基于概念圖的移動學習探究——以生物課《染色體變異》為例

☆ 楊 雪 鄭 魏 梁俊亮

（吉林大學高等教育研究所，吉林長春 130012）

引言

近年來，隨著計算機技術、無線網絡技術和移動通信技術的迅速發展，信息技術環境下的學習方式發生了重大變革，移動學習作為一種全新的學習模式悄然而生，并逐漸成為教育技術領域的研究熱點，在世界范圍內備受關注，許多國家紛紛啟動不同研究內容的移動學習項目。與此同時，有關移動學習支持工具的研究也火熱地進行，如資源開發工具、場景設計工具、建模工具、檢索工具等，而本文旨在對概念圖作為教學工具在移動學習中的應用進行嘗試性研究。

一、移動學習概述

（一）移動學習的定義

移動學習作為一個新興的研究領域，鑒于對其認識和理解取向的不同，對移動學習的內涵難以界定，目前的定義都較為籠統，還沒有形成較為統一的共識。通過對已有概念的分析，筆者認為移動學習就是學習者利用便攜式移動通信設備通過無線移動通信網絡隨時隨地地獲取學習資源進行學習并能夠與教師進行交流互動的新型的學習方式。

（二）移動學習涉及要素及其特點

1.學習者

移動學習中的學習者不受特定時間、特定地點的限制，按照自己的意愿來支配時間，獲取資源，進行學習，提高學習效率，實現學習的個性化。

2.學習設備

移動學習設備是便攜的、可移動的，具有社會交互性、情景敏感性和連通性，比如：手機、掌上電腦（PDA）、筆記本電腦等。

3.學習內容

移動學習的內容設計要根據學習者和學習設備的特點進行，主要遵循以下三條原則：

微內容原則。便攜式移動設備的屏幕物理尺寸較小，學習者的學習時間分散，注意狀態是非連續的，這要求移動學習內容的設計要短小精悍以方便學習的隨時隨意發生。

關聯原則。在內容設計時，既要考慮到相對獨立性，又要考慮到內容背后的某種關系，使學習者在不斷學習的過程中逐漸形成一個連續的結構，保證整個學習過程的流暢。

簡化輸入原則。在大小有限的便攜式移動設備屏幕上，要輸入大量的文字是件很繁瑣的事，因此，在設計內容時要考慮到讓學習者盡量少輸入。

4.教師

移動學習的內容是通過便攜式移動設備呈現，由于設備屏幕尺寸的限制，要求教師在進行內容選擇設計時不必具備教科書、網絡課程的系統、完善的特點，只需像工具書或手冊那樣，羅列一些關鍵概念或元數據描述詞等簡單準確的內容，便于學生掌握。

5.網絡

基于移動通信技術和互聯網的移動通信網絡構成了移動學習的網絡環境，使移動學習的發生成為可能。

二、概念圖應用于移動學習的可行性

概念圖（concept map）最早是在20世紀60年代由美國康奈爾大學諾瓦克（Joseph D.Nocok）教授等人根據奧蘇貝爾的有意義學習理論和概念同化理論提出來的，它是用來組織和表征知識的工具[11]，利用節點代替概念，連線表示概念之間的意義關系，將不同概念之間的意義聯系通過連接詞以科學命題的形式顯示。

概念圖包括概念、命題、交叉連接和層級結構四個基本要素。概念是感知到的事物的規則屬性，通常用專有名詞或符號進行標記；命題是兩個概念之間通過某個連接詞而形成的意義關系[12]，是對事物現象、結構和規則的陳述，是真正的意義單元；交叉連接表示不同知識領域的概念之間的相互關系，常常能夠引發新的創造型見解；層級結構是概念的發展表現方式，一般情況下，最概括的概念置于概念圖的最上層，從屬概念在其下，用來充實概念的具體概念在圖的最下層,還可以為某概念通過超鏈接提供相關的參考資料。

“活到老學到老”，人的一生都在不斷地學習知識，其實知識就是一系列語句的集合，是概念以及概念之間的相互關系。知識的元素就是概念，我們在學習某領域的知識時，只要提取出關鍵概念和它們之間的關系就把這個領域的知識真正挖掘了出來。而要使學習者容易地、完全地獲取知識，就要以一種可視化的方式表征知識，讓學習者顯而易見地發掘概念之間的關系。概念圖可以將概念與概念之間的關系以一種圖示的方式形象直觀地表現出來，這種表征知識的形式有助于教師建立整合的、結構化的知識，進行有效的教學；有助于學生把握某個知識領域的全貌,理解已有觀念之間的聯系；有助于學習者將新觀念與其已有的知識聯系起來，將知識融會貫通，發展對知識體系的理解[13]。因此，在移動學習中可采用概念圖表征知識。此外，用概念圖表征知識只需寫幾個概念，畫幾條線就能充分表明知識內容，比密密麻麻的文字更清晰，滿足移動學習對學習者、學習設備和學習內容的要求，也為教師教學提供了方便。

三、概念圖在移動學習中的具體應用

移動學習作為一種新的學習模式，正處在進一步研究和發展的階段，應用模式多樣，縱觀這些移動學習設計模式，都缺不了工具的支持，工具在具體的學習過程中發揮作用，促進教師的教學和學習者的知識建構和思維發展。那么，如果在移動學習中使用概念圖工具進行教學，將會產生什么效果呢？對此，我們根據移動學習和概念圖的特點提出以下具體應用方法，供教師根據需要選用。

（一）概念圖作為效能工具

概念圖作為效能工具，能夠輔助教師進行教學設計，幫助教師提高教學效率。移動學習作為一種學習方式，如何對移動學習進行最有效的教學設計，將內容有組織、有結構地清晰地呈現，讓學生在短時間內熟悉新知識、接受新知識，成為移動學習內容設計的重點和難點。教師可以借助概念圖來歸納、整理教學思路，將頭腦中的教學內容、教學策略以可視化的形式展現出來，達到最佳的教學設計效果。

（二）概念圖作為內容呈現工具

概念圖作為內容呈現工具，能夠將繁瑣的內容以概念的形式簡單、明了、清晰地傳遞給學習者。傳統的課程學習都是將教學內容羅列條款，但這種教學內容呈現方式對于使用屏幕較小的便攜設備的移動學習而言實在是難以實現，根據移動學習要求的微內容原則，應該將教學內容以短小精悍的方式呈現，概念圖則可以滿足教師將教學內容以概念為單元逐一呈現給學習者。這種方式不僅能形象呈現內容，而且能讓學生非常直觀地發現知識內容之間的關系，保證了下次繼續學習時知識的完整性。

（三）概念圖作為知識關聯工具

概念圖作為知識關聯工具，能夠將學習者所學的知識系統化，實現知識的整體記憶，同時也促進學習者思維的發展。移動學習內容的涉及面很廣，當我們學習一個知識點的時候，會很容易記住，但是在解決問題時往往無所適從，這是因為我們習得的都是孤立的概念，沒有進行知識關聯，沒有形成系統的知識結構，只有保證知識的關聯性，才能在運用時游刃有余。概念圖在這方面的作用很明顯，只需在移動設備上屏幕上輸寫幾個關鍵概念就能夠清晰地表示它們之間的聯系，加深對知識的理解，形成系統的知識結構，實現移動課程設計的關聯性。

（四）概念圖作為交流工具

概念圖作為交流工具，支持學習者與他人共享學習成果，建立學習共同體。學習者在學習過程中可以將自己根據學習內容繪制的概念圖上傳給相關的教學服務器，這些概念圖是學習者的學習成果，反映了學習者對某些問題的思路、觀點，同時，學習者還可以從服務器下載其他同學繪制的概念圖，并與自己的概念圖進行比較，實現成果共享，達到交流的目的。

（五）概念圖作為評價工具

概念圖作為評價工具，能夠為已學習的概念提供結構化的強化訓練與練習；能夠支持學習者清晰地解釋和表達所知，幫助他們反思自己的學習結果和過程。便攜式移動設備的屏幕一般較小，教師在評價時要求學生從屏幕輸入太多的文字很費力，如果只在屏幕上寫幾個概念，就能達到目的，那么，概念圖絕對是最佳選擇，節省教學評價的時間。

四、概念圖應用于移動學習的實例

為了檢驗概念圖在移動學習中的功效和具體實施步驟，我們以高中生物課《染色體變異》一節的教學內容為例，靈活、充分地利用概念圖工具，圍繞讓學生掌握染色體變異的種類以及單倍體、二倍體和多倍體概念這一教學目標設計了一次課。

（一）課前準備

(1)教師進行教學設計。教師在熟悉教學內容的時候，提煉出本節課的重要概念，確定要使用的教學策略，然后用連線和箭頭把這些概念和具體的教學方法連接起來，形成教學設計的概念圖（如圖1所示），以提高教學設計的效率。

圖1 《染色體變異》的教學設計概念圖

(2)教會學生繪制概念圖。學生學會繪制概念圖是保證教學目標順利實現的前提，因此，在學習新課之前，要向學生介紹概念圖的特征和繪制方法。根據移動學習的固有特點，這一過程可以被錄制成視頻文件，作為第一個學習內容傳遞給學生。

（二）教學過程

(1)第一階段：用概念圖導入課程，呈現教學內容。為激發學生的學習興趣，可以展示幾張有關染色體和染色體變異的圖片，并通過概念圖直觀地表示它們之間的關系。接下來呈現本節課的基本知識點（如圖2所示），在此概念圖中，學生只需點擊相關的概念就可以進行與該概念相關的詳細內容的學習（如圖3所示）。

圖2 《染色體變異》內容呈現概念圖

圖3 “單倍體”詳細內容

(2)第二階段：用概念圖進行知識關聯，培養學生的發散思維能力。學生學習染色體變異的相關內容，在學習過程中聯想回顧先前習得的與染色體相關的概念，利用概念圖將這些概念進行關聯，形成系統化的知識體系（如圖4所示）。

圖4 染色體知識關聯概念圖

(3)第三階段：用概念圖進行交流，共享學習成果。學生在學習過程中繪制完染色體知識關聯概念圖，然后把它上傳到教學服務器，同時可以看到其他同學繪制的概念圖，通過比較圖與圖之間的不同進行反思、交流，實現學習成果共享。

(4)第四階段：用概念圖進行教學評價。為了檢查學生掌握內容的情況，教師在染色體內容呈現概念圖中漏出幾個空格，讓學生進行填充，依據學生的完成情況判斷學生學習的效果（如圖5所示）。

圖5 教學評價概念圖

（三）教學反思

整個教學過程，概念圖作為教學工具貫穿始終。一方面，教師應用概念圖進行教學設計、呈現教學內容，與呈現密密麻麻的、繁瑣的文字相比，更符合移動設備的特點及對教學內容的特殊要求，提高了教師備課的效率。另一方面，學生在學習時，可以通過概念圖進行知識關聯，進行發散性思維訓練，不僅有利于記憶掌握所學習的新知識，還能對以前的知識進行復習鞏固。

五、結束語

隨著3G技術和云計算技術的逐漸成熟，移動學習在不久的將來必會成為一種主流學習模式。但是移動學習中存在很多棘手問題尚待解決，相信把作為知識表征工具的概念圖引入移動學習領域會產生意想不到的效果，本文僅是拋磚引玉，希望大家能夠深入地進行移動學習和概念圖的研究，為移動學習的輝煌做好充分的準備。

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