教育中的变革性应用/CmapTools（第2部分）
概念图是一种图纸或图表，它使用方框来表示概念，使用线来显示概念之间的联系。概念图在商业和教育中都有使用，用于关注项目的离散元素或工作流程，展示复杂论证的相互联系，以及帮助教授几乎任何学科。概念图可以追溯到 20 世纪 50 年代，当时企业和政府会在大型纸张上绘制它们，以隔离系统或项目的各个组成部分。其中一个概念图是广泛的火星任务图，由美国宇航局创建作为教育和公共关系工具。如今，数字概念图在 K-12 教育和高等教育中都找到了重要的应用。
这个维基的重点将放在数字概念图在教育中的使用。
CmapTools是由康奈尔大学的约瑟夫·诺瓦克和佛罗里达州人类与机器认知研究所的阿尔贝托·卡纳斯研究人员开发的概念图。他们想要一种更精确的方法来捕捉儿童在科学方面的概念理解是如何发展起来的。
使用CmapTools，人们绘制代表概念或想法的方框以及连接两个或多个方框的线；线在中心有一个词，解释概念之间的关系。关系词通常是动词。该图也按层次结构排列，更一般的概念位于顶部，向下移动到更具体的概念。该图也应该从一个焦点问题开始，该问题可以在保存图时定义。[1] 每个节点或方框也可以附加一个链接，该链接可以将用户带到关于该概念的示例或更详细的信息（例如，网站、视频或视频、另一个概念图）。因此，概念图旨在以易于阅读的格式显示定义特定问题或问题的主题内容的完整的想法列表及其之间的关系。
CmapTools 是一款免费软件，可以下载并安装到 PC、MAC、Linux 和 Solaris 上。如今运行的大多数计算机都能满足其硬件要求。它也嵌入在一个相当庞大的网络基础设施中。用户可以将他们的 Cmap 本地保存，也可以将它们上传到 Cmap 服务器，世界各地的其他用户可以查看它们，并在获得适当权限的情况下修改它们。权限通过一个非常易于使用的参数屏幕授予。任何 Cmap 也可以立即转换为网页，供没有安装CmapTools的用户查看，或者在自己的网站上显示 Cmap。因此，该软件本身具有较小的学习曲线。理解概念图理论也存在学习曲线；更多内容请见下文。
在开发CmapTools时，诺瓦克和卡纳斯借鉴了心理学家大卫·奥苏贝尔的同化学习理论。根据这一理论，学习被定义为将我们目前掌握的概念与新的概念在区分和协调的过程中联系起来：在这个过程中，人们看到新的概念与其他概念既不同又相关。做出这些区分的过程使每个概念都更加丰富或更具整合性，因为每个概念现在都变得更加精确。奥苏贝尔还说，学习在与已知内容联系在一起时效果最好。最后，奥苏贝尔还说，当我们把想法放在它们完整的语境中思考时，我们学得最好：一般想法与特定想法在同一页上。[2]
概念图（以及下面我们将讨论的其他映射工具）之所以有效，是因为它们使一组想法和关系变得可见或明确。当学生可以很容易地看到系统中的所有想法和关系时，他们就可以更容易地理解它们，将它们相互关联，修改或修改它们，以及记住它们。简而言之，这是促进深度学习而不是表面学习的类型。概念图也有助于减少认知负荷：将所有想法、关系和命题都放在一页上（而不是嵌入到段落中），有限的记忆资源就可以释放出来，用于更高效的工作。最后，地图还通过称为图标记忆增强以及可能通过双重编码的方式来服务于保留和处理。图标记忆是头脑在通过视觉线索进行布局时保留认知材料的能力。双重编码指的是当头脑呈现出也按层次结构排列的离散单元时据说会发生的增强保留。[3]
在任何教育活动中使用CmapTools之前，该工具的创建者建议遵循以下指南
1) 请记住，地图始终是教学计划的辅助工具；地图本身不是学习课程：在整个教学计划的背景下使用地图，利用地图来跟进、复习和扩展教学计划和课堂活动。2) 始终定义一个可量化的重点问题（即不仅仅是一个主题），概念图将对此进行解释；3) 向学生提供 10 到 15 个概念，这些概念可能在最终的地图中使用，也可能不使用（这些概念放在所谓的“停车场”中） 4) 按层次顺序或重要性顺序向学生提供上述概念；5) 从任何概念提供一两个示例链接以显示它们的样式；6) 让学生从将概念与尽可能精确的连接词联系在一起开始构建地图，这些连接词从一般到特定地绘制在地图上。重要说明：让学生知道他们不必按此顺序思考概念（在地图上在一般和特定之间来回互动是CmapTools的优势之一）；7) 让学生在地图上寻找不同知识领域之间的联系；8) 让学生分享地图并思考修改地图。
似乎对概念图可以解决或补充的主题没有固有的限制。它们可以跨越从物理学（“核裂变发电站的某种运作方式”或“航天飞机推进系统某一部分的运作方式”）到天文学（“火星任务如何定义对红色星球过去和现在生命的搜索参数”）到哲学和历史（“柏拉图的《斐多篇》关于知识来源的论述”）等学科。
CmapTools可以并且已经以以下方式被教师有效地使用
• 用于课前测试和教学计划的开发：在这里，要求学生创建一个与教学计划某些部分相关的问题地图，然后教师可以确定学生先前或先修知识的某些信息，从而将新材料与学生已知的知识整合起来。
• 用于课后测试或评估/评价：地图可用于比较学生在整个课程中学习到的内容。在进行评估时，教师可以将学生的最终概念图与教师或专家地图或学生自己的课前测试地图进行比较。一个研究小组已经很好地但仍然有些初步地描述了使用不同概念映射工具进行比较的标准 [4]
• 以“知识汤”的形式使用CmapTools。这些是相互连接的地图，允许学生讨论他们尚未发表的地图部分。学生通常在课堂上以两人一组的方式工作，然后通过 Cmap 接口与同一个班级或远处的其他学生聊天/讨论他们想要发表的某些概念。学生可以相互搭设脚手架，教师也可以将注意力集中在个人身上，使评估更容易。
• 与上面的一点相关，CmapTools可以用作协作工具。作为创建自己地图的预先组织者，学生可以在CmapTools的网络中搜索大量 Cmap。搜索引擎似乎足够充分，可以根据关键字查找材料。此外，随着学生创建自己的地图，他们可以研究与他们自己的地图相似的其他地图，在那里他们可能会找到补充他们的节点或需要修订的地图部分。后来，与他们自己的地图略有不同的其他地图可能会帮助学生理解知识的广度。CmapTools还具有一些工具，允许对地图进行讨论和评论/批注。这种互动以一种非威胁性的方式进行，因为对地图的贡献是匿名的。
已经提出了其他一些示例活动，这些活动主要与高等教育环境相关
• 在概念图中分析课程读物。在这里，作者建议在构建地图之前应该完成读物。这样的地图可以展示学生对读物的理解。
• 使用概念图来头脑风暴或规划一篇研究论文。在这里，学生被给出了一个重点问题，但除此之外，要求他们从头开始规划论文或实验。一位研究人员在使用CmapTools来概述一篇论文时看到了非常令人印象深刻的结果。 [5]
• 使用概念图将理论与实践联系起来。在某些领域，从理论到实践可能特别困难。作者以医学学生绘制概念图为例，将疾病的起源和过程与治疗计划联系起来。
CmapTools的变革潜力
[edit | edit source]Mezirow 十多年前提出了变革学习理论，但它在当今的教育工作者中获得了新的认可。简而言之，变革学习理论指的是人类通过某种意想不到的或新的看待事物的方式，“意识到自己有限的或扭曲的观点” [6] 这也可能涉及向新的视角开放自己，或者找到从世界中获得意义的新方法。Cranston 评论说，我们希望事情像往常一样发生在世界上；如果我们过去在表达某件事或理解它方面失败了，我们预计我们将再次失败。当我们作为学习者通过某种教学策略或某种工具来改变我们的学习过程时，就会发生这种转变。这种转变可能涉及以下一些或所有方面：a) 反思我们从未意识到的关于某个主题或学科领域的假设，例如它们来自哪里，以及持有这些假设的后果；b) 表达这些相同的假设；c) 在情感和智力上对我们自己的观点以外的观点持开放态度；d) 参与对话，在对话中我们愿意真正地与对方的立场和真正的改变作斗争。简而言之，变革学习与将学习者定位到更有效地完成始终是他们智力和社会构成的一部分的内容有关——将他们对世界的学习变成自己的学习。另一种说法是，变革性策略或工具成为学生追求他们所能做到的最佳学习的延伸。然而，最后要补充一点，这种真正的或有意义的学习仍然是，并且永远是学生的选择。学生可以为此做好准备，但仍然可以选择追求它或不追求它。
某些软件应用程序可能比其他应用程序更具变革性。这些应用程序具有以下某些或所有特性：它们灵活，意味着它们可以用于各种环境和任务；它们为批判性自我反思提供了机会；它们为协作和社会互动提供了开放的渠道；它们支持解决问题的原创方式；它们易于使用，意味着它们是免费的或价格低廉的，可以在任何数字设备上运行，并且相对容易学习和使用。后一个元素也是变革性的，因为软件越容易安装和使用，它就越能与人类已经拥有的智力和社会装备整合在一起。
许多人会同意CmapTools是一个变革性应用程序。它是一种变革性的方式，因为它揭示了我们对某个主题或问题的想法的组成部分，使我们能够反思和/或表达我们对问题的看法，或者这些想法的最终后果可能是什么，甚至可能是什么修改这些想法或论据的各个部分的方式。它也是通过协作能力而变革性的：它可以让我们了解其他人的观点（实际上，来自世界各地），这些观点可以让我们迷失方向，最终拓宽和扩展我们的观点。关于协作，由于对 Cmap 的贡献是匿名的，学生也可以更有诚意地互动，并且减少恐惧。这种功能尤其可以帮助性格内向的学生。最后，它可以通过成为一种学习曲线较窄且成本不阻碍任何学生在任何环境中使用它的工具来实现转变（例如，在家中使用它）。最后要说明的一点是，CmapTools不能以所有方式实现转变：正如 Jonassen 指出的那样，CmapTools不允许对一个人的想法进行修改；像Stella这样的概念映射和建模工具组合将以更好的方式服务于这种有意义的学习。
其他类型的映射工具
[edit | edit source]如今，一个网站列出了至少 45 种不同的应用程序，这些应用程序被各种称为概念图、图表工具、论证图、思维导图工具和大纲工具（www.phil.cmu.edu/projects/argument_mapping/）。这些应用程序都有一些相似之处，但也有一些独特的区别，这些区别可能使它们更适合某种学习练习。其中一些与商业领域（例如项目规划）比教育更相关。它们可以从思维导图（它应该是一种更自由的联想练习，最终比概念图更非线性，而且缺乏普遍性）一直到论证图（它具有严格的层次结构和较低的普遍性）。[7]
论证图
论证图的优势在于使用内置工具来表示推理论证的各个部分。论点用绿色表示，反对意见用红色表示，反驳用其他各种颜色表示。此外，颜色根据创建者认为的强度不同而有不同的色调或饱和度。还有一些其他对象可能定义每个独立论点的强度因素——例如，已接受的前提用勾号表示，不确定用问号表示，拒绝的前提用 X 表示。还有一些不同的图标来表示每个前提/共同前提的“基础对象”——例如，专家意见、统计数据、出版物和示例。论证图的优势与概念图对我们的帮助相同：隔离遗漏的前提、减少认知负荷和增强记忆力。论证图是一种较新的发展，但有一些研究表明，在学生使用一种名为 Rationale 的工具后，批判性思维技能有了显著提高[8]。确实，经过一些修改，概念图可以完成论证图可以做的一些事情（例如，如果在每个节点框中放置更多文本，并删除链接标签和添加颜色编码）。但是，概念图可能会失去其最初创建的功能。论证图的独特之处在于遵循推理论证的路径，从最初的论点向下到前提和共同前提，再向下到支持前提的支持论点，再向下到支持论点和结论的基础——即自明原理、例子、专家意见、统计数据等。概念图并非旨在展示论证，而是展示系统中所有想法及其相互关系；这就是为什么概念节点框内几乎没有什么东西，不像论证图的框。概念图的用途比论证图要简单得多。
然而，论证图也有一些局限性。它们目前没有内置任何功能来帮助学生或思考者区分谬误推理和有效推理。总的来说，正如 Davies 指出，论证图对教育环境的意义将越来越小，因为在学生开始构建论证之前，他们需要定义围绕论证更大范围的东西，例如论证的范围或文化变化对论证前提和反对意见的影响。总之，概念图可能会在教育中更普遍地使用（甚至作为构建论证图的前提），而论证图将局限于哲学、演讲和修辞课程。
外部链接
[edit | edit source]Austhink 主页 Rationale 的开发人员。
Inspiration 主页，一款概念映射工具 最受欢迎的概念映射工具之一；将其与CmapTools 进行比较。
概念资源指南 关于概念图的类型及其应用的页面。
概念图与网页信息搜索和浏览 Cañas 等人撰写的一篇关于概念图如何比一般互联网搜索更能为在线研究提供更好的教育体验的文章。
实地测试的评估指南 关于一所学校如何使用 CmapTools 和概念图进行课堂评估的文章。
IHMC CmapTools - 创建概念和命题 YouTube 视频。
概念映射：如何开始学期论文研究 YouTube 视频。
参考文献
[edit | edit source]- ↑ Novak & Cañas (2006). 概念映射工具的起源…信息可视化期刊，5(3)。
- ↑ Novak & Cañas (2008). 概念图背后的理论及其构建方法。可从 http://cmap.ihmc.us/Publications/ResearchPapers/TheoryUnderlyingConceptMaps.pdf 获取。
- ↑ Davies, W. M. (2008). 概念映射、思维导图和论证图：有什么区别？检索自 ERIC，4/11/09。
- ↑ O’Donnell, Dansereau 和 Hall，(2002)。知识图作为认知处理的支架。教育心理学评论，14(1)。
- ↑ Anderson-Inman & Horney，(1996)。基于计算机的概念映射：利用视觉思维工具来增强识字能力。青少年和成人识字期刊，40(4)。
- ↑ Cranston。 (2002). 教学转型。检索自 ERIC，4/12/09。
- ↑ Davies, W. M. (2008).
- ↑ Twardy 指出，在加州批判性思维技能测试中，实验组与对照组相比，在测试前后得分提高了 0.72 个标准差。Twardy, C. (2004). 论证图提高批判性思维。教学哲学，27(1)。