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概念圖是以綜合、分層的形式表示概念之間相互聯系的空間網絡結構圖。它是一種將概念之間關系的圖形化表示的技術。概念、命題、交叉連接和層級結構是概念圖的四個圖表特征。概念圖的圖表結構包括節點(又稱結點) 、連線和連接詞三個部分。
1 概念圖的作用
1.1 概念圖是一種創作的工具 畫一幅概念圖好比經歷一次頭腦風暴。當一人把自己的想法順利地寫下來時,想法會變得更加清晰,頭腦也會接受新想法。這些新的想法可能與已經寫下來的想法有聯系,而且會引發新的念頭。
1.2 概念圖是一種學習工具 建構主義的學習理論認為,要記住知識、并懂得意義,那么,新知識就應當與現有的知識結構整合。概念圖的作用是促進這個過程的形成,因為概念圖可以把整合的過程清晰地呈現出來,并使學習者看到概念之間的關系。
1.3 概念圖是一種評價的工具 通過概念圖可以了解學習者在解釋內容時被誤解的概念。學生對概念的理解常常出現不完全或者有缺陷,結果造成了誤解。學生畫的概念圖表達了他們對概念正確的或錯誤的理解,有助于教師診斷被學生誤解的概念,以致影響教學效率的原因。
1.4 概念圖是一種交流的工具 概念圖可用作人們討論概念和概念之間關系的交流工具。
如湖南省2005 年高中生物奧賽初賽試卷中有一題要求以“染色體”這一概念為核心,寫出15個以上與“染色體”相關的概念,連接為一個較完整的概念圖(見圖1)就是很好的一例,此概念圖的構建有助于學生對遺傳的物質基礎、遺傳規律、細胞分裂、生物的變異等內容進行整理和歸納,提煉出與染色體有關的一些概念,并進行辨析、比較和學習。
 2 概念圖教學的局限之處
2. 1 教學內容上的局限性 概念圖與結構圖、模式圖、示意圖、實驗裝置圖等類型的生物圖一樣是反映知識內容的一種形式,但是概念圖更側重研究概念與概念之間的區別與聯系,對于生物學上的一些微觀結構、重要的生理生化過程以及用實驗的方法探索生物學原理,概念圖就顯得愛莫能助了。在肯定概念圖功能的同時,也不能無限地夸張概念圖的功能,更要防止一種錯誤的認識:概念圖是一種好的教學工具,那么它將適合絕大多數的教學內容,學生只要掌握了概念圖的應用,就能自主建構知識體系。這種認識有失偏頗。并不是所有的知識內容都適宜用概念圖的,有的勉強繪制的概念圖其實是知識結構的一種變形,更有甚者在概念圖節點上出現的并不是概念,這樣就陷入了形式主義的泥潭,違背了概念圖制作的初衷,如糖類的“分類”和“作用”(圖2) 。
 圖2“概念圖”中“分類”和“作用”就不是概念,而且概念之間也無特別的聯系,所以用知識結構來表示的話可能更好、更全面(圖3) 。那么在哪些內容上應使用概念圖呢? 在概念較多且相互之間有密切聯系又極易混淆的知識內容的學習上,用概念圖教學是一種很好的教學策略。如圖4是關于體液調節、激素調節、神經調節、性行為、照顧幼子的行為、先天性行為、后天性行為、趨性、印隨、本能、模仿、非條件反射、條件反射等概念繪制的概念圖,此圖就有一定的意義:
  2.2 應用時機上的局限性 概念圖是陳述性知識的一種表征方式,概念圖的繪制過程著重于概念形成的結果,而往往忽略概念形成的過程。概念圖教學方式都必須建立在一個前提下:學生已經獲得并建立了概念,現在要做的是把這些概念用節點、連線和連接詞建成一張圖的形式來表現概念與概念之間的相互關系。如果學生對一組概念還沒有建立起正確的認識,就要求他們繪制概念圖顯然不符合認知規律。如有絲分裂這部分內容中的概念教學一直以來都有相當的難度,應用概念圖教學是一種很好的策略。但在未建立單個概念時就不能要求學生畫概念圖,否則就將成為無本之木、無源之水。因此,先要用啟發式教學幫助學生建立染色體、姐妹染色單體、染色質、著絲點、DNA 等概念,然后在研究有絲分裂過程中明確這些概念之間的聯系從而構建概念圖,這樣才能取得較好的教學效果。
另外,概念的建立是一個內隱的過程,概念圖能否完全勝任? 比如,光合作用的概念圖可以表現光合作用的原料、場所、條件、產物等內容,但它無法體現組成光合作用概念的這些要素是如何建立的,也就是說我們無法從一張概念圖中得知光合作用的發現過程。光合作用的發現史事實上是一個通過實驗不斷探索的科學研究過程,是科學素養培養和科學方法學習的一個重要途徑。從這個角度來看,概念圖教學在應用時機上存在著一定的局限性,它能夠解決“是什么”的問題,卻很難體現“為什么是這樣”的一個概念形成過程,所以在新授課中,一些重要生物學概念的形成不能僅僅依靠概念圖來進行教學,而需要更多的啟發式或發現法教學。
概念圖的應用主要體現在兩個方面:新授課中對已有的概念圖進行增添、整合,派生出新的概念,逐步充實和完善。復習課中,制作概念圖可以幫助學生復習以前的課業、統整和連貫新舊知識,建立良好的知識結構,作為專題復習的導引、框架和成果展示方式,學習效果往往較好。概念圖在復習課中的應用范圍更加廣泛。
2.3 學生能力培養上的局限性 一般來說,概念圖教學培養的是學生對概念的分析、比較、理解能力,從而加強對概念的內涵和外延的剖析,這是一種重要的能力要求,卻不是唯一的能力要求。在教學中,除要求學生應用學過的知識和專業術語,正確闡述基本的生物學現象、概念、方法和原理外,還要能正確理解分析生物學中以圖表、圖解等表述的內容和意義;能用準確的方式描述生物學現象和實驗結果;能解釋生物個體、環境和社會生活中的一些生物學問題;能理解實驗內容,掌握相關的操作技能,能驗證簡單生物學事實,并對實驗現象和結構進行解釋和分析,能掌握探索性實驗的一般方法,能制定課題研究的初步計劃并能按計劃完成課題研究任務;能了解生命科學中的重大熱點問題及其對科學和社會發展的影響和意義。可見,概念圖因為其本質屬性,決定了它不可能囊括高中生物學教學的其他能力要求,所以在學生能力的培養上有一定的局限性,不能為強化概念圖教學而忽視其他重要能力的培養。
3 概念圖教學的原則
3.1 必要性原則 概念圖的繪制首先要選準一個知識領域,而且這個知識領域的概念要較為相對集中,或者以某個概念為指引能聯系出相關的一系列概念,這樣的知識領域比較適合概念圖的繪制。至于那些淺顯的、基本的、非專業領域的概念一般不必用概念圖來表達,以免把簡單問題復雜化。其他的一些表達形式如表格、圖形、知識框架也能解決的問題,沒有必要一定要用概念圖來解決。
3.2 多樣性原則 概念圖是一個很好的發散性思維的工具,每個學生根據自己原有的知識體系可以構建不同的概念圖。建構主義認為,學習活動不是由教師向學生傳遞知識,而是學生根據外在信息,通過自己的背景知識,構建自己的知識過程。在這個過程中,學生不是被動的信息吸收者和刺激接受者,他要對外部的信息進行選擇和加工。每個學習者都以自己原有的經驗系統為基礎對新的信息進行編碼,建構自己的理解,而原有的知識又因為新經驗的進入而發生調整和改變,這個過程是別人無法替代的。所以,概念圖的構建必然具有多樣性,不是唯一的。如關于植物、光合作用、太陽能三者之間的聯系,可用下面三種形式的概念圖表示(圖5) 。
 這只是一個非常簡單的概念圖,如果圖中的概念再多一些的話,那么形式肯定更加多樣。所以在概念圖教學中過分誘導學生畫出一致的“專家圖”,往往會束縛學生的創造性思維,削弱學生的積極性。
3.3 簡明性原則 概念圖能充分體現學生的思維和才智,對某一學習內容會出現各種不同的理解,所以概念圖的繪制宜簡不宜繁,過分細小瑣碎的概念不適合出現在概念圖中。從心理學上講,能迅速引起讀者有意注意的刺激才是有效的刺激,這種刺激不僅指向明確而且具有集中性,能保證注意的對象得到比較鮮明和清晰的反映,并持續較長的時間。如果面對的是一張紛繁復雜的概念圖,需要花費相當長的時間和精力去弄清作者的意圖的話,反而會降低學習效率。
3.4 發展性原則 有了初步的概念圖以后,隨著學習的深入,學習者對原有知識的理解是會加深和改變的,所以,概念圖應不斷地修改和完善。如圖1 中關于染色體的概念圖,不是一下子形成的,而是經歷了一個相當長的過程。在學習有絲分裂和減數分裂時增加了姐妹染色單體、非同源染色體、同源染色體、四分體的概念,在學習遺傳的物質基礎時增加了基因的概念,在學習性別決定時增加了性染色體、常染色體的概念,在學習生物變異時又增加了染色體組、多倍體、單倍體、二倍體的概念。
作者單位：江蘇省常州市第一中學
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