基于概念图对学生认知评价的研究

基于概念图对学生认知评价的研究
吴琼
南京师范大学化学与材料科学学院江苏南京210046
摘要：本文介绍了利用概念图对学生进行化学平衡认知评价的调查研究情况，提
出了概念图绘制有利于纸笔测试中考察学生认知建构能力和创新思维品质的建议。

关键词：概念图认知理论化学平衡认知评价
1.问题的提出
自1978年恢复高考至今，中国共产生了3300多位高考状元，从某种意义上说，他们是基础教育的杰出“成果”。

然而，据中央教育科学院研究所的一项调查显示，这些状元中少有各行各业出类拔萃的人才。

高考状元并不一定是杰出人才，从一定程度上暴露了作为高考选拔人才的纸笔测试的问题。

纸笔测试是考察学生综合素质的重要方式，而考试试题偏向于结构良好的规则命题，学生凭借常规思维攻克考题，难以考察出学生的创新思维能力，以至于所谓的高分具有一定的“欺骗性”。

鉴于此，笔者根据美国学者诺瓦克提出的概念图，以此作为评价学生认知思维的依据，并进行了相关研究。

2.研究的理论基础
2.1概念图的内涵
诺瓦克认为，概念图是用来组织和表征知识的工具。

它通常是将有关某一主题不同级别的概念或命题置于方框或圆圈中，再以各种连线将相关的概念和命题连接，这样就形成了关于该主题的概念或命题网络，以此形象化的方式表征学习者的知识结构及对某一主题的理解。

概念图包括节点、连线、层级和命题四个基本要素[1]。

节点表示概念，概念是指感知到的同类事物的共同属性，用符号表示；连线表示两个概念之间存在某种关系；命题是两个概念之间通过某个连接词而形成的意义关系；层级有两个含义：一是指同一层面中的层级结构，即同一知识领域中的概念依据其概括性水平不同而分层排布，概括性最强、最一般的概念位于图的最上层，从属的放在其下，而具体的事例列于图的最下层；二是不同层面的层级关系，即不同知识领域的概念图可就某一概念实现超链接。

概念图就是这样一种以科学命题的形式显示了概念之间的意义联系，并用具体事例加以说明，从而把所有的基本概念有机地联系起来的空间网络结构图。

2.2概念图的理论基础
2.2.1皮亚杰的认知学习理论
皮亚杰认为学习是学习者通过新、旧经验的相互作用而形成、丰富和调整自己认知结构的过程。

新旧知识经验的双向作用表现为同化与顺应的统一：一方面，学习者需要将新知识与原有知识经验联系起来，把它纳入到已有的认知结构中，从而获得新知识的意义；另一方面，原有的知识经验会因为新知识的纳入而发生一定的调整或整合[2]。

2.2.2奥苏伯尔有意义学习理论
奥苏伯尔认为学习是认知结构的重组，他着重研究了课堂教学的规律。

奥苏伯尔既重视原有认知结构（知识经验系统）的作用，又强调关心学习材料本身的内在逻辑关系。

他认为学习变化的实质在于新旧知识在学习者头脑中的相互作用，那些新的有内在逻辑关系的学习材料与学生原有的认知结构发生关系，学习者对此进行同化和改组，在头脑中产生新的意义。

奥苏伯尔认为，认知结构具有一定的层次性。

按照新旧观念的概括水平及其联系方式的不同，他提出了三种同化模式：下位学习、上位学习和组合学习。

下位学习又称类属学习，是指将概括程度与范围较低的新概念或是命题，归属到认知结构中原有的概括程度或包容范围较高的适当概念或是命题之下，从而获得新概念或新命题的意义。

上位学习是指新概念、新命题具有较广的包容面或较高的概括水平，这时，新知识通过一系列已有的观念包含于其下而获得意义，新学习的内容便与学生认知结构中已有观念产生了一种上位关系。

当新概念或新命题与认知结构中已有的观念既不产生下位关系，又不产生上位关系时，它们之间可能存在组合关系。

这种只能凭借组合关系来理解意义学习就是组合学习[3]。

2.2.3布鲁纳认知结构理论
布鲁纳认为，对一门学科的学习包含差不多同时发生的过程：新知识的获得、转换和评价。

新知识的获得，新知识往往与学习者已经模模糊糊或清清楚楚地知道的知识相违背，或者是先前知识的替代；知识的转换，学习者把信息转换成各种不同方式，使之超出他们最初给定的事实，从而学到更多的知识；评价，学习者核查所用处理知识的方法是否适合当前的任务，概括得是否适当。

对于任何一门学科的学习总是由一系列片段组成，而每一个片段（或一个事件）总是涉及获得、转换和评价三个过程[4]。

2.2.4安德森的认知神经理论
神经科学理论认为，图式中节点越多，连接越强，图式内信息的稳定性和可获得性就越强。

有关研究表明，多种维度学习可能通过增强图式信息获得更多的科学信息。

通过需要操纵、视觉和文字表征的群体实验和个体探究活动，科学教学可以给学生提供多维度学习的机会，发展学生的图式。

人类中央神经系统（Central Nervous System,CNS）有强大的自组织功能，高度可塑反应模式，有无限的产生经验特质表征的能力。

除了来自于大脑相同边的突触重组外，数以亿计的突触通过大脑低部成束的相连纤维从一个半球跨越到另一个半球[5]。

2.3概念图的评分细则
概念图的评价一般以量化评分方法进行，现已公开发表的分方式很多，如 Novak(1984)的结构评分法 (structureal scoring method), McClure(1990)的关系评分法 (relational scoring method) 等。

笔者参考了多种评分细则，在开展研究中采用了如下评分标准。

概念图测量
指标
意义记分方法节点节点代表概念，节点数目越多，概念越丰富一个节点得1分
发散节点与核心概念相联系的概念，表示了对核心
概念横向的理解。

数目越多，表示对核心
概念的理解越丰富。

有几个与核心相联系的节点就得几分
发散程度反应了对核心概念纵向连接的程度。

最远两个节点之间经过几个节
点就得几分
终端节点接受新的概念的可能性有几个终端的节点就得几分
创新节点创新节点是在对已有概念理解基础上，联想
到的以前学习的概念，是学生思维发散点
的标志目前的节点所联想到的节点数目，每个节点得2分
正确命题
正确的命题显示对概念之间关系的正确理解。

一个正确的命题得1分 错误命题
错误命题是概念之间关系的正确理解 一个错误的命题扣1分 循环性
一个循环的命题表示了对概念的丰富理解 有几个循环的概念组得1分 联接性
孤立的命题或是概念是比较容易遗忘的。

每个孤立的分支扣掉1分 举例
例子是对命题较为深入的理解 每个举例表示对命题的正确理解，一个例子得1分 创新命题 创新命题是在对目前概念的理解基础上所作出的
思维延伸，是学生思维品质优良的表示 每个创新命题得2分
3.研究设计思路
3.1研究目标
本研究借助学生以化学平衡为核心建构的概念图，评价学生的认知建构能力和创新思维品质。

3.2研究方法
本研究在学生学完无机化学的化学平衡和概念图策略后，用课堂作业的形式让学生在规定的十五分钟内以化学平衡为核心绘制概念图。

3.3研究内容
本研究以化学平衡为研究内容。

在高中阶段，人教版化学必修2第二单元第二节介绍了化学反应限度的学习内容，化学选修四第二章第三节介绍了化学平衡的相关概念。

在大学阶段，无机化学介绍了化学平衡内容。

本研究结合研究目标和研究内容，选择6名学生作为研究对象。

4.研究过程 4.1被试情况介绍
被试编号
S1 S2 S3 S4 S5 S6 被
试
情况 毕业学校 盐城中学 海安中学 南京十三中 海门中学
常州市第一 中学 镇江中学 2011年高考化学平
衡试题得分（满分15分）
15 15 15 15 15 15 4.2被试在学完无机化学中的化学平衡和概念图绘制策略后，用课堂作业形式在规定的十五
分钟内以化学平衡为核心绘制概念图。

4.3被试概念图得分情况
5.研究结论
本研究的研究对象是南京师范大学化学与材料科学学院2011级大一的学生，生源地均为江苏省，学生在化学平衡题目的得分均为15分。

但根据概念图绘制情况，学生对化学平衡概念建构存在显著差异。

基于此，我们可以推断概念图可以考察出学生对化学平衡的认知建构和创新思维品质的差异。

笔者认为，纸笔测试在考查学生知识掌握情况有一定的用处，但考察学生创新能力的力度不够。

高考是选拔人才的考试，考试试卷应该多角度、多侧面、多种方式来考查学生的思维品质和解决问题的能力。

同时，被试编号
S1 S2 S3 S4 S5 S6 得分
42 58 36 76 44 88
从一定程度上说，高考的评价考核机制也是基础教育的风向标之一。

如果高考更侧重学生对知识信息的整合建构、发散创造能力的考查，教师和学生也会在平时的学习中更多地思考，进而形成有意义学习，而不是“陶醉”在题海战术中做永无止境的迂回训练。

参考文献
[1]Novak,J.D.Application of Advances in Learning Theory and Philosophy of Science to the improvement of Chemistry Teaching.Cornell University Press,Ithaca,NY,1984(61):609
[2]北京师联教育科学研究所.外国教育名家精读丛书.第三辑皮亚杰认知结构思想与《发生认识论原理》选读.北京：中国环境科学出版社，2005.63
[3]陈琦，刘儒德. 教育心理学北京：高等教育出版社，2007.128-129
[4] 陈琦，刘儒德. 教育心理学北京：高等教育出版社，2007.127-128
[5]O.Roger Anderson. Some interrelationships between constructivist models of learning and current neurobiological theory with implications for science education.Joural of Research in Science Teaching.1992,(29):1043-1044。