概念图的理论基础与运用实务.doc

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1、25概念圖的理論基礎與運用實務概念圖的理論基礎與運用實務林達森嘉南藥理科技大學教育學程中心(收稿日期：2003年5月15日；接受刊登日期：2003年10月6日)摘要近來國內快速且根本地教育改革，展現教師提升教育專業知能與教學創新之契機與需求，並凸顯出藉由提昇學生學習能力以達成概念學習之教育目標的迫切性。概念圖發展已歷二十餘載，但在國內未見普及，且未形成系統性研究。作者以多次概念圖研究之結果與經驗為基礎，意圖對此認知工具做出精要而全面地探究。本文由概念圖的發展背景為始，申論其理論基礎，接著針對概念構圖在：實驗研

2、究、課程發展設計、評量、及教學與學習等各種用途深入論述，並彙整國內外相關實證研究成果作為對照印證。最後歸納本人實際進行概念構圖教學研究之經驗，提供予學者與中小學教師參考與運用，並作結論。期盼能藉以達到推廣概念構圖於教學評量與提升概念圖相關研究之效。關鍵詞：科學教育、概念圖、概念構圖、概念學習25概念圖的理論基礎與運用實務壹、前言近十年來國內歷經空前而根本性的教育改革運動，雖然學界與民間多有責難之聲，然從中也展現出對於教師教育專業知能成長與教學方法革新之殷切企盼，以及希望藉由提昇學習者的學習策略與能力來達到概念

3、知識學習的目的，亦即從過去的知識本位之學習轉為以能力為本位的教與學。本論文將以論述概念圖的理論基礎與發展歷程為始，深入探究此概念學習工具，並進一步提供本文作者多年研究概念圖之成果及經驗，予教育界先進分享交流，期盼中小學教師能從中體認教學創新之契機，並達到擴充教學策略及學習工具之目標。貳、概念學習與概念圖一、概念學習25概念圖的理論基礎與運用實務何謂「概念」？「概念」是指被歸為同一類事物共同屬性之抽象，通常以一概括性的名詞或符號指稱。例如：「10」是代表一個特定的量數概念；而「動物」是指稱有肌肉與神經組織，能行

4、明顯自主性運動，無細胞壁的異營性多細胞真核生物。推而廣之，概念對人類的生存與發展極具意義與功能，由於概念為事物屬性之抽象，故面對環境中紛至杳來的複雜訊息，概念的形成與調整可幫助人類進行認知學習，促進人對環境的適應。J.Piaget在其發生認識論中，便以「基模」表示人類的認知結構，「基模」意即認知主體經由學習（與環境互動）所建立的概念、或相關概念的組織體。為求適應環境所發生的基模改變，就是人類認知發展的動態歷程，Piaget更以同化與調適等認知功能，說明認知主體持有的概念量變與質變之機制(引自Wadsworth

5、,1972)。R.M.Gagné(1970)所提出的學習階層理論中，將人類學習活動由基礎至高階分為八個階層，而概念學習列於第六個層次，人類經由訊號學習、刺激－反應學習、連鎖學習、語文學習、及辨識學習為基礎，獲致概念學習之條件，而學習概念又為原理原則學習及問題解決之基礎。J.S.Bruner(1960)在其著作《教育的過程(TheProcessofEducation)》中強調，教師若掌握學科的基本概念架構，有助於學生對學科知識的記憶保留，並促進學習的遷移。依此認知心理學的觀點，概念不僅是與學習活動之間存在緊密關

6、連，成功的概念學習更是引領學習者邁向高級認知活動的關鍵。由於概念學習對於認知發展的重要性，故確切瞭解有系統的科學概念，是科學教育的主要目標之一(NationalResearchCouncil,1995)。美國科學促進協會(AmericanAssociationforAdvancementofScience;AAAS)主導的「2061計畫」(Project2061)，亦指出未來科學教育的革新計畫中以培養學生的科學素養為目標，而科學概念的瞭解及運用則為科學素養的重要環節(AAAS,1989;Ahlgren&Rut

7、herford,1993)。二、概念圖概念學習既為科學教育主要目標，如何有效幫助學生學習概念、及真實評量學生的概念學習成果，便成為學者專家的重要課題。概念圖(conceptmaps)的提出與研究發展，適可提供科學教師一種有效的認知工具。然概念圖並非新的構想，許多科學教科書籍，都常以各種形式的示意圖整理課程重要概念，例如：在「生物化學」中以環狀概念圖說明「檸檬酸循環」之過程、而以直線鏈狀流程圖說明電子傳遞鏈的過程，這些均可視為是某種形式的概念圖運用。而將概念圖有系統地用於科學教學與學習之研究，可說由美國康乃爾大

8、學的學者J.D.Novak及同事所提出，Novak與Musonda(1991)指出早在1966年Novak與同事所進行的研究中，便試圖尋找有效呈現受試者認知結構的工具，直到1970年代初期至1980年代一個為期12年的長期研究計畫，發展以概念構圖做為轉譯晤談原案資料的工具，來追蹤學生科學概念的演變歷程，此為概念圖的發展淵源。接著如Surber與Smith(1981)以概念圖為工具研究調查學生的迷思概