概念图认知结构理论基础诠释

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编者按：本论文主要从认知同化学习理论与概念图；双重储存理论与概念图；认知负荷理论与概念图；图式理论与概念图；建构主义学习理论与概念图等进行讲述，包括了双重储存理论亦称双重编码理论、信息加工理论通过其他学科使用的方法来勾勒有机体内部的信息流程图、图式是将大量的信息组织进一个有意义的系统结构、在建构主义者看来，学习是认知结构的改变过程等。具体资料请见：

【论文关键词】概念图理论基础认知结构

【论文摘要】本文论述了概念图的诸多理论基础。文章由概念图的构成要素入手，分析了认知同化学习理论、双重储存理论、认知负荷理论、图式理论、建构主义学习理论等理论的基本要义，讨论了概念图从基础理论中获取的多种滋养或支持。文章认为概念图因其理论基础的可靠和丰厚，会在教育教学实践中显示出强大的支持教学和学习的优势，并获得长足发展。

概念图是用节点表示概念，用连线及连接词表示关系的一种图示方法，又称概念构图（conceptmapping）或概念地图（conceptmaps）；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。作为用来组织和表征知识的工具（JosephD.Novak，1984），一般认为概念图包括概念（concepts）、命题（propositions）、交叉连接（cross-links）、层级结构（hierarchicalframeworks）四个基本要素。Novak所定义的概念是指事件或对象所具有的共通规则性；命题是两个概念之间通过某个连接词而形成的意义关系；交叉连接是针对概念图中不同群集的概念间，找出具有相关联者，用连接线将其连接，并用连接词说明不同群集概念间的关系；层级结构是概念的展现方式，每一个附属概念应比其上层概念更具特殊性、更不一般化，不同群集的概念图可就某一概念实现超链接。故而，概念图被看作是一种以科学命题的形式显示概念之间的意义联系，并用具体事例加以说明，从而把所有的基本概念有机地联系起来的空间网络结构图[1]。

一、认知同化学习理论与概念图

20世纪60年代初期，行为主义理论未能很好地解释人是如何获得知识的，奥苏贝尔（DavidP.Ausubel）于1962年第一次提出了关于人的学习的认知理论，并在次年发表《意义言语学习心理学》一书。奥苏贝尔认为，教学就是帮助学习者进行有意义的学习活动，意义学习有两个先决条件：一是学习者表现出一种有意义学习的倾向，即表现出一种在新学的内容与自己已有的知识之间建立联系的倾向；二是学习内容对学习者具有潜在意义，即能够与学生已有的知识结构联系起来。这种联系是非任意性的、非字面上的联系，是实质性的联系，而不是牵强附会的或逐字逐句的。

奥苏贝尔认为，要促进新知识的学习，就必须要增强学生认知结构中与新知识有关的观念，要尽可能先传授学科中具有最大包摄性和概括性的概念和原理，以便学生能对学习内容加以组织和综合。奥苏贝尔认知同化理论的核心是：学生能否习得新信息，主要取决于他们认知结构中已有的有关观念，有意义学习是通过新信息与学生认知结构中已有的有关观念的相互作用才得已发生的。这种相互作用的结果导致了新旧知识的意义的同化，因此，必须关注下列三种变量：一是学生认知结构中能与新知识建立联系的有关观念是否可利用；二是这些观念与要学习的新知识之间区别的程度如何；三是认知结构中起固定点作用的观念是否稳定、清晰。奥苏贝尔提出了组织学习的逐渐分化原则（学生首先应该学习最一般的、包摄性最广的概念，然后根据具体细节对它们逐渐加以分化）和整合协调原则（如何对学生认知结构中现有要素重新加以组合），并设计了先行组织者教学策略。组织者一般在授课的开始引入，将所要学习的材料归纳为抽象化、一般化和高度概括化的材料，既可用文字材料呈现，也可用图形材料完成。

概念图的设计和使用，可以使学生清晰地注意到自己认知结构中已有的那些对新学习起固定作用的概念，为有意义学习提供了先决条件；概念图的层级结构属性，以及用适合的关联词来说明不同层次的概念之间的关系，并确定不同分支之间的横向联系，都充分体现了认知结构的逐渐分化和整合协调原则；概念图还通过把有关方面的知识包括进来，并说明统括各种知识的基本原理，从而为新知识提供了一种脚手架，这种功用正是先行组织者所要实现的。

二、双重储存理论与概念图

双重储存理论亦称双重编码理论，由佩维奥（A.Paivio）等于1975年提出，该理论认为：人的长时记忆有表象和言语两种编码。该理论的提出基于这样的研究结论：具体性文字中的信息，比用抽象性文字传递的信息，学起来更容易一到二倍。长时记忆中有表象和言语两种编码形式，表象系统用表象材料进行信息加工；言语符号系统用言语听觉、抽象概念或命题的形式进行信息加工。这两个系统都是以不同方式高度组织起来的系统，既相互独立，又互相联系，一个系统的活动能够引起另一个系统的活动。表象系统以表象代码来贮存关于具体的客体和事件的信息，构成了非言语思维的表征方式；言语系统以言语代码来贮存言语信息，具有听觉-运动性质。表象编码更适合加工具体的信息；言语编码更适合加工抽象信息；言语编码是有序加工，即把言语单位组织到一定顺序的结构之中；表象编码似乎是空间加工，即把原始的表象组织到复杂的结构中。Paivio认为，这两个系统并不是静止的，而是能转换和控制信息，以满足各类任务的要求。在一定条件下，表象编码和言语编码可以互译，言语编码可以通过译码以感性形象再现，表象编码也可用言语形式贮存起来，双重编码理论得到实验证实，已为大多学者所接受[2]。双重储存理论有着较重要的教学实践意义。如果教师在教学中提供视觉映像，要求学生在阅读每一句子时，在头脑中想象其情景，可以有效提高学生阅读保持的技能。故而，要取得最佳教学效果，最好是要求学生在阅读一段文章之后，想象其情景。

三、认知负荷理论与概念图

信息加工理论通过其他学科使用的方法来勾勒有机体内部的信息流程图，以这种方式研究学习过程的最有成效的成果之一，即是人类加工信息能量有限论。这一论点原是从电话通讯系统模式中产生的，一根电缆在某一时刻只能从事那么多的通讯系统。由此认为，人的信息加工能量是有限的。Broadbent（1971）认为，一个人在每一时刻只能加工数量有限的信息，如果一组任务的总体要求低于通道能量，那么一个人就能同时完成不止一个任务了。另外，为防止能量有限的通道拥有过多的刺激，惟有成功地通过过滤器的信息，才能被允许进入能量有限的通道。

Waugh和Norman(1965)认为，短时记忆的信息储存在槽道里，当槽道被信息全部占据后，新输入的信息就极有可能挤掉最先进入槽道的信息。信息不断输入，这种替换就不断发生，而短时贮存空间始终保持着有限性。Miller认为，每个槽道只能放进一个组块，组块数必须与槽道数吻合，否则，多余的组块进不了短时记忆的有限贮存空间，或者新的组块将替换最先进入槽道的组块。Klatzky(1975)将短时记忆比喻为一个工作台，它包括工作空间和贮存空间，工作台既可以用来贮存各种项目，也可以用来对有关信息进行加工操作。Miller提出短时记忆的容量为7±2个组块。所谓组块，就是在记忆中把许多小单位组合成较大单位的信息加工过程，这意味着，如果把一些信息组织成块，就可以大大提高记忆能力。

认知负荷理论对教学实践的启示非常明确，为了尽可能使学生在短时间内学习较多的知识，我们必须把知识组织成有意义的块状，以减少机械学习。从认知负荷理论来看，概念图对知识的细化与整理缩减了冗余和重复的信息，大大减轻了工作记忆的负荷。同时，概念图将零散的概念组织成一个新的有意义的整体，也就形成了新的组块，这个新的组块的大小比原来的每一个小的组块的信息量都要大很多，从而在工作记忆存储容量有限的情况下，增加了工作记忆的信息量，为思维过程的加速提供了良好的条件。

四、图式理论与概念图

图式是将大量的信息组织进一个有意义的系统结构，把表征一块块信息的命题组织成一个和谐的整体需要有一些较大的信息单元。图式就是指明某个概念、技能或事件应该具有的标准式样或应该采取的步骤。图式理论所研究的就是知识是怎样表征出来的，以及关于这种对知识的表征如何以其特有的方式有利于知识的应用的。

图式将信息组织起来，使得人脑中的信息不再是杂乱无章的。就像图书馆中的分类目录可以帮助很快找到有关书籍一样，图式可以使人们将有秩序的信息回忆起来。图式有助于编码，因为图式给新学的内容添加了细节，使之变成一个有意义的结构，而且不管编码效果如何，图式都有利于回忆，因为图式的主要优势在于提取信息而不是编码。图式还可以突出重要的信息，在学习新材料时，学生一般总试图把信息放进图式的空间里。不太重要的或可以不用的图式元素可以学也可以不学。

从图式理论来看，概念图能够很好地重现学习者的认知图式，能够激发学生更好地、更多地、更快地将大脑中的知识结构以可视化的方式呈现出来。据此，概念图的制作可被理解为建构学习者所观察到的客观现实世界的一种图形表征，成为一种影响和引导学习者元认知的工具。

五、建构主义学习理论与概念图

在建构主义者看来，学习是认知结构的改变过程，同化和顺应是学习者认知结构发生改变的两种途径或方式，使学生完成意义建构是学习过程的最终目标。学习是个体主动建构自己知识的过程，学生是知识意义的主动建构者，学习是一种个体对现实世界创造性的理解过程，而理解是一个意义赋予的过程，学生必须根据自己的知识经验对建构对象作出解释。据此，概念图的图示结构强调学生对知识的构建，着重考察学生对哪些概念有误解或理解不完全，或有缺陷，以及学生是如何组织知识和理解知识的[3]。概念图作为一种隐性知识显性化的工具，可以实现学生与学生、学生与教师之间知识的概念交互[4]。

概念图正因其理论基础的丰厚和可靠，在教育教学实践中显示出强大的支持教学和学习的优势[5]：作为教学工具和教学策略、学习工具和学习策略的应用渐趋成熟（Novak，2002）[6]；表现出提高信息加工能力、提高绩效及提升元认知能力等价值。随着概念图研究和实践的深入，研究者正从多个层面推动其更多价值的实现，其工具价值、技能价值、策略价值等还将会获得长足发展。

参考文献：

[1]朱学庆.概念图的知识及其研究综述.上海教育科研，2002(10):31-34

[2]施良方.学习论.北京:人民教育出版社，1994

[3]张倩苇.概念图及其在教学中的应用.教育导刊，2002(11):25-29

[4]尚卫平,裴纯礼.利用概念图工具促进远程学生有意义学习初探.现代教育技术，2005(5):33-36

[5]钟志贤,陈春生.作为学习工具的概念地图.中国电化教育,2004(1):23-26

[6]Novak，J.D.(2002)MeaningfulLearning:TheEssentialFactorforConceptualChangeinLimitedorInappropriatePropositionalHierarchiesLeadingtoEmpowermentofLearners.ScienceEducation，v86n4p548-71