教育中的變革性應用/CmapTools（第2部分）
概念圖是一種圖紙或圖表，它使用方框來表示概念，使用線來顯示概念之間的聯絡。概念圖在商業和教育中都有使用，用於關注專案的離散元素或工作流程，展示覆雜論證的相互聯絡，以及幫助教授幾乎任何學科。概念圖可以追溯到 20 世紀 50 年代，當時企業和政府會在大型紙張上繪製它們，以隔離系統或專案的各個組成部分。其中一個概念圖是廣泛的火星任務圖，由美國宇航局建立作為教育和公共關係工具。如今，數字概念圖在 K-12 教育和高等教育中都找到了重要的應用。
這個維基的重點將放在數字概念圖在教育中的使用。
CmapTools是由康奈爾大學的約瑟夫·諾瓦克和佛羅里達州人類與機器認知研究所的阿爾貝託·卡納斯研究人員開發的概念圖。他們想要一種更精確的方法來捕捉兒童在科學方面的概念理解是如何發展起來的。
使用CmapTools，人們繪製代表概念或想法的方框以及連線兩個或多個方框的線；線在中心有一個詞，解釋概念之間的關係。關係詞通常是動詞。該圖也按層次結構排列，更一般的概念位於頂部，向下移動到更具體的概念。該圖也應該從一個焦點問題開始，該問題可以在儲存圖時定義。[1] 每個節點或方框也可以附加一個連結，該連結可以將使用者帶到關於該概念的示例或更詳細的資訊（例如，網站、影片或影片、另一個概念圖）。因此，概念圖旨在以易於閱讀的格式顯示定義特定問題或問題的主題內容的完整的想法列表及其之間的關係。
CmapTools 是一款免費軟體，可以下載並安裝到 PC、MAC、Linux 和 Solaris 上。如今執行的大多數計算機都能滿足其硬體要求。它也嵌入在一個相當龐大的網路基礎設施中。使用者可以將他們的 Cmap 本地儲存，也可以將它們上傳到 Cmap 伺服器，世界各地的其他使用者可以檢視它們，並在獲得適當許可權的情況下修改它們。許可權透過一個非常易於使用的引數螢幕授予。任何 Cmap 也可以立即轉換為網頁，供沒有安裝CmapTools的使用者檢視，或者在自己的網站上顯示 Cmap。因此，該軟體本身具有較小的學習曲線。理解概念圖理論也存在學習曲線；更多內容請見下文。
在開發CmapTools時，諾瓦克和卡納斯借鑑了心理學家大衛·奧蘇貝爾的同化學習理論。根據這一理論，學習被定義為將我們目前掌握的概念與新的概念在區分和協調的過程中聯絡起來：在這個過程中，人們看到新的概念與其他概念既不同又相關。做出這些區分的過程使每個概念都更加豐富或更具整合性，因為每個概念現在都變得更加精確。奧蘇貝爾還說，學習在與已知內容聯絡在一起時效果最好。最後，奧蘇貝爾還說，當我們把想法放在它們完整的語境中思考時，我們學得最好：一般想法與特定想法在同一頁上。[2]
概念圖（以及下面我們將討論的其他對映工具）之所以有效，是因為它們使一組想法和關係變得可見或明確。當學生可以很容易地看到系統中的所有想法和關係時，他們就可以更容易地理解它們，將它們相互關聯，修改或修改它們，以及記住它們。簡而言之，這是促進深度學習而不是表面學習的型別。概念圖也有助於減少認知負荷：將所有想法、關係和命題都放在一頁上（而不是嵌入到段落中），有限的記憶資源就可以釋放出來，用於更高效的工作。最後，地圖還透過稱為圖示記憶增強以及可能透過雙重編碼的方式來服務於保留和處理。圖示記憶是頭腦在透過視覺線索進行佈局時保留認知材料的能力。雙重編碼指的是當頭腦呈現出也按層次結構排列的離散單元時據說會發生的增強保留。[3]
在任何教育活動中使用CmapTools之前，該工具的建立者建議遵循以下指南
1) 請記住，地圖始終是教學計劃的輔助工具；地圖本身不是學習課程：在整個教學計劃的背景下使用地圖，利用地圖來跟進、複習和擴充套件教學計劃和課堂活動。2) 始終定義一個可量化的重點問題（即不僅僅是一個主題），概念圖將對此進行解釋；3) 向學生提供 10 到 15 個概念，這些概念可能在最終的地圖中使用，也可能不使用（這些概念放在所謂的“停車場”中） 4) 按層次順序或重要性順序向學生提供上述概念；5) 從任何概念提供一兩個示例連結以顯示它們的樣式；6) 讓學生從將概念與儘可能精確的連線詞聯絡在一起開始構建地圖，這些連線詞從一般到特定地繪製在地圖上。重要說明：讓學生知道他們不必按此順序思考概念（在地圖上在一般和特定之間來回互動是CmapTools的優勢之一）；7) 讓學生在地圖上尋找不同知識領域之間的聯絡；8) 讓學生分享地圖並思考修改地圖。
似乎對概念圖可以解決或補充的主題沒有固有的限制。它們可以跨越從物理學（“核裂變發電站的某種運作方式”或“太空梭推進系統某一部分的運作方式”）到天文學（“火星任務如何定義對紅色星球過去和現在生命的搜尋引數”）到哲學和歷史（“柏拉圖的《斐多篇》關於知識來源的論述”）等學科。
CmapTools可以並且已經以以下方式被教師有效地使用
• 用於課前測試和教學計劃的開發：在這裡，要求學生建立一個與教學計劃某些部分相關的問題地圖，然後教師可以確定學生先前或先修知識的某些資訊，從而將新材料與學生已知的知識整合起來。
• 用於課後測試或評估/評價：地圖可用於比較學生在整個課程中學習到的內容。在進行評估時，教師可以將學生的最終概念圖與教師或專家地圖或學生自己的課前測試地圖進行比較。一個研究小組已經很好地但仍然有些初步地描述了使用不同概念對映工具進行比較的標準 [4]
• 以“知識湯”的形式使用CmapTools。這些是相互連線的地圖，允許學生討論他們尚未發表的地圖部分。學生通常在課堂上以兩人一組的方式工作，然後透過 Cmap 介面與同一個班級或遠處的其他學生聊天/討論他們想要發表的某些概念。學生可以相互搭設腳手架，教師也可以將注意力集中在個人身上，使評估更容易。
• 與上面的一點相關，CmapTools可以用作協作工具。作為建立自己地圖的預先組織者，學生可以在CmapTools的網路中搜索大量 Cmap。搜尋引擎似乎足夠充分，可以根據關鍵字查詢材料。此外，隨著學生建立自己的地圖，他們可以研究與他們自己的地圖相似的其他地圖，在那裡他們可能會找到補充他們的節點或需要修訂的地圖部分。後來，與他們自己的地圖略有不同的其他地圖可能會幫助學生理解知識的廣度。CmapTools還具有一些工具，允許對地圖進行討論和評論/批註。這種互動以一種非威脅性的方式進行，因為對地圖的貢獻是匿名的。
已經提出了其他一些示例活動，這些活動主要與高等教育環境相關
• 在概念圖中分析課程讀物。在這裡，作者建議在構建地圖之前應該完成讀物。這樣的地圖可以展示學生對讀物的理解。
• 使用概念圖來頭腦風暴或規劃一篇研究論文。在這裡，學生被給出了一個重點問題，但除此之外，要求他們從頭開始規劃論文或實驗。一位研究人員在使用CmapTools來概述一篇論文時看到了非常令人印象深刻的結果。 [5]
• 使用概念圖將理論與實踐聯絡起來。在某些領域，從理論到實踐可能特別困難。作者以醫學學生繪製概念圖為例，將疾病的起源和過程與治療計劃聯絡起來。
CmapTools的變革潛力
[edit | edit source]Mezirow 十多年前提出了變革學習理論，但它在當今的教育工作者中獲得了新的認可。簡而言之，變革學習理論指的是人類透過某種意想不到的或新的看待事物的方式，“意識到自己有限的或扭曲的觀點” [6] 這也可能涉及向新的視角開放自己，或者找到從世界中獲得意義的新方法。Cranston 評論說，我們希望事情像往常一樣發生在世界上；如果我們過去在表達某件事或理解它方面失敗了，我們預計我們將再次失敗。當我們作為學習者透過某種教學策略或某種工具來改變我們的學習過程時，就會發生這種轉變。這種轉變可能涉及以下一些或所有方面：a) 反思我們從未意識到的關於某個主題或學科領域的假設，例如它們來自哪裡，以及持有這些假設的後果；b) 表達這些相同的假設；c) 在情感和智力上對我們自己的觀點以外的觀點持開放態度；d) 參與對話，在對話中我們願意真正地與對方的立場和真正的改變作鬥爭。簡而言之，變革學習與將學習者定位到更有效地完成始終是他們智力和社會構成的一部分的內容有關——將他們對世界的學習變成自己的學習。另一種說法是，變革性策略或工具成為學生追求他們所能做到的最佳學習的延伸。然而，最後要補充一點，這種真正的或有意義的學習仍然是，並且永遠是學生的選擇。學生可以為此做好準備，但仍然可以選擇追求它或不追求它。
某些軟體應用程式可能比其他應用程式更具變革性。這些應用程式具有以下某些或所有特性：它們靈活，意味著它們可以用於各種環境和任務；它們為批判性自我反思提供了機會；它們為協作和社會互動提供了開放的渠道；它們支援解決問題的原創方式；它們易於使用，意味著它們是免費的或價格低廉的，可以在任何數字裝置上執行，並且相對容易學習和使用。後一個元素也是變革性的，因為軟體越容易安裝和使用，它就越能與人類已經擁有的智力和社會裝備整合在一起。
許多人會同意CmapTools是一個變革性應用程式。它是一種變革性的方式，因為它揭示了我們對某個主題或問題的想法的組成部分，使我們能夠反思和/或表達我們對問題的看法，或者這些想法的最終後果可能是什麼，甚至可能是什麼修改這些想法或論據的各個部分的方式。它也是透過協作能力而變革性的：它可以讓我們瞭解其他人的觀點（實際上，來自世界各地），這些觀點可以讓我們迷失方向，最終拓寬和擴充套件我們的觀點。關於協作，由於對 Cmap 的貢獻是匿名的，學生也可以更有誠意地互動，並且減少恐懼。這種功能尤其可以幫助性格內向的學生。最後，它可以透過成為一種學習曲線較窄且成本不阻礙任何學生在任何環境中使用它的工具來實現轉變（例如，在家中使用它）。最後要說明的一點是，CmapTools不能以所有方式實現轉變：正如 Jonassen 指出的那樣，CmapTools不允許對一個人的想法進行修改；像Stella這樣的概念對映和建模工具組合將以更好的方式服務於這種有意義的學習。
其他型別的對映工具
[edit | edit source]如今，一個網站列出了至少 45 種不同的應用程式，這些應用程式被各種稱為概念圖、圖表工具、論證圖、思維導圖工具和大綱工具（www.phil.cmu.edu/projects/argument_mapping/）。這些應用程式都有一些相似之處，但也有一些獨特的區別，這些區別可能使它們更適合某種學習練習。其中一些與商業領域（例如專案規劃）比教育更相關。它們可以從思維導圖（它應該是一種更自由的聯想練習，最終比概念圖更非線性，而且缺乏普遍性）一直到論證圖（它具有嚴格的層次結構和較低的普遍性）。[7]
論證圖
論證圖的優勢在於使用內建工具來表示推理論證的各個部分。論點用綠色表示，反對意見用紅色表示，反駁用其他各種顏色表示。此外，顏色根據建立者認為的強度不同而有不同的色調或飽和度。還有一些其他物件可能定義每個獨立論點的強度因素——例如，已接受的前提用勾號表示，不確定用問號表示，拒絕的前提用 X 表示。還有一些不同的圖示來表示每個前提/共同前提的“基礎物件”——例如，專家意見、統計資料、出版物和示例。論證圖的優勢與概念圖對我們的幫助相同：隔離遺漏的前提、減少認知負荷和增強記憶力。論證圖是一種較新的發展，但有一些研究表明，在學生使用一種名為 Rationale 的工具後，批判性思維技能有了顯著提高[8]。確實，經過一些修改，概念圖可以完成論證圖可以做的一些事情（例如，如果在每個節點框中放置更多文字，並刪除連結標籤和新增顏色編碼）。但是，概念圖可能會失去其最初建立的功能。論證圖的獨特之處在於遵循推理論證的路徑，從最初的論點向下到前提和共同前提，再向下到支援前提的支援論點，再向下到支援論點和結論的基礎——即自明原理、例子、專家意見、統計資料等。概念圖並非旨在展示論證，而是展示系統中所有想法及其相互關係；這就是為什麼概念節點框內幾乎沒有什麼東西，不像論證圖的框。概念圖的用途比論證圖要簡單得多。
然而，論證圖也有一些侷限性。它們目前沒有內建任何功能來幫助學生或思考者區分謬誤推理和有效推理。總的來說，正如 Davies 指出，論證圖對教育環境的意義將越來越小，因為在學生開始構建論證之前，他們需要定義圍繞論證更大範圍的東西，例如論證的範圍或文化變化對論證前提和反對意見的影響。總之，概念圖可能會在教育中更普遍地使用（甚至作為構建論證圖的前提），而論證圖將侷限於哲學、演講和修辭課程。
外部連結
[edit | edit source]Austhink 主頁 Rationale 的開發人員。
Inspiration 主頁，一款概念對映工具 最受歡迎的概念對映工具之一；將其與CmapTools 進行比較。
概念資源指南 關於概念圖的型別及其應用的頁面。
概念圖與網頁資訊搜尋和瀏覽 Cañas 等人撰寫的一篇關於概念圖如何比一般網際網路搜尋更能為線上研究提供更好的教育體驗的文章。
實地測試的評估指南 關於一所學校如何使用 CmapTools 和概念圖進行課堂評估的文章。
IHMC CmapTools - 建立概念和命題 YouTube 影片。
概念對映：如何開始學期論文研究 YouTube 影片。
參考文獻
[edit | edit source]- ↑ Novak & Cañas (2006). 概念對映工具的起源…資訊視覺化期刊，5(3)。
- ↑ Novak & Cañas (2008). 概念圖背後的理論及其構建方法。可從 http://cmap.ihmc.us/Publications/ResearchPapers/TheoryUnderlyingConceptMaps.pdf 獲取。
- ↑ Davies, W. M. (2008). 概念對映、思維導圖和論證圖：有什麼區別？檢索自 ERIC，4/11/09。
- ↑ O’Donnell, Dansereau 和 Hall，(2002)。知識圖作為認知處理的支架。教育心理學評論，14(1)。
- ↑ Anderson-Inman & Horney，(1996)。基於計算機的概念對映：利用視覺思維工具來增強識字能力。青少年和成人識字期刊，40(4)。
- ↑ Cranston。 (2002). 教學轉型。檢索自 ERIC，4/12/09。
- ↑ Davies, W. M. (2008).
- ↑ Twardy 指出，在加州批判性思維技能測試中，實驗組與對照組相比，在測試前後得分提高了 0.72 個標準差。Twardy, C. (2004). 論證圖提高批判性思維。教學哲學，27(1)。