物理概念图的有效教学策略_教学策略的概念图
时间：2019-01-11 03:19:29 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要： 概念图是盛行于欧美国家的一种教学策略，是一种组织和表征知识的工具，在物理教学中通过概念图的设计来引导学生进行认知的意义建构，可以改善学生的认知方式，让学生学会自主学习。
关键词： 概念图 物理教学 有效教学策略
当前，我国的基础教育课程改革正在广泛展开。新一轮的课程改革更加重视学生的主体地位，关注学生学习方式的变革，强调在传授知识的同时重视学生对学习方法、学习策略的获得。因而，教会学生如何学习，传授有效的学习策略，已成为当前教育界提高学习效率的有效途径。与机械学习相比，有意义学习能够使学生更好地吸收和掌握所学的知识。奥苏贝尔（Ausubel）假设，只有当新的信息与学习者认知结构中已经存在的相关概念发生联系时，有意义学习才能够发生。诺瓦克（J.Novak）等应用奥苏贝尔（Ausubel）的有意义学习的理论结构发展出了概念图，经过不断完善和发展，概念图技术逐渐成为一种非常有效的科学教学的工具，也是一种有效的促进有意义学习的教学策略。
《普通高中物理课程标准（实验）》明确指出：在较系统地介绍物理学内容时，要进一步强调物理学的研究思想和方法；学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题；在科学探究的交流和表达时，应学会用包括文字、表格、图像、公式、插图等适当的形式。其目的就在于培养学生良好的学习方式和表达方式，使学生学会用图表等方式来描述物理问题及其解决过程。并在学习过程中，体验用图表等表示物理问题及解决过程的优越性，进一步提高学生的抽象概括能力和逻辑思维能力，使学生用图表等方式来清晰地表达和交流思想。因此，在物理教学中可通过概念图的设计来引导学生进行认知的意义建构。
一、概念图简介
概念图是由美国康奈儿大学诺瓦克（J.Novak）教授等人提出来的。概念图又可称为概念构图（Concept Mapping）或概念地图（Concept Maps）。前者是指概念图制作的具体过程，后者则指概念图制作的最后结果。
概念图是用来组织与表征知识的工具，它通常是将有关某一主题不同级别的概念置于方框或圆圈中，再以各种连线将相关的概念连接。这样就形成了关于该主题的概念网络，以此形象地说明概念之间的关系，从而表征学习者对于特定的概念是如何相关联的。概念图由三部分组成：节点、连线、连接语词。节点表示概念；连线表示两个概念之间的意义联系，并用箭头符号指示方向；连接语词是用来标注连线的，描述两个概念间的关系。连线被贴上了标签，被贴上标签的连线解释了节点之间的关系，箭头描绘出关系的方向，这样读起来就像一句话。
在Novak看来，概念图是用视觉再现认知结构、外化概念和命题的一种方法。由于每个人感知事物及其规律存在差异，每个人制作的概念图结构也各不相同。所以学习者制作的概念图在很大程度上反映了学习者的认知结构，教师可以据此了解学生知识的掌握情况，获得教学反馈。从某种意义上说，学习就是概念图不断完善的过程，教学者和学习者可以通过不断地构建，寻求达成一致的机会。
二、概念图对物理教学的启示
概念图是人的认知结构的外观，是大脑内部所建构的知识网络结构的外显图示。因此，作为意义学习的有效工具，概念图策略有利于学习者建立起学科概念间的广泛联系，使学生学会学习，促进其陈述性知识向程序性知识转化，增强教学效果。
在日常的教学过程中，我们经常会发现，许多学生的物理知识之间缺乏联系、缺乏系统，知识掌握得不扎实。认为物理就是由许多数学符号和公式组成，解决物理问题主要是选择数学公式联接问题中的变量。其结果是，一道物理题目解完了，经常说不清用到了哪些物理知识，物理过程是怎样的，它们之间有何联系，往往造成了“一听就懂，一看就会，一做就错”现象的出现，究其原因就是忽视了物理知识即物理概念的教学。物理概念是物理学科知识的基础，如果学生在学习过程中只重视模仿性地做题，忽视对基本概念的掌握，特别是不能够形成概念网络，不能够了解概念间的联系，也就缺乏对物理概念、物理规律的深刻理解，更不能把新的知识同化到已有的认知体系中去，造成了知识无法迁移。教师在教学中应当采取有效的方法，促使学生以理解的方式学习知识，促使知识结构化、系统化，这样才能提高学生解决问题的技能。引导学生主动建构概念图无疑是一种高效学习物理知识的途径，使学生通过建立概念间的联系，促进对知识的深入理解，使零散的知识结构化、条理化、系统化。这有利于学生长期有效地记忆知识，激发学生学习的主动性、创造性，使他们感受到学习成功的快乐。因此，在各个教学环节，教师要做好制作物理概念图的示范与引导，通过示范―模仿―运用―熟练应用的由低层次到高层次的训练，逐步提高制作概念图的能力，促进知识的整合。同时，在制作概念图的过程中，通过学生所画的物理概念图，教师可及时反思自己的教学过程，改进教学方式。学生则可以不断反思自己学习的过程，提高自学能力和自我反思能力。
三、基于概念图的物理教学策略
1.运用概念图进行课堂教学设计，帮助学生构建知识网络。
物理课堂教学设计中运用概念图，能将原来显现在教师头脑中的教学内容、教学理论和教学经验以可视化的形式表现出来，便于教师更有效地组织教学。如“功”的教学设计制作的概念图（如图1），在课堂教学中，教师通过帮助学生回顾初中学过的功的知识、引导学生协作探究或动手实验等方式，用概念图将“功”的有关知识的脉络清晰地呈现出来。这样，能有效改变学生的认知方式，便于学生理清概念间的关系，把握知识的整体结构，了解新旧知识间的联系和区别。因此，教师在进行课堂教学设计时，首先要建立宏观的整体物理概念图，同时还要有小概念图显示某一章节具体教学环节的知识结构，从整个大概念图的某一节点链接到小概念图。从而理顺各物理概念、知识间的联系，形成知识的整体网络结构。学生在物理学习中，往往不能较好地辨别和建构物理知识的有序结构，不善于找出各个概念间的关系，无法解决好具体的实际问题，只能死记硬背大量的原理和公式。其主要原因是学习中偏重于对知识体系的“肢解”，而缺乏对知识体系的“还原”。若教师善于把概念图运用于教学设计，在课堂中作为一种教学策略，并且要求学生在学习过程中自己也去尝试建立概念图，就能使学生成功地把握概念的内涵与外延，从而对自己的学习进行调控。
2.运用概念图诊断前概念，促成学生科学概念的形成。
概念图是一种非常有效的了解学生先前知识的技术和工具。尽管Ausubel在理论中着重阐述了学生的先前知识在学习中的重要作用，但他并没有提供简单、有用的手段，来帮助教师了解学生的已有知识。绘制概念图可以解决这个问题，它能够深入每个学生的认知结构，并将其客观化，使学生和老师都能弄清楚这个学生已经知道了什么，进而看出学生的错误概念，纠正概念之间的错误的连结。教学实践表明，学生在学习物理之前，通过日常生活经验的积累，对客观世界中的各种物理现象已经形成了自己的一些看法，并在不知不觉中养成他们自身的思维方式。例如：人们在日常生活中很容易凭直觉印象或所谓的经验，认为只要用力就做功了。为了克服这种凭直觉印象形成的前概念对建立科学概念产生的负面影响，教学中通常可以采用引发认知冲突的策略，即揭示新知识、新现象与学生原有认知结构中的前概念的矛盾，从而动摇其前概念，进而通过前概念与科学概念的反复比对，揭示前概念的局限性、表面性，逐步形成科学概念。为此就必须诊断与揭示学生的前概念。概念图技术可以帮助教师有效地揭示学生在前概念方面的错误。例如：在功的教学时，可以设计学习预案，要求学生在预习时画出“功”的概念图，从而了解学生对“功”的概念的理解情况。有些学生极有可能制作出如图2的概念图，从图中可以知道学生将功与力、“吃力”，功与能混为一谈。只有当教师了解到隐藏在学生头脑中的错误和模糊概念时，才能顺利地开展有效教学。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 3.运用概念图动态搭建认知“脚手架”，激活学生思维通道。
教学的目的并不是为了把现成的知识灌输给学生，而是在学生学习的过程中向他们提供帮助，加以适时引导，以便使学生学会学习。建构主义学习理论认为，只有学生将新知识同化到已有概念框架中，有意义学习才会发生，教学就是要采取有效的方法促进学生有意义学习的发生。根据学生的“最近发展区”搭建脚手架，引导学生有效地自主建构知识掌握概念，就是一个促使学生有意义学习的好方法。这一策略就是把某一教学内容与学习者的认知结构联系起来，帮助学习者组织所学习的材料，概念图可以完成为学生的“最近发展区”搭建脚手架的使命。例如：讲授平抛运动时，学生已经掌握了匀速直线运动、自由落体运动、力的合成与分解的知识，教师可在引导学生思考问题的过程中呈现概念图（如图3）。学生就可以在教师所给概念图的启发下，很自然地将分解的思想迁移到平抛运动上来，提出运动分解的假设，再结合实验验证，从而很快就能掌握平抛运动的规律了。
4.运用概念图整合知识，促进学生自我评价和反思。
有研究表明，画概念图有利于人们对新旧知识的整合。因此，在帮助学生形成完整的认知结构时，教师善于引导学生抓住知识的内在联系与要领，纵览全局，对所学的知识进行整合，以形成良好的认知结构。并且，概念图的制作没有严格的程序规范，如果要学习制作一个好的概念图，就需要在学习中不断修改和完善。有了初步的概念图以后，随着学习的不断深入，学生对原有知识的理解会得到加深和改变。所以，概念图的制作是一个不断循环的过程，诺瓦克认为好的概念图一般要修改三次以上。学生在建构物理概念图时，如果遇到了困难，就会自觉地联想到自己在学习中还存在哪些不足。在构图时遇到困难则说明自己的知识结构存在不足；构图不完整则说明自己的知识储备不够；概念图层次不清说明自己对这部分概念的理解尚未透彻。通过与同学或老师所画的概念图相比较，来发现自己的知识缺陷，激励自己不断去努力弥补不足。通过对比自己不同阶段的概念图，能够显现自己的概念理解过程，有利于总结并形成自己的学习经验，享受学习成功的乐趣，增强自主学习、自我提高的信心。这些都将帮助学生客观地评价自我，理智地深刻反思，有效地寻找对策。此外，学生在绘制物理概念图的过程中，会情不自禁地流露出对认知的情感，会以各式各样的图形表现出来，反映学生自己对知识的理性认识程度。因此，教师在教学过程要做好制作课堂小结、单元知识总结及专题复习等概念图的示范与引导，逐步提高学生制作概念图的能力，促进知识的整合。例如学习电磁学知识后，教师及时辅导学生绘制概念图（如图4）以加强知识的整合。
总之，概念图是外显知识和内隐知识相互转化的桥梁，是知识结构向学生认知结构过渡的脚手架。科学地运用它，能使学生有意识地利用已有知识来探索未知领域，并从探究的过程中检验和修正已有的知识结论，形成科学的学习方法，体验成功的乐趣。物理概念图在课堂教学中的运用，既有利于教师的教学，更有利于学生系统地掌握知识脉络，实现知识的有效迁移。
参考文献：
［1］阎金铎主编.物理学习论［M］.南宁：广西教育出版社，1996.
［2］裴新宁.概念图及其在理科教学中的应用［J］.全球教育展望，2001，（8）.
［3］袁维新.概念图：一种促进知识建构的学习策略［J］.学科教育，2004，（2）.
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