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《概念图策略在初中生物教学中的应用研究》课题结题报告

摘要  2011年版义务教育《生物课程标准》中要求关注重要概念的学习。概念是对事物的抽象或概括。生物学概念是生物学课程内容的基本组成。学习方式要改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状,倡导学生主动参与,乐于探究,勤于动手,获取新知识的能力,分析和解决问题的能力以及交流和合作的能力。 

国内外研究学者已经发现,概念图是一种有效的“学会学习”的教学方法,是意义学习的重要策略。它曾盛行于国外,特别是欧美一些国家,现已成为他们中小学常用的一种教学策略和学习策略,并取得很好的教学效果。如今已成为许多国家的教育改革策略之一,在新课程改革的背景下,概念图已经引起我国学者的极大关注,利用概念图教学已成为一种必然趋势。

本课题将概念图策略应用于初中生物教学中,从新授课,复习课中的应用到练习中的应用。并应用用概念图(Inspiration)软件在教师教学和学生学习中进行使用。通过在初一和初二中进行问卷调查研究和实验研究,结果证明:概念图策略能提高学生的学业成绩,通过问卷调查进一步证实概念图能有效的转变学生的学习方式,促进学生的自主学习和合作学习,能提高学生的学习兴趣,能培养学生的创新思维能力和反思能力。学生应用概念图策略进行学习,能促使学习者进行有意义学习,能更好地组织自己所学的概念,能较好地感知和理解概念在知识体系中的位置和意义,有效地提高学习效果。

关键词  概念图 生物教学 应用研究

《概念图策略在初中生物教学中的应用研究》课题于2012年2月29日经红河州教育科研规划领导小组办公室批准立项为红河州“十二五”第二批教育科研一般课题,课题编号为:1252072。经过课题组成员3年多研究、实践和总结已基本完成任务并取得预期成果,现结题报告如下

一、 课题研究的背景

2011年版义务教育《生物课程标准》中要求关注重要概念的学习。概念是对事物的抽象或概括。生物学概念是生物学课程内容的基本组成。生物学重要概念处于学科中心位置,包括了对生命基本现象、规律、理论等的理解和解释,对学生学习生物学及相关科学具有重要的支撑作用。课堂教学中,教师可以使用术语来传递生物学的概念,如“光合作用”;也可以用描述概念内涵的方式来传递生物学概念,如“绿色植物能利用太阳能(光能),把二氧化碳和水合成贮存了能量的有机物,同时释放氧气”。

用描述概念内涵的方式来传递概念可以更好地针对学生的年龄特点和认知能力来确定概念教学的深度和广度,以期切实达到预期的教学效果,并为后续的学习打下基础,实现重要概念的螺旋式发展。在初中生物学概念教学中,既要揭示其实质,又要符合学生的接受能力。 

围绕着生物学重要概念来组织并开展教学活动,能有效地提高教学效益,有助于学生对知识的深入理解和迁移应用。教师在设计和组织教学活动时,应注意围绕重要概念展开,帮助学生通过对事实的抽象和概括,建立生物学重要概念,并以此来建构合理的知识框架,进而为学生能够在新情境下解决相关问题奠定基础。  

生物科学不仅是众多事实和理论的汇总,也是一个不断探究的过程。科学探究既是科学家工作的基本方式,也是科学课程中重要的学习内容和有效的教学方式。在生物教学中应用概念图策略进行学习,引导学生主动参与、勤于动手、积极思考,培养学生获取新知识的能力、分析和解决问题的能力,以及交流与合作的能力等。 

概念图是盛行于国外,特别是欧美国家的一种教学形式,是最早由美国教育系的诺瓦克教授等人在20世纪60年代提出来的,是一种组织和表征知识的工具,是利用图示的方法来表达人们头脑中的概念、思想、理论等,把人脑中的隐性知识显性化,可视化,便于人们思考、交流表达。利用概念图教学能帮助学生进行意义建构,能培养学生的创造能力,协作能力和反思能力,能使学生更好的学会学习,能提高教学效率,是学生进行意义学习的一种好方法,已成为国内外研究的热点之一。      

二、国内外探究教学研究的历史和现状

(一) 国外研究现状

概念图是美国康奈尔大学教育系的诺瓦克(Joseph D.Novake)教授等于20世纪60年代提出的,这一概念的确定是在20世纪80年代。由于奥苏贝尔(Dvaid P.Ausubel)提出了关于人的学习的认知理论并发表《有意义的言语学习心理》,这一理论受到广泛关注,人们发现概念图对儿童思维的开拓有极大意义,所以人们对概念图相关知识的研究也逐渐深入了。国外概念图的研究比较成熟和普及,可以概括为以下几个特征:

1、功能上的延伸,从评价工具到教学技能、教学策略。

概念图最初的目的是为了测定学习者已有的知识,所以它是一种评价的工具。后来,人们发现作为工具的概念图,在教学上的意义远不止是评价原有知识和错误概念,它同时也是学习的工具、创造的工具、合作的工具、媒体设计的工具、课程和教学设计的工具。概念图蕴涵着如此丰富的教学功能,使很多研究者渐渐脱离了概念图狭隘的工具观,而把概念图作为一种教学的技能和策略。研究发现,教学者和学习者如果掌握了制作概念图的技能,就可以大大提高教和学的水平。概念图同时也是一种学习的策略和元认知策略,能帮助学生进行有意义学习,提高反省认知,最终使学生学会学习。值得一提的是,在建构主义学习理论视野下,概念图还是学生建构知识不错的脚手架。

2、领域上的延伸,从科学学科到其他学科、社会应用。

诺瓦克教授领导的研究小组,最初把概念图应用于研究儿童科学知识的掌握,因为,科学知识相对具有抽象的概念内涵、丰富的逻辑层次和严谨的科学命题。但很快,概念图的研究范围便超出了科学的范围而扩展到各个学科,甚至被社会上的方方面面所研究利用。如新产品的设计、市场的开发、管理问题的解决等等,只要一个复杂的问题需要被明确的表达或解决,概念图是一个很好的方法。

3、技术上的扩展延伸,从手工制作到电脑软件进行编制。

概念图可以手工制作,现在还可以利用电脑软件进行编制。利用电脑软件制作概念图有许多优点,如修改方便,界面漂亮,可以直接打印,可以网上学习交流等。鉴于概念图的巨大应用前景,市场上可以编制概念图的软件多达十几种,如Inspiration、MindManager、MindMap、Cmap-Tools、Thinking、Maps、MapMaker等。
    (二)国内研究现状

我国对概念图的研究发展可以概括为介绍、引进、应用和研究。1986年第一次将概念图理论应用于计算机领域。1999年第一次将概念图理论引入教学领域。2000年第一次将概念图作为评价工具进行研究。近年来概念图研究逐渐引起了我国学者的极大关注,如今,概念图被当作一种有效的工具应用于各个领域。

从文献查阅可以看出,国内在教与学领域对概念图的研究比较热烈,但在初等教育范围内相关研究较少,中等教育领域相关研究多一些,涉及到实践生物教学的较少。

三、课题研究的类型

    应用研究。

四、课题研究的理论依据

(一)奥苏贝尔的有意义学习理论和认知同化学习理论

1962 年,奥苏贝尔第一次提出了人的学习的认知理论,并在《有意义的言语学习心理学》一书中对该理论做了精辟的论述。奥苏贝尔提出,有意义学习过程的实质,就是符号所代表的新知识与学习者认知结构中已有的适当观念建立非人为的和实质性的联系。这一论断给有意义学习下了明确的定义。由此可见,意义学习的关键是新旧知识之间建立联系,而概念图正是体现了新旧知识之间的联系,构图的目的就是让学生进行意义学习。

概念图是一种表征和组织知识的工具。概念、命题、交叉连接和层级结构是它的四个图表特征,概念图层级结构中,包括性最广的概念位于最上层,最具体的概念位于下层,整个图形显示了知识的结构化,整合了知识,使它们之间发生了意义联系,形成了知识网络。概念图这些特点都符合了奥苏贝尔的关于意义学习的三个类型。诺瓦克正是基于奥苏贝尔的有意义学习理论和概念认知同化理论开发了概念图这样一种新工具,才引发出了概念图这一教学策略,诺瓦克通过概念图的研究不但使奥苏贝尔有意义学习理论和认知同化理论得到验证,而且进一步丰富,充实和发展了这一理论。 

(二)建构主义学习理论 

当代建构主义者主张,世界是客观存在的,但是对于世界的理解却是由每个人自己决定的。每个人都是以自己的经验为基础来认识现实解释现实的,由于每个人的经验以及对经验的理念不同,于是对外部世界的理解和认识便也不同。所以,学习不是由教师把知识简单地传递给学生,而是由学生自己建构知识的过程。学生不是简单被动地接收信息,而是积极主动地建构知识的意义,这种建构是不能由他人来替代的。 

而概念图的构建过程,就是学生根据自己对概念的理解,用自己的大脑,主动地建构知识,建构的过程中是根据自己所掌握的知识经验来进行的,不同的人构建的概念图可以不同,要根据自己考虑问题的角度来定。 

建构主义的教学观认为教学不能无视学习者的已有知识经验,应当把学习者原有的知识经验作为新知识的生长点,引导学习者从原有的知识经验中,发现新的知识经验。这一思想与维果斯基的最近发展区的思想相一致。教学不是知识的传递,而是知识的处理和转换。 

概念图的制作就要根据学习者已有的知识经验,来滋生出新的知识,让新旧知识之间发生联系,对知识进行意义学习。

在教学过程中,只有那些适合用概念图教学的内容才用概念图策略进行教学,在概念图的制作过程中需要学生与学生之间的协作交流,还需要学生与教师之间的合作交流,在交流的过程有时还会产生思维火花,完善学生对知识的理解。学生要在不断地交流反思学习的情境中对所学内容的进行意义建构。对知识进行意义建构,是制作概念图的目标和初衷;概念图的制作过程都是围绕这一目标来进行的,这也正是建构主义所提倡的教学活动的最终目标。概念图策略无论是从知识观,教学观,还是从教学目的上都是和建构主义理论相吻合的,所以建构主义理论很好的支持了概念图教学的意义,概念图策略也很好的践行了建构主义理论的思想。 

(三)多元智能理论

多元智能理论是由美国哈佛大学教育研究院的心理发展学家霍华德·加德纳(Howard Gardner)1983年提出的。他认为每个人都在不同程度上拥有:语言智能、节奏智能、数理智能、空间智能、动觉智能、自省智能、交流智能和自然观察智能九种基本智力。智力之间的不同组合表现出个体间的智力差异。加德纳教授是以能否解决实际生活中的问题和创造出社会所需要的有效的产品的能力为核心来作为衡量智力高低的标准。 

根据这些我们应该认识到每个学生都是多种不同智能不同程度的组合,每个学生都有自己的优势智能,有自己的学习风格和方法。所以我们平时的教学要能从不同程度上发展学生的这九种智能,要能发现学生的优势智能,因材施教,提高其解决实际问题的能力,让其得到更好的发展,更好地适应社会,更好地服务于社会,为能创造出社会所需要的有效产品提供能力基础,我们要通过多元智能来教,为多元智能而教。而概念图是利用图示方法来表达人们头脑中的概念、思想等,把人脑中的隐形的知识显性化,便于人们思考、交流和表达。在制作概念图的过程中,要不同程度地利用学生的这些智能,同时也特别培养了学生的反思能力,创新思维的能力,所以概念图教学能使学生的这些智能得到不同程度的发展,使学生多方面能力得到提高,为更好的适应社会做了能力铺垫。 

(四)人本主义学习理论 

人本主义学习理论是建立在人本主义心理学的基础之上的。人本主义心理学是20世纪五六十年代在美国兴起的一种心理学思潮,其代表人物是马斯洛和罗杰斯。人本主义的学习与教学观深刻影响了世界范围内的教育改革。是与程序教学运动、学科结构运动齐名的20世纪三大教学运动之一。 

人本主义的学习理论:注重启发学习者的经验和创造潜能,引导其结合认知和经验,肯定自我,进而实现自我。人本主义学习理论重点研究如何为学习者创造一个良好的环境,让其从自己的角度感知世界,发展出对世界的理解,达到自我实现的最高境界。 

概念图教学就是从学生的已有知识出去,根据已有的知识经验,根据自己对概念的理解,使新旧知识发生意义联系,构图的过程就是自我实现的过程,学生根据自己对知识的理解,构建出概念图后,一定有一种成就感,有一种自我实现的幸福感。 

人本主义强调教学的目标在于促进学习,因此学习并非教师以填鸭式强迫学生学习枯燥无味的教材,而是在好奇心的驱使下去学习对他感觉有趣和需要的知识。不少研究已经证明概念图能激发学生的学习兴趣,让学生自觉主动地学习,摆脱了老师填鸭式的教学,使新旧知识发生意义联系,形成知识网络,有利于学生对知识的记忆。 

另外罗杰斯还提倡让学生进行意义学习和经验学习,而概念图教学的目的就是让学生进行意义学习,对新旧知识进行意义建构,让学生学会学习,促进学生更好的发展。 

(五)合作学习理论 

从国内外有关合作学习的研究文献来看,合作学习已成为当代深受世界上许多国家普遍关注和欢迎的教学理论。因为合作学习主要奠基于社会学与心理学等学科之上,有着非常坚实的理论基础。 美国明尼明达大学合作学习中心的约翰逊兄弟俩认为:"合作学习就是在教学上运用小组,使学生共同活动以最大程度地促进他们自己以及他人的学习。"简而言之合作学习是指学生在小组中为完成共同的任务,有明确分工的互助性学习。 

概念图教学就是以小组为单位,先自己根据经验设计概念图,然后小组内讨论,整理完善,展示。为了能很好的交流,学生都专心的设计,这样最大限度的促进了学生自己的学习,然后在讨论过程中,使思想得到交流,完善了不同的看法,知识得到巩固,每个人都得到不同程度的提高。所以概念图策略适合合作学习理论的内涵,同时可为学生的交流和合作提供支持,有助于形成良好的师生关系,民主的教学氛围,不但能教学相长,还能激发学生学习的兴趣。 

(六)信息加工心理学理论

1968年,阿特金森和希夫瑞提出了记忆的三级信息加工模型。该模型认为,记忆结构是固定的,而控制过程是可变的,记忆由感觉记忆、短时记忆和长时记忆三个存贮系统组成。在信息加工过程中,外部信息首先通过感觉器官进入感觉记忆,这里对信息保持的时间非常短,只有1秒钟左右,然后受到注意的信息获得识别进入短时记忆。短时记忆的容量有限,只能保留7±2个信息组块,而且信息保留的时间也只有 1分钟左右,除非不断对信息进行复述。复述可以使短时记忆中的一部分信息进入长时记忆,长时记忆的容量很大,对信息保留的时间也可以很长。 

可见要想记忆大量的信息,就必须增大每一个组块的容量,必须让信息组块化,将孤立零散的知识连接成大的单元。概念图就是将零散的知识组合成模块,整合成一个知识网络,一张图就是一个记忆信息组块,里面包含更多的小组块,甚至可以几张图形成一个更大的组块,这样就增大了记忆容量。便于学生的记忆和学习。 

(七)现代脑科学理论 

现代脑科学发现,人的大脑是由大约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。人的学习,思维记忆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符合了这一人脑的生理机制。 

可见概念图之所以能盛行于国外,特别是能成为欧美国家的一种教学形式,现在人们对它的研究仍然经久不衰,甚至成为很多国家教育改革策略之一,是因为它有着深厚的教育学心理学理论基础的。     

五、对课题研究内涵的界定

概念图是组织和表征知识的工具,它包括众多的概念,以及概念或命题之间的关系。每两个概念之间的关系通过连线和连线上的词表示。

概念图的图表结构包括节点(又称结点)、连线和连接词三个部分。节点就是置于方框(或圆圈)中的概念。连线表示两个概念之间的意义联系,连接可以没有方向,也可以单向或双向。位于上层的概念通常可以引出好几个知识分支,不同知识领域或分支间概念的连线就是交叉连接(又称横向联系),交叉连接常常形成方向性意义,也是产生创造性思维的关键之处。连接词是置于连线上的两个概念之间形成命题的联系词。如“是”、“包括”、“表示”。

六、研究的内容及重点、难点

(一)基本内容

1、教师应用概念图策略教学的研究。

2、学生应用概念图策略学习的研究。

3、评价概念图策略教学的效果。

4、概念图Inspiration软件在教学中的应用。

(二)重点和难点

1、重点:概念图作为学习策略、教学策略和教学程序设计方法在生物学中应用研究。

2、难点:概念图Inspiration软件在教学中的应用。

七、课题研究的目标

(一)学生应用概念图策略及概念图Inspiration软件学习生物学概念,帮助学生对知识的深入理解和迁移应用,从而提高学生的生物科学素养。

(二)教师应用概念图策略及概念图Inspiration软件提高课堂教学效益。

(三)应用概念图评价学生在教学活动中的学习效果。

八、研究成果的表达形式

(一)《概念图策略在初中生物教学中的应用研究》课题研究方案

(二)《概念图策略在初中生物教学中的应用研究》课题阶段总结

(三)《教学案例集》

(四)《教师论文集》

(五)专题讲座课件与教案

(六)《概念图策略在初中生物教学中的应用研究》课题结题报告

九、课题组成员及分工

林荔:负责组织协调研究过程中各项工作, 负责研究实施的阶段总结,撰写课题阶段总结报告,填写课题申请书、撰写开题和结题报告。

高敏:负责制定课题研究的方案, 策划、组织协调各项研究活动的开展。填写课题申请书、撰写开题和结题报告。

李艳:对课题组成员进行相应的教育科研方法培训与指导。参与填写课题申请书、撰写开题和结题报告。

马成:负责课题组织协调及各项研究活动的开展。

李强:负责研究实施的阶段总结,撰写课题阶段总结报告。

晏利青:负责对课题有关调查问卷材料进行分析研究,研究实施的阶段总结,撰写课题阶段总结报告。

胡涛:负责研究实施的阶段总结,撰写课题阶段总结报告。

李建:负责课题研究相关资料的收集整理、统计分析,课题结题材料的汇编和排版工作。

苏萍:课题有关材料的收集。

何春:课题有关材料的收集。

十、课题研究的方法

(一)文献

查阅文献,把握国内外发展规律及发展趋势,明确研究方向,确定研究的内容及重难点,以及相应的研究方法。

(二)调查法

设计问卷调查表,对学生进行调查研究。

(三)实验法

设置实验班和对照班进行实验研究。

(四)行动研究法

在教学实践中研究,在研究中进行教学。

十一、课题研究的步骤及阶段性成果

(一) 准备阶段

2011年3月,提出课题设想,进行基本情况调查分析、查阅资料,确定课题名称,填写课题申请书,向红河州教育科研规划办申报课题立项。

组织全体成员查阅有关文献,学习有关理论,统一思想提高认识,更新观念,增强基础教育课程改革的责任感和紧迫感,进行课题申报工作,制定课题计划和实施方案,撰写开题论证报告。

(二)实施阶段

1、 2011年4月——2011年7月,制定课题实施方案,撰写课题开题论证报告。学习相关理论知识及概念图Inspiration软件的使用。

2、 2011年8月——2012年7月,确定实验班级和对照班,具体进行第一轮课题研究,收集教案,教师撰写论文,收集学生生物作品,写出第一阶段小结。

3、2012年8月——2013年7月,收集阶段总结,撰写课题研究中期报告,进一步完善课题研究的基本途径和方法,进行第二轮课题研究。全体成员撰写相关的教案和论文。写出第二阶段小结。

4、2013年8月——2013年12月,继续修订和完善并实施课题方案,收集教案,学生问卷调查,优秀课堂实录选辑,收集论文和学生作品,写出第三阶段小结。

(三)总结、推广、结题阶段

2014年1月——2014年7月,全面整理,完善研究成果,总结研究报告,推广应用。编辑《教学案例》及《教师论文》,撰写《结题报告》,申请课题结题验收。

十二、研究成果

(一)概念图的类型

1、一般层级概念图

主要特点是:将某一命题中的各概念按照类属关系依次排列而绘制出来的。

例如:“科学探究过程”的概念图

再例如:“细胞结构”的概念图

2、网络型概念图

主要的特点:没有层级的要求,也就是不用将概念按照抽象性或包含性关系分成不同的层次。

例如“光合作用”的概念图

(二)概念图在教学中的功能

1、概念图作为教师教学的工具

1)概念图可作为教师教学设计的工具。

教师进行教学设计是完成课堂教学的必备步骤,在信息技术条件下,概念图是教师很好的备课工具,教师可以借助它归纳、整理教学思路。

2)概念图可作为教师展示教学内容的工具。

概念图打破了传统的罗列条款式展示教学内容方法。做到了学生既能直观地观察到概念,又看到了教师的思维过程,通过概念图展示出各种表达方式及其特点。

3)概念图可作为教师评价学生掌握知识的工具。

通过概念图可以了解学习者在解释内容时被误解的概念。学生对概念的理解常常不完全或者有缺陷,结果造成了误解。学生画的概念图可以体现他们对概念不完全的或者有缺陷的理解,从而有助于教师诊断这些概念,分析影响教学效果的原因。

2、概念图作为学生学习的工具

1)概念图可作为学生记笔记的工具。

传统的笔记是以文字为主的条款罗列形式,这种方式极易造成学生跟不上教师的讲解;或者听和记相矛盾,顾此失彼或者抓不住重点等等。而学生利用概念图的方式做笔记能将概念和对概念的理解记录下来,有利于课后复习和再思考。

2)概念图可作为学生建构知识结构的工具。

学生在学习过程中往往会出现掌握了知识点,却缺乏知识点之间的联系,以于面对真实问题的时候就不知道如何运用自己所学知识。而概念图在建立知识点联系这方面有比较好的作用,能够将原本存在于学生头脑中的知识、概念摆在面前,可以通过彼此之间的连线等体现知识、概念的联系,构建起一个比较完整的知识结构。

3)概念图可作为学生复习、巩固知识的工具。

利用概念图改变了学生按照教材目录将各个章节的内容摘抄下即算完成作业的传统做法。概念图作为复习和巩固知识工具,首先使学生构造概念图,然后在课堂上以小组为单位讨论每个人的构图过程和表达的思想,最后由小组代表向全班同学讲解自己的概念图,其他同学还可以对概念图进行补充修改。

4)概念图可作为学生自我评价的工具。

概念图不仅有助于学生复习知识、概念,而且有助于学生把知识、概念联系起来。建构自己的知识结构。在不断积累的过程中实现有意义的学习。

(三)概念图的制作

1、概念图绘制的步骤

1)选取一个熟悉的知识领域。

2)确定概念等级关系。

3)确定概念图纵向分层和横向分支,即概念图草图构思。

4)建立概念之间的连接,并在连线上用连接词标明两者之间的关系,即形成概念图。

5)在以后的学习中不断修改和完善。

2、概念图绘制的规范

1)概念图中每个概念只出现一次。

2)连接两个概念间的联系词应尽可能选用意义表达具体明确的词。

3)连接概念的直线可以交错,但向上或向两侧联系时需加箭头。

4)概念名词要用方框和圆圈圈起来,而联系词则不用。所以,绘制概念图首先要明确概念图的要点和关键,注重科学性和知识的系统性。

(四)概念图策略在教学应用

1、对学生进行概念图有关知识的培训。

1)利用概念图inspiration)软件制作概念图

由于学生从来没有接触过概念图inspiration)软件,因而要提前学习概念图inspiration)软件的基本使用。经过学习,同学能熟练地使用该软件。

2)手绘方法制作概念图

3)教会学生利用概念图策略进行学习。

4)利用学生学过的生物学知识进行概念图训练。

2、概念图策略的教学方法

1)概念图策略的教学流程

2)课前准备

教师利用概念图进行备课,教学计划的制定和教学内容的确定以及教学目标的制定都要围绕概念图策略进行,教师并准备好标准的概念图,学生通过预习画出与新知识有关的原有知识概念图,并找出新内容中的概念。 

3)创设情境,引出概念,提出问题

课堂教学过程中,教师用电子白板及Inspiration软件运用概念图策略进行教学,学生用概念图进行学习。 教师用概念图展示教学内容,用概念图理清知识线索,讲授知识,为学生提供本章节知识结构。

教师创设情境,出示要解决的问题。如学习七年级下册第四单元第七章第一节 “分析人类活动对生物圈的影响”一节时,首先用课件演示有关环境污染、生态破坏的图片、音频、视频资料,再加上教师用慷慨激昂、引人深思的话语导入,使学生有了感性认识,引发学生学习的兴趣,激发学生的学习欲望,接着向同学们提出了学习的任务。

4)分析讨论,构建体系

学生在课堂教学中,以小组为单位合作构建概念图,先自己构建,然后组内协商,用概念图做为学生组内交流合作的工具。并用概念图训练考察学生对知识的理解和应用。

将每个班分成8个或10个学习小组。对每个学习小组中的成员进行分工,学生自学了学习内容后,重点独立思考所分任务,作出概念图。

如把“人类活动对生物圈的影响"分为“人类对环境的破坏”和“环境污染对生物的影响”两部分。把这两个任务分给学习小组的成员,5个组员完成一个任务。

5)绘制概念图,交流讨论,评价完善

把每个学习小组成员的草图集中在一起,每人发言交流对专题的理解,记录员做好记录,讨论完毕,整合完善学习小组合作的概念图。

教师根据情况组织小组代表发言,汇报学习结果,展示小组合作的概念图并讨论,对不同意见提出质疑,发展批判思维能力。

学生能解决的问题尽量让其自主讨论解决,教师根据讨论情况进行归纳总结,对共性问题点拨解疑。

对小组的概念图进行评价,完善小组的概念图,最终形成集体的概念图。

(五)概念图策略在教学中的实验研究

1、实验目的:概念图策略能提高初中学生生物学的学业成绩。

2、实验对象:初一、初二各抽两个班,一个班为实验班,另一个班为对照班。

3、实验方法:调查法、实验法

4、实施阶段:

1)设置实验班和对照班

在初一、初二年级同一层次的班级中各随机选取两个班,进行问卷调查,了解实验班和对照班的学生对生物学科的学习情况。

实验班和对照班的学生喜欢学习生物,生物学是一门有趣的学科,对学生的发展是有用的。学习生物有一定难度,一般投入生物的学习时间不多,一星期一两次。运用的学习方法不多,多死记硬背。学生不知道概念图的学习策略。学生希望掌握一些好的学习方法来提高生物的学习效果。

2)实验班实施概念图教学,对照班实施常规教学。

3)对实验班进行问卷调查,了解实验班的学生应用概念图策略学习生物的效果。

实验班的学生经过培训和使用,学生知道概念图。愿意在生物课学习中使用。在构建概念图的过程中,能帮助学生深入思考,不断反思。使用概念图进行学习后,学生的思维变得开阔、灵活。通过概念图的构建,学生加深了各章概念的理解,并且获得了系统化的知识。利用概念图进行评价时,学生对自己的作品有成就感。

4)实验班和对照班的生物成绩分析:

用学期期末生物成绩对实验班和对照班进行分析,判断是否具有显著差异。(初一、初二学期期末生物成绩见附表)

利用SPSS16.0对实验班和对照班的生物成绩进行统计分析。

独立样本t检验,相关数据如下。

①实验后初一实验班和对照班生物成绩分析表

班级

平均分M

标准差SD

t 

P

对照班

83.8750

10.7856

2.165

0.035

实验班

79.4107

10.75644

t2.165时,p=0.0350.05,说明初一实验班和对照班期末生物成绩有显著差异。实验班的成绩优于对照班的成绩

②实验后初二实验班和对照班生物成绩分析表

班级

平均分M

标准差SD

t 

P

对照班

83.8750

8.5855

2.643

0.011

实验班

79

10.3379

t2.643时,p=0.0110.05,说明初二实验班和对照班期末生物成绩有显著差异。实验班的成绩优于对照班的成绩

说明概念图策略能提高初中学生生物学的学业成绩。

(六)概念图策略在教学中应用的体会

     1、概念图策略培养学生以联系的观点学习知识

概念图中能直观的反映出各概念之间的联系和派生关系,可联想到每个概念所蕴涵的意义和内在知识,从而对整个知识点构建和多元知识产生完整的体系结构。

2、概念图体现了各概念之间的联系和内在的逻辑关系

由于学习者在编制概念图时首先需要将知识内化为己有知识,形成和构建出知识的网络体系,所以,是一种对知识的深度开发。特别是对节点的关键概念和纵向、横向之间的联系上能形成一个整体的系统,使知识稳固在自己的认知结构中,在提取概念知识的同时就能形成对知识的联想,产生对知识内涵信息“触类旁通”的感觉。

3、概念图策略帮助学生构建起知识体系,帮助学生学会思考

运用概念图进行学习既有利于学生整体性思维的构建,解决了“只见树木,不见森林”问题。同时还有助于学生对概念的内涵及外的深层理解。进而使学生形成完整的认知结构,增强学生的长时记忆能力。促进了学生整合新旧知识,建构知识网络,浓缩知识结构,从整体上把握知识。概念图直观形象地表达知识结构,有效呈现思考过程以及知识的关联。学生应用概念图进行学习,能促使学习者进行有意义学习,能更好地组织自己所学的概念,能较好地感知和理解概念在知识体系中的位置和意义,有效地提高学习效果。

4、概念图策略对于教师是一种教学工具,对于学生是一种学习工具

传统的知识梳理更着眼于知识的线索整理,虽也在梳理过程中也经常采用流线图、表格等形式和手段,能给予学生一个清晰的知识框架和结构,但相对概念图而言,对于各概念知识点的内在联系、功能性的直观理解上有所欠缺。概念图与传统的知识梳理两者不可偏废,它们是相互补充、相辅相成的关系。概念图的制作是建立在对知识结构体系明晰的基础上,可以理解为概念图是传统知识梳理的提升。

总之,概念图的应用可以帮助师生掌握正确有效的生物学概念学习的策略,更快更有效的进行课本知识的传授,促进教学的效率和质量的提高。

(七)教师的研究水平得到提高

在课题研究中,不断学习、实践、研讨、反思,积极撰写教育教学案例、论文等,提升了专业素质和课堂教学能力,丰富了教育科研的实践经验。

1、撰写论文10篇。篇写《论文集》

1)《浅谈概念图在初中生物复习中的应用》(胡涛),2012年12月获省级三等奖。

2)《概念图在初中生物学习中的使用》(高敏),2012年12月获省级三等奖。

3)《用概念图复习生物的遗传和变异》(高敏),2013年8月获省级一等奖。

4)《概念图在初中生物教学中应用的反思》(高敏),2013年12月获省级三等奖。

5)《用概念图策略复习人体“消化、呼吸、循环、泌尿”》(高敏)。

6)《概念图策略在初中生物教学的实践》(高敏)。

7)《关于初中生物学习情况的问卷调查分析》(林荔、高敏)。

8)《关于在初中生物教学中应用概念图策略的问卷调查分析》(林荔、高敏)。

9)《概念图在绿色植物三大作用复习过程中的运用与反思》(林荔、胡涛),2014年1月获省级二等奖。并发表在《课程教材教学研究》2015年5~6期。

10)《例谈概念图初中生物课堂教学应用》(李强),2014年7月获省级二等奖。

2、收集《教案》。

    编制七年级上、下册,八年级上、下册,四册书的教案。

3、编制《初中生物全部概念图》、编制《Inspiration中文教程》、节选《初中生物课程内容》。

4、编制《初中生物概念图训练》,《七年级生物下册概念图填空练习》

5、收集用Inspiration软件制作的概念图(见光盘)。

6、收集《课件》(见光盘)。

课件目录

序号

制作人

课件名称

适用年级

1

林荔

植物体的三大生理作用专题复习

七年级上册

2

林荔

发生在肺内的气体交换

七年级下册

3

林荔

鸟的生殖和发育

八年级下册

4

林荔

科学探究实验题型复习

八年级下册

5

高敏

Inspiration软件的使用方法

6

高敏

怎样应用概念图学习

7

高敏

生物的特征

七年级上册

8

高敏

动物细胞

七年级上册

9

高敏

开花和结果

七年级上册

10

高敏

人的生殖

七年级下册

12

高敏

发生在肺内的气体交换

七年级下册

13

高敏

输送血液的泵——心脏

七年级下册

14

高敏

用概念图复习人体内的物质运输

七年级下册

15

高敏

用概念图复习生物七下

七年级下册

16

高敏

用概念图复习生物八上

八年级上册

17

胡涛

细菌

八年级上册

18

胡涛

真菌

八年级上册

19

胡涛

植物的生殖

八年级下册

20

胡涛

人的性别遗传

八年级下册

21

晏利青

八年级上册

22

晏利青

动物的运动

八年级上册

23

晏利青

病毒

八年级上册

24

晏利青

昆虫的生殖和发育

八年级下册

25

晏利青

生物进化的原因

八年级下册

26

李建

生物与环境组成生态系统

七年级上册

27

李建

消化和吸收

七年级下册

十三、研究成果的应用推广和价值分析

本课题研究的成果在校内进行积极推广。课题组教师每人每学期在教研组(史、地、生学科)内或校内,组织讲一次公开课的方式进行“概念图策略在初中生物教学中的应用研究成果推广,通过讲课、评课等方式,不仅在生物组内推广,更使其他学科组也了解运用“概念图策略”的意义。

概念图是一种把概念和知识点具体化、可视化的工具,反映出学生搜索已有知识、把握知识特点、联系和产出新知的能力。概念图作为学习的工具,把教师的教学活动与学生的学习活动有机地结合起来,能促进学生的意义学习、合作学习,最终使学生学会学习;作为教师教的工具,能有效地改变学生的认知方式,帮助学习者建立整合的、结构化的知识,提高教学效果。

十四、存在的问题与后续研究设想

在教学实践中,概念图策略的应用确实有很多优点,但是在使用的过程中也存在一些不足之处。

(一)学生缺少对概念构图活动的自觉反思

学生在学习时,常常是为了完成作业而制作概念图,很少对自己的概念构图过程进行提问。这些问题包括我为什么要制作概念图”、“如何制作概念图?”“我的概念图反映了什么?”、“怎样才能使我的概念图变得更好等等。

(二)概念图的潜在价值没有得到充分发挥

概念图在教学中扮演的角色主要是教学评价工具,它作为教师教学工具和学生学习工具的潜能有待进一步挖掘。

(三)评价的科学性欠缺

教师是唯一的评价主体,同学的声音被淹没;概念图是教师评价学生的依据,忽视了学生的制作概念构图过程。针对以上不足,我在教学过程中也作了一些尝试,比如注意概念图的变式训练。在概念图的教学中,我认为可以根据不同材料,教师提供概念图框架要求学生填写并写出不同连接词,在变式训练中使学生的概念图制作能力得到发展。

参考文献

[1] 皮连生主编.2004.教学设计.北京:高等教育出版社

[2] 皮连生主编.2004.教育心理学.上海:上海教育出版社

[3] 牛书杰 吕建斌.2005.人类组块理论研究.重庆大学学报11(1):96-99

[4] 张庆林 邱江主编.2007.思维心理学.重庆:西南师范大学出版社 ,65

[5] 刘恩山、徐洪林:运用概念图进行生物教学对学生认知方式的影响.学科教育2003,(7)。
[6] 王大平、李新国:概念图的理论及其在教学中的应用.现代教育技术.2004,(6)