概念圖及其軟體簡介

中國信息技術教育 2009/ 02編輯郵箱：xdjy2008@188.com【摘 要】本文在簡要介紹概念圖相關知識背景的基礎上，結合一線教學實例，論述了概念圖及其軟體平台 Inspiration 在教學中的應用方式與積極影響。【關鍵詞】概念圖；Inspiration；教學●概念圖及其軟體簡介概念圖是一種用節點代表概念、連線表示概念間相互關係的圖示方法，是上世紀 60 年代美國康奈兒大學諾瓦克（Joseph D．Novak）教授等人，根據奧蘇貝爾（David P．Ausubel）學習理論提出的一種教學工具和思維工具 [1] 。圖 1 就是基於這一理論繪製的概念圖。它以圖示的形式，清晰地呈現出了初中物理教材中與「能」這一主概念相關的各級子概念及其相互間的結構關係，從抽象到具體層層展開，融大量結構化信息於一圖，簡潔而明快。概念圖既可以像圖 1 那樣手工製作，也可以利用電腦軟體進行繪製。由於概念圖巨大的應用前景，國內外開發的製作概念圖的軟體已多達十幾種，主要有 Inspiration、MindDraw、Free-Mind、MindMapper、MindManager，以及我國自主開發的易思一認知助手等。但從軟體的功能性、易用性、專業性以及普及面等角度進行綜合比照，可以發現：Inspiration 是最值得推薦的一款優秀概念圖專業繪製軟體，並且該軟體的最新國際版還實現了思維導圖與概念圖繪製的和諧統一，這也是筆者文中沒有糾纏與二者差異辨析的原因。需要的讀者，可從 Inspiration Software公司主頁 http://www.inspiration.com 下載其試用版。圖 2 呈現的是概念圖軟體 Inspira-tion8.0 的繪製界面及其繪製圖例—— —碳循環。利用 Inspiration 製作概念圖界面美觀，圖符豐富，結構清晰，修改便捷，可以直接列印。在秉承手工繪製概念圖的優特點外，還可以進行信息化教育資源動態鏈接，生成多層次、多維度、超媒體、動態化、網路化概念圖，實現跨時空資源交流共享等時代特徵和功能，有效提升了概念圖在信息化教學背景下的時代價值，非常適合普及和推廣整合教學的實際需要。概念圖及其軟體 Ins pira tion在教學中的應用葉鵬松 蘇州工業園區星灣學校圖 1 學生手工繪製的關於初中物理《能》這一主題的知識結構概念圖技術與應用882009/ 02 中國信息技術教育編輯郵箱：xdjy2008@188.com最為關鍵的是，從使用技術上看，Inspiration 軟體幾乎是零障礙的，大凡熟悉 Office 軟體的人都能很快上手，非常適合普及和推廣整合教學的實際需要。概念圖理論十分重視概念之間的層次、結構與相互聯繫，在它的指導下可以方便地繪製出各種具有複雜結構關係的概念圖，有利於優化思維與認知過程，提高教與學的有效性。但是它所用的語言卻非常簡單，主要是圖形（含色彩）與想像，必要時輔助以簡要的文字說明即可。現在的腦科學研究表明，人類是按圖 3 所示的圖譜形式思考的。可見概念圖利用圖形（含色彩）和想像進行思維，不僅可以開發左腦，而且還可以同步開發右腦。概念圖模擬學習者認知結構的層次性，並以層級結構組織知識，有利於學習者把握新知識的「同化點」，促進有意義學習的發生。同時概念圖將知識以圖形的方式表示，增強了信息的回憶和識別，為基於語言的理解提供了很好的輔助和補充，大大降低了語言通道的認知負荷，從而加速了思維的發生。鑒於概念圖理論的科學價值，以及功能日益完善的信息技術軟體對概念圖的支持，概念圖在教育教學領域的運用更加廣泛，它不僅可以用來評價學習、建構知識、進行頭腦風暴、合作交流、促進意義學習，還可以用來進行課程開發、教學設計及整合教學實踐等等。目前隨著建構主義理論、認知主義學習理論的發展和網路學習的普及，概念圖的時代特徵更為明顯，推廣概念圖已成為許多國家的教育改革策略之一。●概念圖在教學中的應用1. 進行知識的疏理和意義建構概念是學科教學的知識基礎，然而在教學過程中發現，學生往往忽視對基本概念的掌握，不能夠形成合理的知識結構，難以全面了解概念間的相互聯繫，這成為了影響教學質量提高的重要因素。若引入概念圖理論進行合理指導，則能有效改進傳統的概念教學，幫助學生在零散孤立的各層次知識與概念節點間建立聯繫，優化認知結構，促進知識的意義建構。例如，教學電磁波及其傳播的知識內容與相互間關係時，通過圖 4 這樣一張簡潔的概念圖就可以清晰地加以呈現，從而有效提高知識疏理和意義建構的效率。圖 2 中關於碳循環的概念圖，也體現著同樣的特點。這樣的概念圖繪製同時還可以用於考量學生對概念的理解和把握程度，引導學生從系統化、結構化、整體性的高度來關注前後左右各個知識點及其相互聯繫，不僅有利於提高知識複習與鞏固的效率，同時也有利於拓寬學習的視角與維度，啟迪創新思維。2. 引發頭腦風暴，建構思維支架繪製概念圖時，人的思維會自然而然地發散開去，甚至發現自己從來沒有注意和意識到的知識及其相互間的聯繫，從而產生一些具有創新性的理解，達到創新性的學習之目的。這一點，在教學中通過師生互動繪製的一張主題為《白熾燈泡中的物理》的概念圖（如圖5）時，得到了有效印證。大家思路一下子打開了，並驚奇地發現小小電燈泡中竟然蘊涵了這許多門類的物理知識，而這正是我們以前教學模式下很難體驗到的。再如，以往語文寫作訓練時，學生圖 2圖 3 人腦思維模式圖 4技術與應用89中國信息技術教育 2009/ 02編輯郵箱：xdjy2008@188.com常常會因為缺乏有效的整體構思和創作思路而效率不高。如果能將概念圖引入寫作訓練，建構思維支架，引導學生有針對性地思維發散，則可以顯著提高創作的效率。圖 6 是教師結合一篇童話文本教學，和同學們一起進行頭腦風暴的基礎上，提煉出的關於童話創作的一般結構，是一幅融知識和能力於一體的概念圖。以它為支架，來進一步拓展延伸學生的創作思維，顯然要比直接讓學生們漫無頭緒地去寫作更為有效。3. 促進集體研習，提高工作績效備課是教學工作的重要環節，對教學質量有著決定性的作用。那麼如何提高備課效果呢？除了教師自己認真研究教材、學生、大綱及查閱相關資料之外，教師之間的交流研討也是提高備課效果的重要方式。教師在集體備課中共同討論時，思維處於自由活躍的狀態，接受和處理信息能力較強，容易激發靈感，所以將討論中大家的意見和觀點及時地記錄下來，然後進行有效的整理，做到集思廣益、智慧共享，可以形成富有價值的思維成果。然而在通常的備課過程中，由於缺乏及時有效的記錄與整理，集體備課研討的效果時常不夠理想。現在運用概念圖的思想方法，利用概念節點和連線這一圖式化的簡約方式來記錄備課過程，則可避免上述不足。圖 7 是在一次集體備課研討後，用 Inspiration 整理繪製的概念圖。可以看到，這樣的集體教研記錄，沒有華而不實的內容，既能體現出思維的過程性與生成性，又能體現知識的結構性與關聯性，簡明扼要，明顯優於傳統集體教研的記錄與整理模式。此外，圖中帶下劃線的節點表示鏈接有對應的媒體文件。這樣教學中各個零散的資源就可以結合概念圖與各個知識節點一一對應地建立聯繫，從而有效地提升信息化背景下教學資源的利用與管理效率。可見，以概念圖 Inspi-ration 為支架的集體研習是非常不錯的選擇。概念圖的理論基礎是 Ausubel 的學習理論。為了更為有效地傳遞大量學科知識，Ausubel 提出了「先行組織者」（advance organizer）策略。即用一幅「大的圖畫」，首先呈現最籠統的概念，然後逐漸展現細節和具體的東西。他認為，如果教師在學生開始學習學科內容前用這種形象化的手段呈現知識要點，可以幫助學生在新舊知識之間建立聯繫。同時，也有利於學生按階段進行學習。圖 7 呈現的概念圖同樣很好地體現了這一點，它不僅能促進集體教研，同時也能促進學生的有效學習。4. 製作一體化的教學設計與課件圖 8 就是一張由 Inspiration 繪製的關於《光的折射》[2] 網路教學的簡明概念圖，它所呈現的知識結構、教學環節與教學流程讓人一目了然，同時還可根據需要進一步拓展，例如圖 9 就是圖 8中概念節點 1 的延伸；與傳統線性的、封閉的、提綱式、文本化的教學設計相比，它的圖式化、結構化的特徵更符合人的認知規律和教學的實際需要。無論教師還是學生，既可以按概念圖呈現的順序結構進行教與學，也可以很方便地結合教學的實際情況進行動態選擇和調整，這一結構化的特徵既體現了教學的順序性，同時也很好地滿足了教學靈圖 5圖 6圖 7技術與應用902009/ 02 中國信息技術教育編輯郵箱：xdjy2008@188.com活性的實際需要，從而提高了教學與設計的有效性。現代腦科學發現，人的大腦是由大約 140 億個神經元組成，每個神經元都與其他的神經元形成功能網路。泛腦網路學說認為，人的大腦可從宏觀到微觀分為迴路、神經元群、神經元及分子序列四級層次的網路。人的學習、記憶和思維正是通過這樣一個網路系統來進行的。可見，概念圖的這一結構特徵充分地符合了人腦這一生理機制 [3] 。另外，與傳統教學設計不同的是，在概念圖 Inspiration 軟體中，還可以很方便地為每一個概念節點建立注釋和相應的超鏈接，鏈接資源可以是網頁、視頻、動畫、圖片等任何一種電腦文件。這樣用概念圖製作的圖式化教學設計，又可方便地轉換變成可視化的多媒體教學課件，從而可實現教學設計與教學課件的有機整合，簡化教師勞動，提高教師的備課效率。此外多樣化的教育資源和結構化的概念圖結合在一起，無疑又能極大地提高教與學的有效性，這一點在「信息泛濫」的網路時代，更顯得尤為重要。概念圖軟體 Inspiration 還有另外一個顯著的特徵，即網路化特徵。關於這一點，通過選中 Inspiration 軟體文件菜單中的 Export as HTML，即可輕鬆實現從 Inspiration 平台下的 isf 格式概念圖到 html 網頁格式概念圖的轉換。這樣原先的多媒體教學課件又能在瞬間轉變成網路課件，從而突破了 Inspira-tion 自身軟體平台的制約，實現概念圖作品跨平台的運行和更廣範圍的交流共享。並不像有的文章認為的那樣 [4] ：「Inspiration 是單機運行的軟體，不支持網路功能。從概念構圖教學來看，In-spiration 只提供概念構圖功能，尚不能全面支持概念構圖的教學活動。」究其原因主要是缺乏對概念圖軟體 Inspira-tion 的深度應用和實踐研究。如果說概念圖使知識由一維線性表徵形式轉變為二維平面表徵形式的話，那麼有了電腦網路技術支持的概念圖已經把知識延伸為四維的立體網路時空，這不能不說是知識呈現與學習方式的一次革命。由於 Inspiration 軟體使用技術上的零障礙以及良好的網路功能，教師在製作好結構化、圖式化教學設計的同時，又能輕鬆完成對多媒體課件及網路課件的設計與製作，真可謂一舉三得，所以它的普及與應用，無疑還能夠有效降低信息技術門檻，極大地提高教師的工作效率，從而成為促進教師信息化背景下專業發展的一條快速通道。●結束語概念圖軟體 Inspiration 還可以與Blog [5] 或 Moodle [6] 等網路化平台進行有效整合，進一步拓展其網路互動功能，促進網路化背景下的教育教學實踐，限於篇幅不再贅述。綜上所述，概念圖在教學中不僅可以成為教師教的有效策略與工具，同樣也是學生學習與思維的有效策略與工具，不僅可以優化傳統教學，而且也可以很好地銜接和支持信息化背景下的整合教學，作為一個建立在科學教育理論基礎之上的專家平台，筆者相信概念圖及其軟體 Inspiration，一定會在今後各學科的教育改革實踐中發揮出更大的作用。參考文獻：[1]吳曉郁.概念圖及其應用.http://bio.cer-sp.com/Channel02/ztlb/200603/196- 3.html[2] 《光的折射》網路課件網址 http://218.4.84.36/702/refration/refractionoflight.htm[3]朱學慶.概念圖的知識及其研究綜述.中學生物學.2005（6）[4]秦紅斌.走進概念圖.教育傳播與技術.2007（1）[5]《速 度》 網 絡 課 件 網 址 .http://218.4.84.36/netcourse/velocity/velocity.htm[6]葉鵬松.以概念圖為支架的整合教學Moodle 課程.http://md.szedu.com圖 8圖 9技術與應用91
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