[概念图在诊断迷思概念中的应用] 概念转变的概念图
时间：2019-01-06 03:24:56 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要： 概念图是一种组织和表征知识结构的可视化工具，利用其可视化的特点，可以将其作为一种诊断迷思概念的工具。本文论证了概念图可以作为一种诊断学生迷思概念的工具，揭示了诊断学生迷思概念的意义，并且通过物理教学实例解析了利用概念图诊断迷思概念的过程。
关键词： 物理教学 迷思概念 概念图
随着计算机辅助教学的发展，盛行于欧美地区的概念图教学策略与计算机辅助教学得到了整合。在教学应用中，概念图成为了便捷和有效的诊断迷思概念工具。
一、物理教学中的概念与迷思概念
概念是代表一类具有共同特性的人、物体、事件或观念的符号［１］，即概念就是用符号（概念名称）来代表有某些共同特征的事物或现象。物理概念是反映物理现象、物理过程本质属性的一种抽象，是在大量观察、实验的基础上，运用逻辑思维的方法，把一些事物的本质、共同的特征集中起来加以概括而形成的，它是人们进行物理思维的基础［2］。物理学的原理、定理、定律或者规律都是用有关物理概念总结出来的。
奥苏泊尔在《教育心理学：一种认知观》中写道：“如果我不得不把教育心理学的所有内容简约成一条原理的话，我会说，影响学习的最重要因素是学生已知的内容，教育心理学就是在弄清了这一点后，进行的教学。”也就是说，学生在接受正式的学校教育之前，已发展出他们自己对自然现象的看法，学生并非是被动地接受外来的刺激。由此可见学生不是空着脑袋走进教室的，学生的头脑不应该被看作“空的容器”或“白板”，恰恰相反，学生是带着各种关于自然事物或现象的朴素见解，甚至是某些相当确定的看法开始自己在学校中的物理学习的。我们把学生在教学之前就已经持有的概念，称为教学前概念。学生的前概念中有些是与科学概念的理解大体一致的，但是有些概念是与科学概念的理解相悖的，这些与科学理解相悖的前概念通常称为迷思概念［3］。
二、诊断迷思概念的意义
学生是带着各种各样关于自然界中事物和现象的迷思概念开始正式的物理课程学习的。物理教师若不知道学生的这些迷思概念，对教学是非常不利的。要使学生对物理概念都产生有意义的理解，就必须将概念植根于他的生活经验之上。因此教学前诊断出学生的迷思概念对促进教学效果具有重要意义。
迷思概念具有经验性、普遍性、隐蔽性、稳定性、异质性等特点，其隐蔽性的特点使得教师不容易发现学生的迷思概念。学生头脑中的迷思概念是潜移默化形成的，它以潜在形式存在，平时不易表现出来，然而在讲授物理概念时，学生会马上联想到他们头脑中的前概念，如果我们知道学生前概念中存在何种迷思概念，就能够促进我们的教学。
三、概念图可以作为诊断迷思概念的工具
概念图是由美国康奈尔大学诺瓦克在20世纪60年代开发的一种能形象表达命题网络中一系列概念含义及其关系的图解。节点代表概念，连线代表概念之间的关系。
概念图得到了奥苏泊尔学习理论的支持。奥苏泊尔的学习理论是基于人类的思维包括理解概念并同时理解概念之间关系的假设。在奥苏泊尔的理论中有一个很重要的界定，就是死记硬背和有意义学习。当学生进行有意义学习的时候，他就把新的专门的概念与构成自身的认知结构的更多的一般性概念相连接。奥苏泊尔认为有意义学习是以符号代表的新概念与学生认知结构中原有的适当的观念建立实质性的和非人为性的联系。
概念图也得到了建构主义学习理论的支持。建构主义学习理论认为，世界是客观存在的，但是对于世界的理解和赋予意义却是由每个人自己决定的。我们是以自己的经验为基础来建构现实，我们个人的世界是用我们自己的头脑创建的，由于我们的经验，以及对经验的信念不同，因此我们对外部世界的理解也是迥然不同的。整个学习过程的最终目标是意义建构，建构的意义是指事物的性质、规律，以及事物之间的内在联系。在学习过程中帮助学生建构意义就是要帮助学生对当前学习内容所反映的事物的性质、规律，以及事物与其他事物之间的内在联系达到较深刻的理解。这种理解在大脑中的长期存储形式就是关于当前所学内容的认知结构［3］。
概念图作为一种可视化工具，用来描述一个人的概念知识。它能够引导学生将新学习的概念与原有的概念进行沟通。所以概念图代表着某种主张里的一组概念，这些概念代表着某一事物或事件的常规，概念与概念则由一些文字联结成一个主张［4］，即概念图主要是用来作为描述概念之间关系的表征结构。由于概念图不是从定义出发，而是强调从事物的关系中把握概念本身，关注的是事物的整体性和复杂性，因此，利用概念图可以建构出特定知识概念结构。学生建构出的概念图，可以视为他的专业知识领域的知识结构，由该知识结构自然可以看出其理解程度，以及是否存在某种迷思概念。学生在物理学习过程中完成的概念图反映了学生的认知结构，也反映了学生获得知识、形成科学概念的过程与方法。概念图强调学生将其所学的知识以具有结构性、组织性、完整性的方式表达出来，可直接探知其知识的组织与结构的情形，了解其学习状态。概念图用于分析学生认知结构有两大优点［5］：①层级结构可以反映出学生搜索已有概念、把握知识特点、联系和产生出新知的能力；②从所举具体事例上可以获知学生对概念意义理解的清晰性和广阔性。因此概念图是诊断学生迷思概念的有效策略。
四、概念图探测学生迷思概念的过程
通过对学生概念图的分析，我们可以创设一定的情境使学生明白其迷思概念的错误性，产生认知冲突，并在教学中进行及时补充和修改。目前，用概念图诊断学生迷思概念，主要是从概念图结构比较方向入手。
概念图结构比较是指将学生制作的概念图与教师制作的概念图相比较，找出异同，进行诊断，或根据学生对概念间关系描述的正确性、概念间的阶层性及组织性加以分析。这个方向假定学科知识本身有一潜在结构，学生制作概念图时，即表达他们对此结构的掌握情形，因而可以借助概念图进行分析与评价。下面以高中物理必修2“曲线运动”一节为例，以结构比较方式，将学生课前制作的曲线运动概念图与教师制作的概念图作比较，来分析学生对“曲线运动”概念的理解。
图一是学生在学习“曲线运动”一节前制作的曲线运动概念图。图二是教师制作的曲线运动概念图。与教师概念图相比，学生概念图中充分暴露了学生在进行学习之前所具有的概念。其中正确的部分称之为科学概念，是教学活动开展的脚手架；其中不正确的部分称之为迷思概念。通过学习，科学概念更进一步地巩固与深化；而对于迷思概念，则通过学习完成从迷思概念到科学概念的转变。
通过对学生的曲线运动概念图的研究不难发现，学生制作概念图时能够做到从具体事例出发，然后总结归类。这一过程实现了奥苏泊尔意义学习中的上位学习，说明概念图制作的过程也是自我学习的过程。从图中可以看到学生能够正确列举出曲线运动的例子，大多数学生都能从日常观察中得出曲线运动的概念，但是学生不能够正确描述曲线运动。学生不能够将数学课上学习的线速度、角速度、周期、频率的概念迁移到物理概念中来，说明之前学习的概念是孤立的、非系统的，概念之间未能建立有效的联系。
在“曲线运动与汽车转弯”的连接里，学生虽然知道曲线运动不同于直线运动，但是不能够说出物体做曲线运动的原因，反而得出了汽车转弯时产生离心力的迷思概念。
在“速度与匀速圆周运动”连接里，学生混淆了速度与速率的概念，认为匀速圆周运动的速度保持不变。学生未学会对速度的矢量分析，忽略了速度是不仅仅有大小，还具有方向的矢量，对速度的理解仍然停留在初中阶段。
在“洗衣机脱水桶与离心力”连接里，学生头脑中存在圆周运动会产生离心力的迷思概念，认为洗衣机脱水桶的转动产生了离心力，脱水桶转得越快产生的离心力越大。产生这一迷思概念的原因是学生头脑中仍然存在着“力是维持物体运动的原因”这一更深层的迷思概念。离心运动是做圆周运动的物体在合外力突然消失或者合外力不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，物体由于惯性做逐渐远离圆心的运动。学生没有理解离心运动与向心力的关系。
综上分析可见，概念图可以作为诊断迷思概念的良好工具。教师可将学生的概念图和自己绘制的概念图作比较，找出学生头脑中存在的迷思概念，将其作为针对性教学的依据，从而促进教学。随着信息技术与物理教育的进一步整合，以及大量优秀概念图制作软件的涌现，利用概念图诊断迷思概念的方法一定会得到越来越广泛的应用。
参考文献：
［1］李红.教育心理学.武汉：武汉大学出版社，2007：143.
［2］刘力.新课程理念下的物理教学论.北京：科学出版社，2007：102.
［3］蔡铁权，姜旭芙，胡玫.概念转变的科学教学.北京：教育科学出版社，2009：59.
［4］Joseph D.Novak and D.Bob Gowin.Learning how to learn［M］.England：Cambridge University press，1984：15.
［5］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）：51.
（作者系辽宁师范大学物理与电子技术学院研究生）
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