三層次分析概念圖方案在化學學習評價中的應用

摘要：三層次分析概念圖方案是專門為評價學生化學概念學習而設計的。該方案主要基于概念圖中連接的效用性、穩定性、復雜性，研究連接的數量、學生知識的穩定性、連接的復雜性，從而得到學生現有知識結構和學生如何獲得知識的信息。教師可用該方案評價學生化學學習、了解學生知識結構。

關鍵詞：概念圖; 三層次分析方案; 評價; 化學學習

文章編號：1005－6629(2008)01－0033－03中圖分類號：G633.2 文獻標識碼：B

概念圖是由美國學者Novak上世紀60年代末提出的，它是一種以科學命題的形式顯示了概念之間的意義聯系，并用具體事例加以說明，從而把所有的基本概念有機地聯系起來的空間網絡結構圖[1]。概念圖不僅能夠促進學生對化學概念的學習，而且能夠評價學生對化學概念的學習。

1作為化學學習評價工具的概念圖

作為一種測評工具，概念圖可測評學生對知識概念的理解[2]。把概念圖作為評價工具具有兩大優點:(1)可以反映學生已有概念、把握知識特點、聯系和產出新知的能力；(2)從學生所舉的概念節點上可獲知學生對概念意義理解的清晰性和廣闊性[3]。因此，概念圖成為評價學生對化學科目中概念性知識認知水平的一種有效工具。

人們一般將概念圖分為兩類，即層級概念圖和網絡概念圖[4]。層級概念圖的構建是將具有概括性的概念置于圖的頂端，而更具體的概念安排在它們的下面。網絡概念圖的構建是將概念交叉連接形成網絡，用不同節點之間的連線表征不同的關系。

2三層次分析概念圖方案的產生

G. Nicoll等人做過一項將概念圖應用于化學學習評價體系中的研究。在研究過程中，他們發現化學概念與生物概念不同，不一定按層級排列。生物是一門組織得非常好的學科，帶有結構和分類，而對化學來說，許多主題是同等重要的，這些主題相互連接形成網絡。這種網絡概念圖往往比較大且復雜，不適合采用層級概念圖評價方法進行評價。

于是，G. Nicoll等人針對化學概念的特殊性，專門提出一個三層次分析概念圖方案[5]。該方案非常適合于大的、相互聯系的、復雜的、非層級的概念圖的測評。與其他形式的概念圖相比，該方案的獨特之處是，不依賴于概念圖的層級結構，而是主要研究連接的數量、學生知識的穩定性和連接的復雜性。

他們從普通化學和機械專業中選取20名學生運用該方案進行試驗研究。根據研究過程中出現的問題修改方案后又從普通化學、有機化學、無機化學、物理化學等專業選取56名學生進行調查研究。研究結果表明，三層次分析概念圖方案能夠表征學生知識結構，并且推斷出學生知識建構過程，從而更有效地評價學生對化學概念的學習效果。

3三層次分析概念圖方案的規則

3.1基本規則

評價者對學生進行半結構性的訪談，訪談都用磁帶錄音。訪談完成后，概念圖由測評者或化學學科領域專家根據每一個學生的訪談錄音和一系列規則連接而成。所使用的基本規則有：

（1）為了盡可能地將概念圖簡化，規定兩個節點之間只包括一個連接，這就排除了一些相互依賴的命題。

（2）使用兩種類型的箭頭——單箭頭或雙箭頭來表征學生提到的命題。如果學生只考慮了概念間“單向”的關系，那么兩節點就用帶有單箭頭的連線來連接。如果學生考慮了概念間“雙向”的關系，那么兩節點就用帶有雙箭頭的連線來連接。雙箭頭上詞語是表征每個方向關聯詞，使用一個短斜線來分開。例如：

3.2三個分析層次

三層次分析概念圖方案主要通過三個層次進行分析，以比較學生概念圖的差異[5]：

（1）分析的第一個層次：效用性（Utility）。

效用性又可以分為三類：有用的、不完全的、錯誤的。它們分別為：

·有用的：用“→”表示。有用的連接可解釋為連接是正確的，能指導學生正確解決化學問題。有用的連接還包括用細直線編碼的平衡的連接，這是典型的科學的可靠的概念和連接。具體表現為：連接在教科書意義上是“正確的”；包括非傳統的、但通常合理的例子。例如：軌道—具有不同的→形狀。

·不完全的：用“ ”表示。不完全的連接指的是學生的意思是正確的，但描述時丟失了一些重要信息，從而不能準確界定化學概念群。具體表現為：連接是不完全的，它們可能是正確的，但需要更多信息使連接有用或者錯誤。例如：原子—得到和失去→電子

·錯誤的：用“”表示。錯誤的連接指的是學生闡述的知識與科學的觀點不一致。具體表現為：連接包含錯誤信息；連接到錯誤的例子。例如：電子—像→行星。

（2）分析的第二層次：穩定性（Stability）。

在對學生的連接做出效用性編碼后，可進行穩定性的編碼。該編碼能表征學生對其提供信息的確信程度，穩定性可分為兩類，即界定的、出現的。

·界定的：用“→”表示。如果學生對其陳述的內容非常確信，或者學生公開表示對知識很確信時，連接被劃分為界定的。具體表現為：連接是明確界定的和牢固的；學生可能在訪談過程中重復該信息；學生對信息是“確定的”。

·出現的：用“ ”表示。如果學生表示對知識不確信，連線就被劃分為出現的。具體表現為：學生看上去對這個信息有試探性的連接；學生聲明他們是“不確定”、或“認為如此”，或“猜測”；連線含糊不明確，如：“必須這樣做”。

（3）分析的第三層次：復雜性（complexity）

有用連接的復雜性，不受連接數量制約。連接的復雜性體現為有用水平。對各水平進行標注時，可在方小框里面寫上數字，并放在連線的一旁。

·水平1：用“1”表示。包括學生列舉所有簡單實例，“像”、“能是”、“看起來像”、“是……的例子”或者“是”、“可以是”的連接。例如“水是極性的”，“鍵可以是雙鍵”。

·水平2：用“2”表示。包括關于基本事實的連接，可能會顯示學生生搬硬套課本知識，或當讓其做解釋時，學生會直率的回答課本上就是這么說的。具體表現為：課本能找到的簡單的、基本的事實；在概念圖中寫出默記的證據；學生不能或者不解釋“為什么？”；學生聲明只是知道是這樣；連接中不包含“像”，或者是一種暗指的因果關系。例如：化學反應—生成→新物質。

·水平3：用“3”表示。可用概念圖的其他連接解釋。這些連接不同于水平1、水平2，不能僅靠死記硬背獲得。具體表現為：連接是復雜的，或有預見力；連接的解釋或理由可通過概念圖追溯回去；通常使用因果關系的連接詞語，如：“影響”，“引起”，“因為”、或者“具有趨勢”。例如：單獨一對—影響→形狀

評價概念圖的有用的、錯誤的、不完全的、出現的，界定的連接的數量，及水平1、水平2、水平3連接的數量，可用于比較、分析學生圖和群體圖。例如，可統計有用的、錯誤的、不完全的，出現的、界定的連線的數量進行比較，類似地，也可以比較水平1、水平2、水平3連接的數量，從而比較學生學習水平。

4樣例分析

筆者采用三層次概念圖分析方案，以徐州市某中學高三學生和徐州師范大學大一新生作為訪談對象，高三學生是學習理化科目的，大一新生是化學專業的。研究內容是學生關于化學反應、反應類型、化學產物、鍵等概念的組織形式。筆者根據每一個學生的訪談錄音生成概念圖，圖1是通過訪談生成的一個樣例概念圖。

圖1某學生的化學反應概念的概念圖

采用三層次分析方案來分析這個概念圖，可以得出以下的結果。

（1）效用性：“有用的”連接數目是38，“不完全的”連接數目是2，“錯誤的”連接數目是1。

（2）穩定性：“界定的”連接的數目是40，“出現的”連接的數目是1。

（3）復雜性：水平1連接的數目是24，水平2連接的數目是13，水平3連接的數目是1。

以上結果表明，學生知識結構中存在的錯誤概念是化學反應是斷裂和生成鍵。學生不確定的內容是物理變化可能包括相變。復雜性的測評中發現學生連接的水平多為水平1，其次是水平2，而水平3的連接只出現了的1次。

5結論

三層次分析方案不但能夠表征學生構建的非層級概念圖連接的復雜性，而且同樣適用于學生構建的層級概念圖；不但適用于化學，而且適用于其他學科。該方法與其他評價方法相比有獨特之處：該方法主要基于連接的效用性，穩定性，復雜性，不依賴于概念圖的層級結構，主要研究連接的數量、學生知識的穩定性、連接的復雜程度。這樣可以得到學生知識結構和如何獲得知識的更多信息。

對于教師來說，該分析方案很有用，因為教師可以從方案中選取一種或兩種方法來評價學生概念圖。該方案將打開一扇用一條新的路線表征學生獲得知識過程的大門。運用該方案進行評價，教師可以了解學生內在的思維動態；測量學生對新知識吸收的好壞；表征學生如何學習化學知識，如何將新知識納入已存在的知識體系中。所有這些信息為教師提供了及時診斷、改進教學方法的基本依據，從而簡化課程設計，提高教學質量。

參考文獻：

[1]裴新寧.概念圖及其在理科教學中的應用[J].全球教育展望，2001，（8）：47-51.

[2]王兄.概念圖評價應用分析[J].上海教育科研，2006，（6）：64-66.

[3]永剛.概念圖作為教學評價工具的發展[J].學科教育，2004，（7）：43-46.

[4]Ruiz-Primo，M.A. Shavelson，R.J. Problems and issues in the use of concept maps in science assessment. Journal of Research in Science Teaching.1996，33（6）:569-600.

[5]Nicoll，G.， Francisco，F. Nakhleh，M. A. Three-Tier System for Assessing Concept Map Links: A Methodological Study. International Journal of Science Education. 2001， 23(8): 863- 875.

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”