本章教學目標
1.知道概念圖的構成要素。
2.闡明概念圖在科學教學中的應用。
3.知道概念轉變的模型、方式、教學過程及教學模式。
4.編製概念轉變的教學設計方案，進行教學實踐。
第一節 概念圖與科學教學
概念圖產生於1972年，諾瓦克（J·D·Novak）和高文（B·Gowin）根據奧蘇貝爾（D·Ausubel）的認知理論發明了一種圖式的工具來描述一個人的概念知識（conceptualknowledge），引導學生將新學習的概念與前概念圖式溝通。所以概念圖代表著某種主張（proposition）的一組概念，這些概念代表著某一事物或事件的常規，概念與概念之間則由一些文字所聯結，以形成一個主張；亦即，概念圖主要是用來作為描述概念之間關係的表征結構。
由於概念圖不是從定義出發，而是強調從事物的關係中把握概念本身，關注的是事物的整體性和複雜性，因此，利用概念圖可以建構出特定知識領域的結構。再加上科學理論特有的概念係統，以及概念、原理之間嚴密精確的關係，其與日常生活和社會生活現象的距離等等，都使得概念圖在科學教學中的應用研究中不斷得到重視。
一、概念圖（concept map）與概念構圖（concept mapping）
在教學研究領域，概念並不是傳統意義上的簡單的文字定義，而是包含了能夠反映事物各方麵屬性的一個關係總和。因此，概念與概念間的關係成為了概念學習的關鍵所在，而概念圖則是一種通過運用圖示的方法來理想地展示概念與概念間關係的可視化工具。
1.概念圖的定義
概念圖可以這樣描述：“用圖形化的形式顯示概念或多個概念之間的聯係方式。”諾瓦克和高文指出：“概念圖是一種能形象表達命題網絡中一係列概念含義及其關係的結構化圖形，它由節點（概念）和連接節點的線段（關係標簽）組成，能清楚地表達某一命題中各概念節點間的內在邏輯關係。”概念圖是用來組織和表征知識的工具，是一種以科學命題的形式顯示概念之間的意義聯係，並用具體事例加以說明，從而把所有的基本概念有機地聯係起來的空間網絡結構圖。
2.概念圖的構成要素
節點（又稱結點）、連線、連接詞和實例是概念圖的四個基本構成要素，如圖6‐1‐1所示。
其中，節點就是置於圓圈或方框中的概念。連線表示兩個概念之間的意義聯係，連接可以沒有方向，也可以單向或雙向。位於上層的概念通常可以引出好幾個知識分支，不同知識領域或分支間概念的連線就是交叉連接（又稱橫向聯係），交叉連接常常形成方向性意義，也是產生創造性思維的關鍵之處。連接詞是置於連線上的兩個概念之間形成命題的聯係詞。如圖6‐1‐2中的“是”，“包括”，“表征”等。實例：概念圖不應隻是一些抽象的概念，而應有具體感性的事例來豐富和加深學生對概念的認識與理解。當然，有些概念圖除上述四個基本構成要素外，還可以有其他特定的構成要素。例如，單概念圖的構成要素中，其中就包括有定義的特征項、有關特征項、例證信息、上位概念及相關聯係等。
3.概念圖的圖表特征
從圖6‐1‐2，可以清晰地看出概念圖的基本特征，包括了概念（concepts）、命題（propositions）、交叉鏈接（cross‐links）和層級結構（hierarchical frame‐works）四個基本特征。概念是指同類事物的共同屬性，通常用專用名詞或符號進行標記；命題是兩個概念之間通過某個連接詞而形成的意義關係；交叉鏈接表示不同知識領域概念之間的相互關係；層級結構則是概念的展現方式，有兩層含義：一是指同一層麵中的層級結構，即同一知識領域中的概念依據其概括性水平不同而分層排布，概括性最強、最一般的概念處於圖的最上層，從屬的放在其下，而具體的事例位於圖的最下層；二是指不同層麵的層級結構，即不同知識領域的概念圖就某一概念實現鏈接。
4.概念構圖
概念構圖即是在教學前後給予受試者一組概念，然後要求受試者運用適當的聯結語將這些概念聯結起來，形成一幅概念圖，教師可從中探測出學生的知識結構及迷思概念來。二、概念圖的製作
概念圖與其他教育原理和理論的很大不同點就在於它的工具性和實用性，概念圖首先就是以一個教學工具的身份出現的，而後才有了與之相關的教學理論。因此，如何製作概念圖則成了概念圖研究中不可回避的話題。