高中化学教学中应用概念图促进学生知识与能力的共同发展
摘要 概念图作为一种表征和揭示知识结构中意义联系的图表，在高中化学教学中，无论是作为“教”的策略，还是作为“学”的策略，均显得重要而有效。本文中，笔者结合教学实践，对概念图的工具性和功能性进行了实例论证和分析，结果表明：化学教学中使用概念图利于促进学生知识与能力的共同发展。
关键词 概念图 先行组织者 前概念 问题表征 认知结构
概念图是基于奥苏贝尔(D. P. Ausuel )意义学习和概念同化理论开发而成，该技术是用于表征和揭示知识结构中意义联系的图表，是以视觉再现认知结构、外化概念和命题的一种方法。它通过概念和概念间关系的连接，形成命题和层级结构，可了解学习者在某一概念网络中的已有概念。笔者结合教学实践和对教育教学理论的研究认为：在化学教学中，运用概念图这种视觉图表容易被学习者快速识别并迅速掌握，有利于促进学生知识发展，有助于提高学习者对知识系统的整体理解力。
1 作为先行组织者、诊断前概念以便确定教学起点和探究内容
1.1概念图作为先行组织者
先行组织者策略是根据奥苏贝尔的有意义学习理论，设计出相互联系的内容群，在演绎推理中首先出现范畴较广的上位概念，接着出现范畴较狭窄的下位概念，上课伊始提出一种对新旧知识起联结作用的陈述，称之为“先行组织者”。概念图作为先行组织者：不仅利于把新课的知识与学生的认知结构联系起来，而且可以帮助学生组织所学习的内容。
化学学科具有知识的连贯性和逻辑的严密性等特点。教材中一些重要概念、性质、原理的编排一般都采用前有预伏、中有突破、后有发展的编排体系。学生在学习新知识时，不是孤立地学习新知识，而是以一定的旧知识作基础。因此，我们在教学中要充分利用学生己有的基础知识，旧中孕新，使学生温故而知新，以便及时将新知识纳入到原有的认知结构中。例如：依据物质的组成和性质，学生已有对纯净物分类的知识，在进行电解质、非电解质等概念教学时，首先出示概念图1（带方框概念去掉），要求学生以“填空建构式”完成，了解学生对纯净物这一上位概念的分类机分类依据的把握程度，从完成情况确立学生的物质分类观的最近发展区，进而准确把握电解质与非电解质，强电解质与弱电解质等概念教学的起点。
1 物质分类概念图
1.2 概念图用于诊断前概念
学生在学习化学课程之前，通过日常生活的各种渠道和自身实践，对客观世界中的各种化学现象已经形成了自己的看法，并在无形中养成自己独特的思维方式，这种在接受正规科学教育之前所形成的概念一般称之为前科学概念或前概念。
在进行“电解质和非电解质”概念教学时，学生头脑中已有“电解水”的经验，自然会产生“通电分解的物质或不分解的物质”前概念，片面地认为电解质即为通电分解的物质，而非电解质即为通电不分解的物质，这就阻碍了学生建构“在水溶液或熔融状态下能否电离的化合物即为电解质和非电解质”的科学概念。为了克服这种先入为主、凭直觉印象形成的前科学概念对建立科学概念产生的负面影响，在教学中可以利用概念图策略，确定探究科学概念的起点和探究内容，从而引发认知冲突，即揭示科学概念与学生原有认知结构中前概念的矛盾，揭示前概念的局限性、表面性，逐步形成科学概念。（如：图2虚框部分为新教学内容）。
2 物质分类概念图
2 概念图作为知识学习工具，利于知识记忆、转化和知识整合
知识是学科学习的基础，也是能力的载体。知识的记忆、理解、转化及知识的链接和生长是教学的重点。
2.1 知识记忆
记忆是认知心理学的一个重要内容。化学是“以陈述性知识为主要目标”的课程，理解基础之上的记忆自然成为学习化学的一种重要技能。在化学课堂教学中，我们所遇到的知识有的存在内在的、本质的联系，有的尽管没有这种关系，我们也可以根据表面特征的相似性进行归类，不能认为没有内在联系或逻辑关联的知识就只能一一呈现，让学生孤立地去学习记忆。也就是说，教学中要善于根据知识的内在联系或者外部的相似性特征对它们进行归类，使之条理化、组块化，以便学生对化学知识的特点清晰化，容易辨别和记忆。例如：烃及其衍生物是高中化学概念最多的内容之一，概念的记忆成为教学的一大难点，针对这一特点，在教学时，给出“烷烃、烯烃、炔烃、卤代烃、醇、醛、酸、酯”一组概念，要求学生课后以“群概念建构式”建构概念图，通过交流、修改加以完善。这样，以概念图的形式把众多有内在联系的概念组织起来（如图3），形成知识组块结构，既符合复杂陈述性知识学习和保持“画网络图”的“组织策略”，也符合记忆的组块理论，记忆效果显著。
图3 烃及其衍生物概念图
2.2 知识转化
现代信息理论把广义的知识分为陈述性知识和程序性知识。将陈述性知识转化为程序性知识，进而学会解决问题，成为教学中培养学生能力的重点和难点。
在进行等效平衡的内涵和应用教学时，其外延是它的分类，即不同类型的等效平衡以及其前提条件，这在具体的解题过程中会有更广泛的应用，教学中利用概念图（图4），不但有利于学生理解和记忆，而且更利于明确各种条件下达到等效平衡的条件，利于概念间进行等效变换。
以反应aA（气）+aB（气）cC（气）+dD（气）为例，把概念图中的信息转化为产生式规则，完成了陈述性知识向程序性知识的转化。
图4 等效平衡的陈述性知识转换成程序性知识
2.3 知识整合
化学教材虽然根据知识结构的特点排列，但是，教材是以静态序列呈现的，不可能充分满足知识学习的结构化要求；同时，知识的内在联系不仅体现在相似性方面，而且也通过反差和逆转等关联性表现出来。不仅同类知识之间存在着内在关联，不同学科的知识之间同样也存在着内在关联，能够意识到反差的和远距离的内在关联性，是对知识深入理解并形成了比较系统、完善的知识结构的结果，高质量的教学应该将此视为加深知识理解的重要途经，并且，知识的结构性也不等于学生认知的结构化要求。因此，教师的教学不能完全按照教材上的知识排列顺序，按部就班地、匀速地进行，必须根据学生的实际情况和教师对知识的理解，对教材进行加工，教师在教学中可以根据知识的相似性对其进行归类，也可以对知识之间的关系加以组织和提炼等，以利于构建结构化的知识网络，进而利于学生形成具有层次分明、结构化知识网络的良好化学认知结构。
概念图作为一种有效的能够促进概念间知识联系、加强概念间理解的教学工具，能够在很大程度上成为学生发展一种理解化学概念和现象的综合整体性知识框架，建构丰富、完备的化学知识网络。在化学教学中，教师为了帮助学生形成完整的认识结构，需要引导学生抓住知识的内在联系，总揽全局，对所学的知识进行整合，及时辅导学生绘制概念图，将探究材料中的各级概念在其头脑中建构成理想认知结构图。如“物质的组成”概念图（图5），学生从宏观角度认知了元素与物质组成的关系，从微观结构也通过探究获得微观粒子和宏观物质间的构成关系，进而从宏观和微观两个层面认知物质的组成并绘制概念图，教师可引导学生进行对比分析概念图，在形成知识体系的基础上促进知识连接和连接点上的知识生长，概念图如此利用，利于学生从多视角、多途径直接或间接认识、提取概念，使材料的提取变得更加方便，分析和解决问题的能力得到更好的提升。
图5 “物质的组成”概念图
3 概念图作为测查和发展学生思维能力的工具
思维能力是解决问题能力的核心。心理学认为：问题解决是由一系列目的指向的认知操作过程组成的。从问题解决的整个过程来说，问题解决最终要通过一系列的外化技能加以表达而实现。
而个体在解决问题时，思维活动通常是内隐的，是借助于不出声的内部言语进行的，个体在解决问题时的内部操作无法被他人直接观察到，相对其给出的结果而言，其解决问题时的思维过程处于一个“黑箱”之中，如果仅凭行为结果去推测“黑箱”的内部，则不一定准确、可信；而事后询问所得到的答案或让个体自由地回忆、追述其当时的思维情景，又常常因损失很多有用信息而使原有信息不完整甚至“失真”。 行为主义心理学家华生认为“通过让被试对特定问题的出声思维，比起依靠不科学的内省方法来，能够更多地了解和认识思维心理学”。
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