[12]。如此一来，教师不会引导学生对“为什么学习某个概念”、“某个概念的出现对于知识的建构有什么作用”、“某个概念能够解决哪类实际问题”等问题进行思考。同时，这类教师也不会对概念产生任何质疑，他们坚信只要将教材中的概念传递给学生，并教会学生如何答对相应问题即可。如此一来，教师永远不会意识到（甚至没有必要意识到）自己对于某些概念存有误解。

3 基于调查结果对构建概念图的启示

3.1 合理绘制概念图，增强对概念意义与价值的反思

概念图的一项重要功能即辅助绘图者反思概念产生的意义与价值。在传统教学中，教师只需要清晰地讲解概念的具体内容，并举出实例加以应用即可。但对于“为什么学习某一概念”，“某些概念与其他知识之间是何种关系”等问题，教师往往缺乏足够的反思。以“电解质”概念为例，“电解质”既是高中化学的重点，同时也是教学难点之一。学生在学习“电解质”概念过程中遇到的困难，主要在于学生不能理解“为什么要学习这一概念”。换言之，学生不理解“电解质”概念的引入能够解决哪些问题。通过绘制概念图能够准确地观察到，“电解质”位于“电离”概念之下，“电离”位于“离子反应”概念之下。调整其逻辑顺序不难发现，如果发生离子反应，必然涉及物质的电离，哪些物质能够发生电离或具备发生电离的潜质呢？如果想解决这一问题，则需要“电解质”概念的引入。因此，电解质不是凭空产生的概念，而是对有可能发生离子反应的物质进行的系统分类，是为离子反应的发生创造条件。通过绘制概念图，能够引导绘制者对某一概念追根溯源，回溯其产生的必然性与价值性，准确理解概念对于知识建构的意义与价值。

3.2 在教学过程中合理使用概念图，增强学生对概念关联性的理解

通过访谈笔者了解到，多数教师和学生认为必修1中涉及的概念难度较大，知识点散落，难以把握概念之间的内在联系。调查结果表明，教师缺乏使用概念图（或其他工具）检验自身观念生态发展情况的意识。绘制概念图的过程实际上是绘图者对概念间关联性进行反思的过程。绘图者通过联接线以及关联词语的合理使用，准确、恰适地表达概念之间的相互关系。以必修1为例，“实验的基本方法”和“化学计量在实验中的应用”两节内容，实际上分别从定性和定量的角度，对物质及其反应进行研究。物质可以分为“纯净物”和“混合物”，两者包括“金属及其化合物”、“非金属及其化合物”、“胶体”等。因此，在学习具体物质时，教师应当有意识地引导学生以定性和定量的双重角度进行思考，即将“实验的基本方法”和“化学计量在实验中的应用”涉及的知识内容，合理地应用到具体物质的学习中。教师对于概念间关联性的理解直接影响学生知识建构的效果。拥有良好的概念体系的教师在教学过程中会不断回顾、应用、反思之前涉及的知识内容，将概念视为联系密切的网络，而不是相互孤立的散点。进而能够准确把握学情，以学生已经掌握的知识作为建构知识的基础，促进学生知识的可持续发展。

3.3 合理使用概念图，检验自身概念体系的发展情况

在绘制概念图的过程中，关联词语的使用最能够体现绘图者对于概念的理解程度。关联词语是绘图者根据自身对于概念的理解选择的联接词，它能够更加丰富、准确地表达概念之间的相互关系。调查结果表明，教师在使用关联词语的过程中会暴露教师概念体系中存在的错念，而传统的“树状图”或“交叉图”仅能够从单一维度，表示概念之间的类属关系或交互关系。因此，恰适的关联词语的使用能够增强概念间的互动性。以“离子反应”与“氧化还原反应”两个概念为例，本文将两者视为在不同视域下对化学反应进行的分类，因此，关联词语分别使用“从离子角度分为”和“从电子角度分为”。这种分类方式的优势在于，以微粒角度审视化学反应，能够与之前所学的四种基本反应类型联系起来。四种基本反应类型，以分子、原子的角度对化学反应进行分类，突出反应物与生成物的特征（如物质类型、数量关系等）。而“离子反应”与“氧化还原反应”分别从离子和电子的角度对化学反应进行分类。分析可知，仅仅使用类属关系表达“离子反应”与“氧化还原反应”，对于化学反应的关系不足以表示出化学反应之间复杂、多维的关系，而关联词语的使用能够有效地解决这一问题。endprint

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