化學教師構建概念圖的分析與啟示——以必修1為例

張霄+姚夢娟+吳晗清

摘要：通過分析五位教師繪制的概念圖發現，教師基本不具備概念圖（或其他工具）檢驗自身觀念生態發展水平的意識；教師對化學概念缺乏系統性把握；教師的觀念生態中存有錯念。形成以下啟示：合理使用概念圖，反思概念間的關聯性；斟酌關聯詞語的應用，增強概念間的互動性；通過修正繪制的概念題，反思概念的意義與價值。

關鍵詞：化學教師；概念圖；高中化學；訪談研究

文章編號：1005–6629（2016）7–0031–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

概念是典型的科學術語之一，“一般來說，我們用概念來意指的正是一組操作；概念是與之相對應的一組操作的同義詞……在科學研究中，概念的形成與理論的形成是并肩前進的”[1]。在化學教學中，如何能夠使學生全面、準確地理解概念及其相互關聯，向來是教學的難點。有研究表明，在教學過程中，合理使用概念圖能夠有效促進學習者形成良好的概念體系，即個體擁有的所有概念及其相互關聯的總和[2]。本文以必修1中的概念為例，請教師繪制概念圖。在調查研究的基礎上得出教學啟示，以期為完善化學教學帶來教益。

1 概念圖簡述

概念圖是一種能夠輔助學生進行有意義學習的工具。奧蘇貝爾的“有意義學習”理論指出，對人們的學習影響最大的內容是學習者已經掌握的知識[3]。基于這一理論，1984年，諾瓦克和葛文發明“概念圖”（concept maps），諾瓦克和葛文認為概念是個體經驗的簡略壓縮，是溝通抽象理論與現實世界的紐帶，基于此，他們將概念圖界定為“一種用來聯接概念意義的可視路徑圖”[4]。這一定義清晰明確地指出概念圖的特征，將概念可視化。但它未指出概念圖包含哪些元素以及如何完成“概念可視化”這一過程。

在隨后的研究中，概念圖的定義不斷得以豐富和完善。有學者將概念圖定義為，“由概念組成，用聯接線將每個概念進行聯接的立體表示法。概念即表示事件、目標，甚至情感的詞語或觀點。聯接線代表概念間的相互聯系性，即多個概念根據其之間的邏輯關聯性聯接在一起”[5]。這一定義明確指出概念圖涉及的具體元素：概念與聯接線。還有學者基于建構主義學習理論，將概念圖的定義進一步完善為，“一種能夠提升學生對概念理解的教學策略，即利用方塊或圓圈表示概念，用聯接線表示概念間的彼此關聯，用關聯詞表示概念間的邏輯關系”[6]。這一定義將關聯詞納入其中，進一步豐富了概念圖的內涵。我國有學者根據概念圖的不同類型，將其分為：狹義概念圖、廣義概念圖、層次概念圖[7]。綜合學者們的觀點，本文將概念圖界定為：由概念、聯接線、關聯詞組成的輔助學生進行有意義學習的工具。其中概念是概念圖的核心內容，聯接線代表概念間的相互關聯，關聯詞旨在解釋說明概念間的邏輯關聯。繪制概念圖首先要對核心概念進行歸納與梳理，在一定范圍內，遴選最能夠體現知識體系的核心概念，并使用聯接線將這些概念按照一定的邏輯順序予以聯接，最后在聯接線上使用關聯詞表示概念與概念之間的關系。這一過程充分體現了繪圖者的創造性以及對概念的理解程度。

有研究表明，使用概念圖能夠有效提升學生的學習效果[8]。概念圖作為一項能夠促進學生有效學習的工具，優勢主要在以下兩個方面。一方面，概念圖能夠促進個體間概念的交流。概念在某種程度上具有個體性，個體持有的知識、經驗、期待等都會影響概念的形成與發展。“通過概念圖個體能夠與他人分享自己對概念的理解。然而，需要指出的是，交流不代表贊同，而是理解概念在其他人概念體系中的位置。概念圖使得分享理解變得輕松，減少了個體間的誤解”[9]。通過繪制概念圖，能夠清晰地呈現概念在個體概念體系中的地位和相互關系。以概念圖為載體，個體與個體之間能夠輕松交流對概念的理解，進而修正自身的概念體系。另一方面，概念圖能夠促進個體對概念的系統思考（System thinking）。“系統思考即理解概念的多元層次結構，以及它們之間動態的、非線性的關系”[10]。在構思概念圖的過程中，個體首先要對核心概念進行甄別，進而考慮概念間的相互關系，最終繪制成圖。這一過程能夠使原本模糊、抽象、緘默的概念可視化。

“化學教學是一件非常具有挑戰性的工作，因為化學概念既抽象又復雜。概念圖通過聯接詞和使用命題將抽象、復雜的概念聯接在一起。無論是在教室還是在實驗室，概念圖能夠引導學生加深對概念的理解”[11]。化學概念雖然抽象，但與經驗世界有著密切的關系，因此，如何合理呈現概念，溝通抽象的理論世界與實在的經驗世界是值得教師思考的問題。教師若想輔助學生形成良好的概念體系，首先要明確化學學科涉及的核心概念以及概念間的相互關聯。在教學過程中，以核心概念為基礎，由易到難、由具體到抽象地呈現概念，使學生自主建構合理的概念體系。

2 化學教師對概念圖使用情況的調查結果與反思——以必修1為例

研究過程包括兩方面內容，要求教師繪制必修1教材的概念圖和教師訪談。選取五位高一年級化學教師作為研究對象，為教師呈現必修1中出現的重要概念，要求他們按照自身對概念的理解，繪制概念圖。并訪談教師“在日常教學中，您是否會用概念圖反思自身概念體系的發展情況”、“您是否使用概念圖作為教學工具，促進學生形成良好的概念體系”、“您通常引導學生使用哪種方式對知識點進行總結”、“您認為必修1中涉及的知識內容是否困難，原因何在”等。通過分析五位高一年級教師繪制的概念圖發現，教師概念體系的發展水平并不樂觀。首先教師缺乏使用概念圖（或其他工具）檢驗自身觀念生態發展情況的意識，其次教師對概念之間的關系線索缺乏內在聯系，最后教師的觀念生態中存有明顯的錯念。

2.1 教師缺乏使用概念圖（或其他工具）反思自身觀念生態發展情況的意識

通過訪談五位教師，筆者發現，五位教師均極少使用概念圖（或其他工具）反思自身觀念生態的發展情況。實際上，概念圖的使用對于教師的備課和學生的學習效果均有著良好的促進作用。通過觀察和訪談筆者了解到，與概念圖稍有類似的是教師在每堂課后為學生呈現的課堂小結。教師習慣于在一堂課結束前的3～5分鐘內向學生展示課堂小結，似乎只有完成小結，整堂課才算真正結束。實際上，在大多數情況下，課堂小結只是教師“一廂情愿”的行為。一方面，將碎片化的知識置于一張幻燈片內，削弱了知識之間原本具有的關聯性與邏輯性，無疑平添了學生的學習負擔。另一方面，就學生的角度而言，如果學生能夠很好地理解教師教授的內容，那么學生完全可以自主生成良好的概念體系。課堂小結不但不能輔助教師形成良好的觀念生態，對于促進學生知識的理解也是收效甚微。因此，教師應當盡可能使用概念圖，對自身觀念生態的發展情況作出診斷性評價。endprint

2.2 教師對化學概念缺乏系統性把握

分析五位教師所繪概念圖不難看出，邏輯線索不清是存在的主要問題。在五位受訪教師中，有四位教師繪制的概念圖離散程度較大，即概念與概念之間沒有形成較好的關系網絡。其中一位教師將全部概念劃分為兩條主線，具體如圖1所示，其中涉及的“金屬及其化合物，非金屬及其化合物”與“物質的量”、“實驗”等概念之間并沒有形成良好的關聯互動。由此可以推測，在這位教師的“觀念生態”中，“物質的量”、“實驗”等內容屬于基礎知識，這類知識需要在教學的初始階段教授給學生，而在研究具體物質性質、反應規律時，可以脫離這類知識。

還有三位教師按照各章節的具體內容，分別繪制了多個“微型”概念圖，即將每一章節的內容繪制成圖，圖與圖之間沒有任何聯系。教材中的內容雖然以章節的形式予以呈現，但概念與概念之間存在著內部關聯。以必修1為例，“化學實驗基本方法”與“化學計量在實驗中的應用”兩節內容，分別從定性和定量的角度，探討物質及其相互反應。因此，在學習“離子反應”、“氧化還原反應”以及“元素及其化合物”內容時，應當分別從定量和定性的角度進行探討。通過調查不難發現，教師“觀念生態”的發展情況并不樂觀。

2.3 教師的觀念生態中存有錯念

調查結果表明，教師的觀念生態中存在明顯的錯念。如圖2所示，通過分析不難發現，這位教師對于離子反應這一概念存有誤解。離子反應即有離子參加的反應，而濁液和膠體的分散質不屬于離子，因此，離子反應發生的條件應當是溶液中，且必須要有離子參加反應。而該教師將溶液僅僅考慮為有水的環境，忽略了對具體分散質的思考。

教師的概念體系中存有“錯念”，一定程度上與教師恪守的知識觀有關。如果教師將定義、概念、理論等內容視為既定不變的內容，即將知識視為“絕對真理”，那么教學過程多半以“壓迫性”的講授為主，“仔細分析一下校內或校外任何層次的師生關系，我們就會發現，這種關系的基本特征就是講解”[12]。如此一來，教師不會引導學生對“為什么學習某個概念”、“某個概念的出現對于知識的建構有什么作用”、“某個概念能夠解決哪類實際問題”等問題進行思考。同時，這類教師也不會對概念產生任何質疑，他們堅信只要將教材中的概念傳遞給學生，并教會學生如何答對相應問題即可。如此一來，教師永遠不會意識到（甚至沒有必要意識到）自己對于某些概念存有誤解。

3 基于調查結果對構建概念圖的啟示

3.1 合理繪制概念圖，增強對概念意義與價值的反思

概念圖的一項重要功能即輔助繪圖者反思概念產生的意義與價值。在傳統教學中，教師只需要清晰地講解概念的具體內容，并舉出實例加以應用即可。但對于“為什么學習某一概念”，“某些概念與其他知識之間是何種關系”等問題，教師往往缺乏足夠的反思。以“電解質”概念為例，“電解質”既是高中化學的重點，同時也是教學難點之一。學生在學習“電解質”概念過程中遇到的困難，主要在于學生不能理解“為什么要學習這一概念”。換言之，學生不理解“電解質”概念的引入能夠解決哪些問題。通過繪制概念圖能夠準確地觀察到，“電解質”位于“電離”概念之下，“電離”位于“離子反應”概念之下。調整其邏輯順序不難發現，如果發生離子反應，必然涉及物質的電離，哪些物質能夠發生電離或具備發生電離的潛質呢？如果想解決這一問題，則需要“電解質”概念的引入。因此，電解質不是憑空產生的概念，而是對有可能發生離子反應的物質進行的系統分類，是為離子反應的發生創造條件。通過繪制概念圖，能夠引導繪制者對某一概念追根溯源，回溯其產生的必然性與價值性，準確理解概念對于知識建構的意義與價值。

3.2 在教學過程中合理使用概念圖，增強學生對概念關聯性的理解

通過訪談筆者了解到，多數教師和學生認為必修1中涉及的概念難度較大，知識點散落，難以把握概念之間的內在聯系。調查結果表明，教師缺乏使用概念圖（或其他工具）檢驗自身觀念生態發展情況的意識。繪制概念圖的過程實際上是繪圖者對概念間關聯性進行反思的過程。繪圖者通過聯接線以及關聯詞語的合理使用，準確、恰適地表達概念之間的相互關系。以必修1為例，“實驗的基本方法”和“化學計量在實驗中的應用”兩節內容，實際上分別從定性和定量的角度，對物質及其反應進行研究。物質可以分為“純凈物”和“混合物”，兩者包括“金屬及其化合物”、“非金屬及其化合物”、“膠體”等。因此，在學習具體物質時，教師應當有意識地引導學生以定性和定量的雙重角度進行思考，即將“實驗的基本方法”和“化學計量在實驗中的應用”涉及的知識內容，合理地應用到具體物質的學習中。教師對于概念間關聯性的理解直接影響學生知識建構的效果。擁有良好的概念體系的教師在教學過程中會不斷回顧、應用、反思之前涉及的知識內容，將概念視為聯系密切的網絡，而不是相互孤立的散點。進而能夠準確把握學情，以學生已經掌握的知識作為建構知識的基礎，促進學生知識的可持續發展。

3.3 合理使用概念圖，檢驗自身概念體系的發展情況

在繪制概念圖的過程中，關聯詞語的使用最能夠體現繪圖者對于概念的理解程度。關聯詞語是繪圖者根據自身對于概念的理解選擇的聯接詞，它能夠更加豐富、準確地表達概念之間的相互關系。調查結果表明，教師在使用關聯詞語的過程中會暴露教師概念體系中存在的錯念，而傳統的“樹狀圖”或“交叉圖”僅能夠從單一維度，表示概念之間的類屬關系或交互關系。因此，恰適的關聯詞語的使用能夠增強概念間的互動性。以“離子反應”與“氧化還原反應”兩個概念為例，本文將兩者視為在不同視域下對化學反應進行的分類，因此，關聯詞語分別使用“從離子角度分為”和“從電子角度分為”。這種分類方式的優勢在于，以微粒角度審視化學反應，能夠與之前所學的四種基本反應類型聯系起來。四種基本反應類型，以分子、原子的角度對化學反應進行分類，突出反應物與生成物的特征（如物質類型、數量關系等）。而“離子反應”與“氧化還原反應”分別從離子和電子的角度對化學反應進行分類。分析可知，僅僅使用類屬關系表達“離子反應”與“氧化還原反應”，對于化學反應的關系不足以表示出化學反應之間復雜、多維的關系，而關聯詞語的使用能夠有效地解決這一問題。endprint

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