兩種概念圖在高職實用化學教學中的應用

概念圖是美國的教育心理學家諾瓦克(Joseph D.Novak)根據意義學習理論提出的。是表示知識結構關系的圖示,也是一種用來幫助學習者建立結構化知識的教學工具。

實用化學是一門系統科學,由宏觀、微觀、符號和化學計算四個子系統構成,這些子系統相互聯系,交織成化學知識的無形網絡(知識結構)。學生學習的困難恰恰在于頭腦中的化學知識是彼此孤立的、零散的,知識間缺乏有機聯系,不能形成較完整的知識網絡結構,因而也無法形成合理的認知結構。概念圖能夠在很大程度上幫助學生構建理解化學概念和現象的整體性知識框架,建構豐富、完備的化學知識網絡。本文試結合教學實際對此作些探討。

概念圖

(一)概念圖簡述

概念圖是一種用節點代表概念、連線表示概念間關系的圖示法,通常是將有關某一主題不同級別的概念或命題置于方框或圓圈中,再以各種連線將相關的概念和命題連接,并在連線旁注明表示概念間關系的文字,形成關于該主題的概念或命題網絡。如在“物質的微粒數N”和“物質的量n”兩個概念結點之間畫上一條連線,連線的箭頭指向“物質的量n”,線旁邊寫“÷NA”,如圖1所示:

(二)概念圖的理論基礎

概念圖的理論依據是現代認知心理學的學習觀和知識觀。

意義學習——知識網絡的建構過程心理學家奧蘇貝爾認為,只有將新知識與已有知識聯系在一起,即將新知識結合到認知結構中時,學習才是有意義的。換句話說,學習實際上就是學習者在頭腦中主動建構自己的知識網絡的過程,當學習者將新舊知識正確聯系在一起時,新知識即成為其已有知識網絡中的一個新的聯結點和知識生長點,從而整合到其認知結構中,儲存于長時記憶中。因此,只有意義學習才能有效促進學生認知策略的形成。

概念學習是學習中的關鍵因素現代哲學科學觀認為:“科學是綜合了研究方法論的不斷修正的精練的概念模型。”概念學習是科學學習中的關鍵因素。奧蘇貝爾的學習理論強調的就是對概念的學習。因此,其意義學習又可理解為:只有當學習者有意識地努力確定新知識中的關鍵概念,并且將其與自己頭腦中已有的其他概念聯系在一起,形成以命題相聯結的概念間廣泛聯系的知識組塊時,才會發生真正的學習,即完成了知識的建構。否則,僅有孤立概念的記憶存儲,知識就是機械的、無意義的,很快便會被遺忘。而概念圖正是人的認知結構的外觀,是大腦內部所建構的知識網絡結構的外顯圖示。因此,概念圖作為意義學習的有效工具有利于學習者建立起學科概念間的廣泛聯系,使學生學會學習,促進其陳述性知識向程序性知識轉化,提高教學效果。

(三)概念圖組成

概念圖是呈現概念之間相互聯系的一種簡明便利的圖式,包括節點、連線、命題和層級四個基本要素。

節點(概念),表示感知到的同類事物的屬性,用專有名詞或符號標記;

連線,表示不同知識領域概念之間的相互關系,可以是單向、雙向的;

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;

層級,是概念的展現方式,可有兩層含義:一是指同一層次中的層級結構,即同一知識領域中的概念依其概括性水平不同而分層排布,二是不同的層面的層級結構,即不同知識領域的概念可就某一概念實現超鏈接。

概念圖就是這樣一種以科學命題的形式顯示概念之間的意義聯系,并用具體事例加以說明,從而把所有的基本概念有機地聯系起來的空間網絡結構圖。

概念圖在實用化學教學中的應用

概念圖在實用化學教學中有兩大應用模式:L模式和T模式。

(一)L模式——作為學生自主學習的一種方法

概念圖是學習的工具概念圖是學生自主學習的腳手架,通過繪制概念圖,最終可形成一個正確的概念基點,學生從中能構造出更豐富的意義。研究發現,學習中使用概念圖的學生,在較長一段時間以后,其知識的保持超過不用概念圖進行學習的學生,并且他們的知識面也更寬,解決問題的能力更強。因而在課堂中,教師應引導學生在自主學習中通過自覺使用概念圖來理解教材中的概念。

案例:用概念圖來學習“化學鍵”開始時,教師需要引導學生通過制作概念圖來進行自主學習,等學生掌握方法后,就可以讓學生自己來完成整個過程。制作概念圖的步驟如下:

1.選定制作領域。制作概念圖時,先選取試圖掌握的教材的某一單元或章節、或某個實驗活動為制作概念圖的知識領域。這一步一般由教師來完成。剛開始訓練學生制作概念圖時,可選擇較小范圍的知識領域,以降低難度。如在引導學生學習關于化學鍵知識時,以五年制高職《實用化學》教材為例,作為制作概念圖的知識領域。

2.呈現關鍵概念。首先讓學生閱讀選定內容,然后,從中挑選出關鍵概念和與之相關聯的其他概念,并把這些概念一一列出。針對本內容,學生選出的概念圖如圖2所示:

3.確定概念的層次結構。針對學習討論的核心問題,依概括性水平不同而對概念進行排序。一般把概括性最強、最一般的概念置于頂層,依次向下,概括性較小的概念位于較低的層次,最具體的概念位于底層,從而形成概念的層次結構。如這部分內容的核心概念是“化學鍵”,因而將其放在第一層;接下來的“離子鍵”、“共價鍵”和“金屬鍵”是“化學鍵”的三個子類,比“化學鍵”這個概念要具體,因而放在第二層;以此類推,最后確定層次結構的結果如圖3所示:：

4.尋找關聯,連接概念。將概念連接起來是畫概念圖最重要的一部分,常用于描述關系的連接詞有“由……組成”、“包括”、“取決于”、“受……影響”、“分為”等等,有時也可以通過一定的運算關系連接。這一步,可以先找相鄰的兩概念之間的關系,然后再找出概念之間的橫向聯系。在以上幾個概念中,“化學鍵”可分為“離子鍵”、“共價鍵”和“金屬鍵”,因而將它們連接起來,以此類推。最后形成如圖4所示:

5.增刪概念,修改完善。 在學生制作出的概念圖基礎上,教師通過提示引導逐步完善。如學生制作好上圖后,教師請學生思考“能不能舉出極性鍵的例子?”這樣可啟發學生思考關于“H-C1”、“H-H”鍵的類型。也可以通過極性鍵與非極性鍵構成分子的特點引出極性分子與非極性分子……總之,要隨時調整與充實概念圖,以不斷完善和重建學生的認知結構,從而使概念圖成為促進學生意義建構的有力工具。

通過上面的過程,學生對“化學鍵”有了清晰的認識,促進了學生的意義學習和創造性學習,提高了學生的自學能力、思維能力和自我反思能力。

(二)T模式——作為教師的一種教學策略

概念圖——作為基本概念教學的一種策略實用化學課中存在著許多概念,如何使學生正確理解這些概念非常重要。傳統的概念講解主要采用層層分析、揭示聯系的方法,圍繞概念做簡單的重復,不易于學生的理解。如果教師采用概念圖,就可以用直觀的圖形來展現概念及其相互間的關系,有利于學生對概念的理解與掌握。例如,學生在剛開始學習氧化-還原反應時,由于對氧化劑和還原劑的概念沒有很好地理解,因而經常會將氧化劑當還原劑,或將還原劑當氧化劑。如果在教學中運用下面有關氧化-還原反應的概念圖(見圖5)來講解它們之間的關系,就可以使學生清楚地認識到氧化劑與還原劑的區別,同時也可以掌握氧化產物與還原產物的區別及判斷方法。這樣運用概念圖講授這個知識點,可以收到很好的教學效果,從而使學生應用時少犯錯誤。

概念圖——作為復習課教學的一種策略將概念圖用于復習是從新的視角對所學知識進行系統梳理、深化拓寬及靈活應用的教學過程,它以促進知識遷移、能力發展的培養為最終目的。復習的最高境界就是利用最少的時間,呈現最大的信息量、培養最強的應用能力和科學探究能力。如在學完烴和烴的衍生物這兩節內容后,學生會感覺到有機物種類繁多,性質各異,從總體上很難把握。但是,如果及時幫助學生挖掘出各類物質之間的密切聯系,再根據彼此之間的聯系建立知識主線,然后在此基礎上展開,建立概念圖(如圖6所示),那么,整個有機化學的主要內容就被提煉了出來,學生頓時就會感覺到思路清晰明了。

概念圖用于實用化學課堂教學的意義

將概念圖用于課堂的學生自主學習中,能改變學生的認知方式,激勵學生主動建構概念,促進學生進行有意義學習。概念圖作為培養學生創造性思維的手段,為學生提供了建構科學知識的一種有效途徑。概念圖的運用很重視學生自己觀點的產生,重點在于不斷形成、調整、改變擴大學生的知識結構,幫助學生更好地加工新的信息,因而還有助于培養和鍛煉學生的信息加工能力。將概念圖用于實用化學課堂的教學中,能形象、直觀地展現概念間的內在關系,幫助學生在正確理解的基礎上建構起所學知識的具體意義,幫助學生組織、建構和整合信息。

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作者簡介:

張小麗(1977—),女,山西長治人,碩士,昆山第一職業高級中學一級教師,研究方向為化學和化工專業課教學。