概念圖在工科大學物理教學中的應用

謝亮 張進治 鐵小勻 安艷偉

【摘要】概念圖以圖解的方式描述了多個概念知識之間的關系，對于知識的整合、概念的理解具有重要作用，是一種有效的學習工具。本文從四個方面介紹了概念圖在工科大學物理教學中的應用，前認知的判定、知識的整合、高級思維的培養、備考知識的整理。根據分析，概念圖是物理學習中一個很好的工具，值得推廣。

【關鍵詞】概念圖 ?大學物理 ?知識整合

【課題項目】本論文為北方工業大學2015年度教育教學改革課題成果。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）08-0130-01

1.概念圖的概述

概念圖是以圖解的方式，直觀地、結構化地描述兩個或者多個概念之間關系的一種圖。這里所謂的關系，包括概念之間可能有的學科邏輯關系、心理層級關系或者它們之間的某些意義聯系。

概念圖研究源于早起認知心理學的研究，最早提出時在20世紀60年代，由美國康奈爾大學Novak教授等人提出的。當時人們對于兒童能否理解諸如能量、細胞和進化等抽象概念時，產生了爭論。Novak教授等人認為這取決于兒童在學校教學中獲得的相關概念的質量和數量，而且他們通過實驗證實一些低年級兒童可以獨立畫出概念圖，并解釋所畫圖的含義。Novak教授等人首次提出概念圖的概念并運用于教學，取得了較好的效果。自此以后， 在西方國家概念圖已被廣泛用作教與學的有效工具[1]。概念圖是由概念、概念間的連線及連接語、概念的例子組成的一個知識結構網絡， 反映了學生頭腦中已經形成的認知結構， 體現了學生對某一領域知識的理解。更具體地說， 概念圖包括六個部分：概念、分支、水平層次、同一分支下概念間的連接線和連接語、不同分支下概念間的連接線和連接語、例子。

2.概念圖在大學物理教學中的應用

2.1前認知的判定

學生在開始學習某個物理知識之前，對所研究的物理現象已形成了一定的理解和認識。這些理解和認識是學生通過日常生活的觀察和學習積累而獲得的，這就是前認知。前認知是經驗性的，是在觀察和思考的基礎上自然形成的，沒有經過嚴密的科學分析與實驗驗證，是膚淺的、缺乏科學根據的，因而往往是片面的、錯誤的，與科學認知不盡一致，甚至是相悖的。前認知一經形成，根深蒂固，很難改變。它對建立真正的物理科學認知有一定的沖突和影響。例如，根據中學的知識可知，一個速度大小不變的物體，其加速度應該為零。但由于速度是個矢量，其方向發生變化，同樣可以產生加速度，而且稱之為法向加速度。為了克服這種錯誤的認識，教師需要在教學中引入認知沖突，揭示新知識與原認知之間的矛盾，從而揭示前認知的片面性，局限性。概念圖技術可以幫助教師有效揭示學生的前認知的錯誤[2]。

2.2促進知識的整合

圖1 力學部分概念圖

已有學者研究發現，畫概念圖有利于新舊知識的整合，有利于促進學生進行有意義的學習。通過畫出概念圖可以使得學生聯想某一概念的上位概念、下位概念及組合關系的概念，找到某概念和其他概念間相似或者相同點，將整個的知識體系構建成為一個完整的框架[3]。例如，學習完成力學部分時，教師輔導學生繪制出概念圖2。根據該概念圖的框架，學生可以將力學部分進行很好的整合。對于知識的理解及掌握有重要的作用。在繪制概念圖的過程中，教師可以發現學生對于該部分內容掌握的情況，對于后期的教學工作具有重要意義。

2.3高級思維的培養

學生要想繪制出某部分知識的概念圖，要求學生對該部分內容必須非常熟練。必須清楚地知道哪些概念是已有概念、哪些概念之間是有聯系的。概念之間關聯到什么程度，哪些概念之間有相似的地方，這要求學生具有發散思維的能力，屬于高級思維。知識只有通過學習者自己的深入理解才能成為具有構建性的、靈活性的、個人化的高級知識。繪制概念圖實際上就包括資料整理，知識的整合，形成關于某主題的已有知識圖。可見，繪制概念圖實際上為培養學生的高級思維提供了一個很好的方式。例如，學生在教師的幫助下繪制的電磁場概念圖，如圖2所示。繪制這部分概念時，必須對電場和磁場的內容很熟悉，而且要聯想電場和磁場的相似點和不同點，有助于學生發散思維的培養。

2.4備考知識的整理

現代大學生對于物理知識的學習，缺乏系統性，掌握不夠扎實。平時也不注意總結，等到期末考試時，很是著急。教師要采取有效的方法使得學生理解并掌握這些知識，讓學生以理解的方式復習知識，幫助學生構建完整的知識框架，使學生的知識系統化，結構化。學生通過建立概念圖可以使得零散的知識結構化、系統化、條理化，有助于學生記憶并掌握這些基本的知識點。如果學生在考試備考時，能夠順利畫出圖1和2的概念圖，學生就可以掌握基本的知識點，而且比較系統。

3.總結

概念圖作為一種非常好的教學工具，對于知識的整合、概念的理解具有重要作用。工科大學物理作為一門基礎學科，是學生務必要學好的課程，概念圖可以為工科大學生學習工科大學物理，提供一個很好的幫助，值得進一步的推廣。

參考文獻：

[1]Novak J D， Gowin D B. Learning How to Learn .Cambridge， London ： Cambridge University Press.1984. 1-56

[2]王立君.概念圖-物理教學的有效工具[J].物理教育，2004，（8） 614-618

[3]羅盛章， 陳彥忠.概念圖在物理教學中的應用[J]. 牡丹江教育學院學報，2005（3）70-71

作者簡介：

謝亮（1984-），男，山東淄博人，北方工業大學理學院講師，博士學位，主要從事大學物理教學及磁性功能材料等方面的研究工作。