引言

概念图谱在科学教育领域受到关注，它通过图形表现概念关系，帮助学习者组织知识、强化记忆。针对核心概念设计概念图谱，在教学中应用，可以帮助学生从整体上把握知识框架，理解概念之间的逻辑关系，从而促进对化学原理的理解记忆。因此，设计适合我国高中化学教学的概念图谱，并进行实证研究评价其应用效果，对改进我国高中化学教学意义重大。本研究将以某市某中学高二化学课程为例，设计核心化学概念的概念图谱，在教学实践中应用，采用质化和量化方法评估其对学生的具体影响，为今后在高中化学教学中推广概念图谱应用提供依据。

一、概念图谱的定义及特点

概念图谱（ConceptMap）是一种表示概念之间关系的图形工具^[1]。由节点和连线组成，节点表示概念，连线表示概念之间的关系。概念图谱具有直观表达概念及其关系的特点，可以视觉化呈现抽象概念之间的逻辑联系，是一种组织与表示知识的有效工具。概念图谱可以表示个人知识结构和整个学科知识系统，学习者在此过程中主动构建知识框架，有助知识内化与迁移^[2]。概念图谱的视觉呈现和概念关系表达式，可以使学习者形成整体认知，促进对概念逻辑关联的理解。

二、概念图谱设计方法

（一）确定核心概念

概念图谱的设计首先需要确定涵盖的核心概念。这需要结合教学大纲与课程标准，选择与主题相关的最重要的概念。通常一张概念图包含的概念在10～20个为宜，太多概念会使图谱过于复杂^[3]。选取核心概念时，需要考虑概念的代表性、广泛性及其在知识体系中的重要程度。例如在高中化学原子结构与周期律的单元，可以选择原子、元素、化学符号、原子序数、电子排布、周期表等作为核心概念。教师可通过讨论、查看教材和学生工作来确定重要概念。也可以通过调查或测验分析学生对概念的理解情况，以确保选择能反映学习需求的关键概念。

（二）构建概念之间的关系

确定核心概念后，概念图谱的构建是知识体系的精髓。这一过程首先要求我们建立概念之间的层级结构，从最抽象、广泛的概念出发，逐渐向下细化，将知识分层有序，使其易于理解和组织^[4]。例如，从“物质”出发，我们可以细化到“元素”，再到“原子”，最终到“原子核”和“电子”，这种分级有助于将复杂的知识体系变得更加逻辑和有条理^[4]。其次，我们需要运用精确的连词和描述性词汇来明确概念之间的关系，以确保信息传递准确无误。使用诸如“包括”、“产生”、“的一部分”等词汇，能够清晰地表达概念之间的联系，避免歧义或模糊性。这种精确性有助于概念图谱的可理解性和有效性。此外，在构建概念图谱时，必须警惕冗余或错误的关系，确保每个关系都具有明确定义，不与其他关系产生混淆或矛盾。同时，对于存在方向性的关系，应使用箭头来清晰表示信息流向，以增加图谱的表达力。维护一致性也是不可忽视的因素，确保相同类型的关系使用相同的术语和符号，以免引起混淆。此外，概念图谱应具备灵活性，以便在知识演化或新概念出现时进行扩展和调整，以保持其时效性和准确性。最终，可视化工具如图谱绘图软件或图数据库可极大地帮助构建、管理和共享概念图谱，使其更容易被理解和应用于各个领域。

（三）图表呈现，加入例证

在明确概念及其关系后，需要将其图形化呈现，使之成为直观的视觉工具。概念图谱常用框图或树形图来层级组织概念。框图将概念放在框内，树形图以分支的形式表示概念从一般到具体的扩展^[5]。具体设计时应该突出重要概念，通过边框大小、颜色、位置引导学习者的注意力。为增加图谱的生动性和具体性，可加入图片或实例说明来举例阐述概念内涵及其关系。使抽象概念具体化有助加深学习印象。最后教师应检验概念图谱的准确性和完整性，确保它涵盖了主要概念并清晰表述了概念联系，为后续的教学应用做好准备。

三、概念图谱的教学应用

概念图谱为化学教学提供了直观的视觉工具，其应用可以充分发挥促进学生主动学习、深层理解的作用。教师可以通过多种方式融入概念图谱，激发学生的学习兴趣与参与，达到提高学习效果的目的。下面结合某市某中学高二化学课程的“取代反应”章节，探讨概念图谱在教学中的具体应用。

（一）作为预习和复习材料

在开始取代反应的学习之前，教师可以提供该主题的概念图谱，让学生利用此进行预习，建立对新知识的概览和心理准备。“取代反应”的概念图谱可以突出“取代反应”、“亲核取代”、“可逆反应”等核心概念，概括反应特点和反应类型，并使用箭头标注概念之间的逻辑关系。这可以帮助学生激活已学习的化学反应知识，为学习取代反应打下基础。在学习后，教师也可以提供概念图谱供学生复习使用，巩固对取代反应相关概念的系统理解。

（二）概念关系理解和记忆

在讲解取代反应的教学过程中，教师可以使用设计的概念图谱来视觉呈现概念之间的联系，帮助学生形成逻辑清晰的知识框架。例如概念图谱可以直观表达“取代反应”为“亲核取代反应”的一类，“可逆反应”的特点等信息。这些抽象概念通过概念图谱的图形化呈现后更加具体化，有助学生理解概念间的内在关系。教师还可以组织学生观察概念图谱，思考概念之间的联系，进行讨论以加深理解。概念之间的视觉呈现也助记忆，学生在反应运用所学知识时可以回顾概念图谱，帮助知识迁移应用。

（三）小组讨论和合作学习

教师还可以让学生利用“取代反应”的概念图谱进行小组合作学习。让学生共同观察概念图谱，讨论概念之间的关系，并尝试举例说明，可以增强团队协作能力。学生也可以分组设计细化概念图谱，如扩展某个具体类型的取代反应，构建相应的概念框架。然后进行展示评议，相互提供改进建议。这些活动都可以增加学生的互动参与，激发学习兴趣，达到协同学习效果。

概念图谱为化学“取代反应”的学习提供了直观工具，教师应根据学情积极应用，帮助学生形成对该主题系统性的理解，提高学习效果。

图1取代反应概念图谱

四、概念图谱应用的效果

在高中化学教学中，将概念图谱应用于取代反应的教学过程可以达到以下积极效果：

1.作为预习材料，概念图谱能够帮助学生建立对取代反应的整体认知。通过清晰地呈现基本概念、反应类型和特征，它有助于学生提前构建相关知识网络，为后续深入学习奠定基础。

2.在教学过程中，概念图谱能够促进学生对取代反应相关概念及其内在逻辑关系的理解。通过直观地展示概念之间的关系，它有助于学生形成系统化的知识框架，更好地掌握关键概念的内在联系。例如，概念图谱可以直观表达取代反应分为亲核取代和自由基取代两大类型，并指出可逆反应的特征。这些抽象的概念通过概念图谱的视觉化呈现后更加具体化，有助于学生掌握概念之间的内在关系。视觉化的概念图谱也能够提高学生对关键概念的记忆。

3.小组合作学习中，利用概念图谱可以增加学生的互动参与，激发学习兴趣。学生可以通过讨论概念之间的联系，充实和完善概念图谱，增强主动学习的参与感和成就感。

4.概念图谱有助于学生内化取代反应的知识体系，并将其迁移应用到新的问题情境中。通过学习概念之间的关系，学生能够主动建构知识，将知识转化为内在认知结构，进而能够应用所学知识分析解释新的反应情况。

5.对于教师而言，概念图谱可以丰富教学过程，提高教学效果。它为取代反应主题教学提供了直观的组织工具，帮助教师更好地设计引入新知识的教学活动，调动学生参与，达到更好的教学结果。

五、概念图谱设计与应用的启示

通过前文对概念图谱在高二化学“取代反应”教学中的设计策略和应用效果分析，我们可以获得以下启示：

第一，设计概念图谱需要选择代表性和系统性强的核心概念，例如在“取代反应”主题中选择“取代反应”“亲核取代”“自由基取代”等概念。准确表达概念之间的关系是关键，需要使用精确的词语和连词。

第二，在教学中使用概念图谱需要进行有效的设计应用，如作为预习材料帮助构建概念框架，在教学中辅助概念关系表达，组织学生观察讨论概念图谱以深化理解，这需要教师对概念图谱进行融会贯通的应用。

第三，概念图谱应用可以提高学生的学习参与度和兴趣，获得更积极的学习体验。但设计时需要考虑学生认知特点，避免过于复杂抽象。教师需要引导学生逐步理解图谱的含义。

第四，概念图谱可以帮助学生构建知识框架，形成知识内在化，并迁移应用，这需要学生在学习过程中获得主动建构知识的体验。

第五，教师同样可以从概念图谱的设计应用中获益，使用概念图谱可以丰富教学，提高教学效果。但教师需要投入时间精力设计高质量的概念图谱。

结束语

概念图谱是展示和传递知识的有效工具，以图形化的方式呈现概念之间的逻辑关系。本文以高中化学“取代反应”为例，探讨了概念图谱在具体教学主题中的设计策略和应用效果。概念图谱可以帮助学生构建知识框架，促进对概念关系的深入理解。概念图谱的应用可以促进抽象概念的内化和知识迁移运用，为教师提供直观的知识组织和表达工具。未来可开展更多实证研究，评估不同策略下概念图谱的具体效果。总体而言，概念图谱在高中化学教学中具有应用价值，值得进一步推广应用与探索。

参考文献：

[1]马万里.基于关联主义的知识图谱在科学教学中的应用研究——以高中化学金属及其化合物主题为例[D].重庆:重庆大学,2017.

[2]熊嘉强,孙阳光.基于本体的学科体系知识图谱构建研究[J].电脑知识与技术.2019,(9).

[3]王思敏.高中化学概念教学中概念图的构造[J].黑龙江教育（理科教育），2019，37（05）：56-57.

[4]刘文华.浅谈高中化学教学中概念图的应用[J].科学教育文章，2018，36（03）：204-205.

[5]赵晓静.高中化学概念图的设计与应用[J].中学化学教学参考，2017（11）：56-57.