概念图

l什么是概念图

概念图又可称为概念构图(eoneeptmapping)或概念地图(concPetmPas)。前者注重概念图制作的具体过程,后者注重概念图制作的最后结果。现在一般把概念构图和概念地图统称为概念图而不加于严格的区别。概念图是用来组织和表征知识的工具`’`。它通常将某一主题的有关概念置于圆圈或方框之中,然后用连线将相关的概念和命题连接,连线上标明两个概念之间的意义关系。

概念(eoneePts)、命题(porposirions)、交叉连接(eorss一links)和层级结构(hiearohiealafrmewokrs)是概念图的四个图表特征。概念是感知到的事物的规则属性,通常用专有名词或符号进行标记l命题是对事物现象、结构和规则的陈述,在概念图中,命题是两个概念之间通过某个连接词而形成的意义关系;交叉连接表示不同知识领域概念之间的相互关系;层级结构是概念的展现方式,一般情况下,是一般、最概括的概念置于概念图的最上层,从属的概念安排在下面②。某一领域的知识还可以考虑通过超级链接提供相关的文献资料和背景知识。因此,概念图是表示概念和概念之间相互关系的空间网络结构图。图2就是概念图的一个实例,并清楚地阐述了概念图的上述四个特征。

概念图的由来及理论依据:

概念图最早是在20世纪60年代由美国康奈儿大学诺瓦克(oJs叩h.DNovka)教授等人提出,但概念图这一概念名词的确定却是在20世纪80年代气20世纪60年代初期,行为主义理论还在北美盛行,由于行为主义理论不能很好的解释区别于低级动物的人是如何获得知识的,奥苏贝尔(Dav记.PAusubel)于1962年第一次提出关于人的学习的认知理论,并在第二年发表的《有意义的言语学习心理学》一书中对该理论作了精辟的论述中。奥苏贝尔认为,人的学习应该是意义学习,影响学习的最主要因素是学习者已掌握的知识,当学习者有意义学习的心向,并把所要学的新知识同原有的知识联系起来时,意义学习便发生了。奥苏贝尔甚至在其最有影响的著作《教育心理学:一种认知观》(1968年再版)的扉页上写道:“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:影响学习的最重要的因素是学生已知的内容。弄清了这一点后,进行相应的教学。”`凡奥苏贝尔同时对概念的形成和同化进行了区分,认为意义学习的心理机制是同化,除了学龄前儿童,学生的学习都是通过概念同化习得新概念的。概念的上位关系、下位关系和组合关系的层级排列最终形成了学生的认知结构。

奥苏贝尔的理论受到了社会的广泛关注。但是,如何知道学生已经掌握了哪些知识?诺瓦克教授根据意义学习和概念同化理论开发了概念图这样一种新工具,并首先在研究儿童能够理解诸如能量、细胞和进化等抽象概念的过程中进行了应用。很快他们发现,该工具同样可以用于教学设计和帮助学生进行有意义的学习,由此导致了对概念图更深人的研究。后来的研究表明,现代的认知主义学习理论和建构主义学习理论都非常好的支持概念图教学的意义。令人惊奇的是,被誉为构建21世纪教育新模式的信息技术和脑科学,也为概念图的正确性和无比广阔的应用前景提供了大量的事实说明。

例如,现代脑科学发现,人的大脑是有大约140亿个神经元组成,每个神经元都与其他的神经元形成功能网络。人类对大脑的认识已经发展到泛脑网络阶段,泛脑网络学说认为,人的大脑可从宏观到微观分为回路、神经元群、神经元及分子序列四级层次的网络份人的学习、记忆和思维正是通过这样一个网络系统来进行的。概念图的结构特征充分地符合了这一人脑的生理机制.

概念图（Conceptual Graph）由Sowa在1984年提出的基于语言学、心理学、哲学为一体的一种知识表示方法，由概念节点和关系节点组成，概念节点用来表示实体、状态、属性和事件。关系节点用来表示概念间的关系。在线性方式中概念用方框来表示，关系节点用圆圈来表示，有向弧标出了概念节点和关系节点之间的联系。例如：A girl，Sue is eating pie fast，其概念图如图1所示。

概念图的性质为：（1）概念图是有限的、连通的有向图，该图两类节点为概念和关系；（2）每个关系有一条或多条弧，每条弧必须连接到概念；（3）若一个关系有n条弧，则称为n元关系；（4）一个概念可以形成一个概念图，但每个关系必须连接到其他概念。（5）概念图采用的是基于图的正向推理策略。（6）两个概念图的匹配可分为通过投影匹配和通过最大连接匹配。（7）有实际意义的概念图可通过拷贝、限制、连接、化简等手段扩充概念图。概念图使用带标号的节点和连接这些节点间的带标号的弧表示知识，属于语义网络的范畴，其理论建立在谓词逻辑上，能完全与自然语言相互翻译，表示出自然语言的语义[5]。概念图同其他知识表示方法相比，具有更直接的同自然语言之间的映射，图形化表示，可读性更佳，比逻辑公式更直观的特点。概念图具有结构简单、易读、表示范围广、能够确切地表示自然语言的语义、数学基础严密等优点，代表了知识表示的发展趋势。