壹、概念的意義與學習 一、概念的意義
何謂「概念」？張春興、林清山(民 84)解釋：當我們用一個概 括的名稱或符號來代表具有共同屬性的一類事物之全體時，此名稱 或符號所代表者即為「概念」 (concept)。國外學者 Tennyson &
Park(1980)的說明十分詳細，認為：「概念」一詞在大多數教育學與 心理學的文獻中，是指同一種類、同一名稱、同一符號所命名或表 示之物件(objects)或事件(events)的共同屬性(common attributes)，例 如，「事件」是下雪、畫圖等自然現象或人為事情；「物件」是貓、
風等具體或抽象的實體。此外，「概念」也可由一組特性(或其他概念) 加以決定的，例如，「母親」的概念，即可能擁有下列的特性：女性、
成人、已婚和小孩等，而在這一組特性中，每個概念的意義，則由 它與其餘概念間的關係來決定。也就是說，單獨一個概念，可能是 由其餘概念間的一組關係所組成。
如此說來，透過概念的學習與傳達，學生才能習獲新知識，並 且據以產生新概念，用來傳遞人類文明中最寶貴的資產－知識。所 以，當學生在從事一項新的學習任務時，他所帶進學習裡的最重要 事項，其實是他的概念(concepts)(余民寧，民 86)。
二、概念的學習
人類對於概念的學習，從出生就開始，一直到死亡為止。學習 的方式，或是透過積極的「發現學習」(discovery learning)，或是透 過被動的「接受學習」(reception learning)而得。過去的學校教育，
大部分是教師有計畫的設計教學活動，讓學生進行接受學習。這時，
教師必須在學生已具有的舊概念和即將學習的新概念間，構成一道
聯結才行。今日建構主義主張，教師應該引導學生以某種特殊的學 習方式，去「發現」所有新學習概念的意義。換句話說，學生必須 從他既有的概念架構中，自己去建構意義才行；而這項任務必須透 過所謂「有意義的學習」(meaningful learning)過程而習得(Novak, 1980a, 1980b)。
除了概念的學習，近年來，更有許多學者致力於概念、命題、
概念網路之研究。所謂「命題」，係指人們以某種特殊的方式，將兩 個或多個概念聯結起來，以構成一道命題(propositions)，以「天空是 藍色的」這個命題為例，即是將「天空」和「藍色的」兩個概念聯 結而成一道完整語句。當「命題」有意義(meaningful)時，即屬有效 命題，是人們學習的重點；反之，當命題無意義(meaningless)時，它 便是一道無效命題，是學習錯誤與干擾的來源，應該盡力避免(余民 寧，民 86)。至於，概念網路的建構，也就是本研究之重點，將在後 續作深入介紹。
貳、「概念圖」的定義與源起 一、概念圖之定義
所謂「概念圖」，係由命題所組成，每一個命題包括二個概念 節點(concept node)及概念間的連結語(relation link)。概念在概念圖中 以階層(hierarchy)的方式呈現，一般性、概括性的概念排在上層，較 特定、具體的概念則排在下層，而最下層的往往是最具體的範例(圖 2-4-1)。除此，概念叢集(cluster)與概念叢集之間可透過「橫向連結」
(cross link)加以連結，如圖 2-4-2 中「細胞分裂」與「新個體」所形 成的命題，為不同概念叢集間的連結，可代表概念上的創新或者觀 念的新詮釋(黃台珠，民 84；宋德忠、林世華、陳淑芬、張國恩，民 87)。
圖 2-4-1 一般性概念圖的簡單構造(資料來源：余民寧，民 86)
圖 2-4-2 概念圖示例(資料來源：陳淑芬，民 86) 一般性概念
R1
次級概 念(SC)
次級概念 (SC)
R2 R3
SC1 SC2 SC3 SC1 SC2 SC3 SC4
R4
生殖方法
染色體 新細胞 減半
有性生殖
減數分裂 細胞分裂
無性生殖
染色體 精子 卵子 不變
可分為 可分為
利用 利用
導致
產生 產生 產生 產生
新個體 受精卵
導致
受精
發育
在教學上，「概念圖」就是將教材或文章中的概念抽取出來，並 以一個「核心概念」(focal concept)為主題，圍繞著此一核心概念，
經由學習者的理解把所有相關概念組織起來，用以表徵學習者在相 關學科上的知識結構之語意網路圖。
至於「概念構圖」，是指概念圖建構歷程。當學習者進行概念構 圖時，即是透過一系列的命題，將所知道的概念與其他概念做有意 義的連結，進而構成一個有意義的組織網路。教師可從中偵測學習 者的知識結構(knowledge structure)及其錯誤概念(misconception)(余 民寧、陳嘉成、潘雅芳，民 85)。
二、概念構圖的源起
概念構圖最早乃由 Novak 於 1971 年左右在 Cornell 大學研究兒 童科學概念改變歷程時所提出。雖然概念構圖提出至今已約有三十 年的歷史，但其在科學教育的教學、學習與評量上的應用，一直深 受研究者所肯定(陳淑芬，民 86)。
(一)源起於問題解決的策略
概念構圖在心理學上是源起於問題解決的策略(Novak, Gowin
& Johansen, 1983)，且在早期的研究，大部分都是以人類的學習和 問題解決的「人工頭腦學模式」(cybernetics model)為基礎。
(二)建立在哲學和認識論(epistemology)的基礎
概念構圖在哲學和認識論(epistemology)上的基礎，則是由 Conant，Kuhn 和 Toulmin 等人的論述延伸而來的(Novak et al., 1984)。而這兩個起源，最後則是聚斂在 Ausubel 的「認知學習的 同化理論」(assimilation theory of cognitive learning)。若以其闡釋「機 械式學習」和「有意義學習」在獲得知識過程的差異理論，被稱 為 Ausubel-Novak-Gowin theory(Wandersee, 1990)。
(三)基於瞭解學習者認知結構的需求
Novak 和 Gowin(1984)為了探索並具體顯示學生認知及知識發 展的結構， 以便瞭解學習者的已知， 於是根據 Ausubel 的階層記 憶(認知)結構理論、漸進分化、統整調和等原則，發展出一種可以 運用到所有領域的知識或技能的知識表徵工具，稱為「概念圖」
(concept maps)。這套以命題(proposition)為單位的連結圖形表徵，
企圖以嵌於命題架構中一套綱要圖解設計，來表徵概念的意義和 概念間有意義的關係(林純年，民 86)。
參、概念構圖的特性與型式 一、概念構圖的特性
Novak & Gowin(1984)指出概念圖的三個基本性質： 階層結構 (hierarchical) 、 漸 次 分 化 ( progressive differentiation) 、 整 合 一 致 (integrative reconciliation)。然就概念圖本身而言，概念圖需要學習者 多方思考並進行不同層次抽象化的轉化(Briscoe, 1991)。因此，概念 圖本身應具下列各項特性(林純年，民 86)：
(一)階層結構
概念圖具有階層性。位於圖面頂端者，為一個總括性概念 (Ruiz.Primo & Shavelson, l996)，概括性越大的概念置於越上層，
低層概念被統合於高層概念之下。這種階層結構顯示概念間的連 結，由連結語(linking words)連結兩個或多個概念，進而形成了命 題。命題沿著指示關係方向的箭頭，協助概念連結的發展(Novak
＆ Gowin, 1984)。
(二)漸次分化
當學習者學習更多相關概念時，區辨概念的學習歷程和思考 建構的認知過程，正好符合發展原則，包含了逐漸分化及階層性
組織。其中，分化包含兩種類型﹕(1)垂直分化，為擴增(extending)﹔
和(2)水平分化，為重組(reorganizing)。前者係透過個人對概念和命 題階層清楚的判斷，使概念圖中的分支呈現出知識領域垂直擴增 的漸次分化(Novak & Gowin, 1984)；後者則因水平分化而區分出交 叉連結(如階層中附屬分支間關係)。
於是，概念圖的結構類似樹狀，涵概最廣的概念位於最頂端。
2~5 個次廣的概念以線段和第一階的概念連接，這些連接線被標上 適當的動詞來強調連接關係的意義。這個階層的第三層可以一直 增添，直到重要的概念都已涵蓋在內，重要的關係也經確認。此 外，可以進一步加入跨接的連接，以顯示概念中某一部分和另一 部分間的關係(郭俊賢、陳淑惠譯，民 89)。
(三)整合一致
學習者不會零碎分割概念，而會考慮概念間關係的整合一 致，包括上下附屬統合(縱的連結)和同層次不同分支概念間的關聯 (橫的連結)。於是，由圖中概念語言連結的性質可進行統整性的評 估。亦即，將概念圖作為一種意義磋商的工具，可產生新的統整，
導致更多、更新的有效理解(Novak & Gowin, l984)。
(四)具象表徵
各個概念均以連結語連接。所謂「連結語」係指概念間關係 的適當連結標記(Ruiz-Primo & Shavelson, l996)是一種可看見的認 知結構表示法。所以，概念圖不只呈現線性內容或反應局部結構 的知識而已，還能反映出知識的心理性結構(王薌茹，民 83)。
(五)自由變化
除了一般概念和特定領域的連結外，概念圖易於連接不同次 屬領域的概念結構(sumomains of conceptual structure)，即是增加相
關概念的量來連接新資訊。其最有力的連結是連接先前分散的章 節或主題，將之統整在一起，使成完整的概念(Novak & Gowin, 1984)。
不過，概念圖永遠不會完全完成或完整(Ruiz-Primo & Shavelson, 1996)。因為，概念圖顯示概念與命題有無限排列的可能性，這表示 概念構圖的彈性、自由與包容；強調知識建構的過程而非結果；尊 重每一個人獨特合理的觀念與想法。它破除「知識為不變真理」的 迷失，並容許因個人成長、知識及經驗的變遷，而不斷地修正與改 變。
此外，兩個選取不同概念來當成核心概念的「構圖者」，他們對 同一單元內容的理解及組織方式，應該在概念的語意距離上、命題 網路的複雜度或激發命題網路的速度上可能都不相似，然而這些差 異對於學習與評量上都有很大的涵義(陳嘉成，民 87)。
二、概念構圖的主要型式
Jones、Palincsar、Ogle & Carr(1987)指出，概念構圖有三種主要 的型式，包括：蜘蛛網構圖(spider maps)、鎖鍊構圖(chain maps)和階 層構圖(hierarchy maps)，每一種型式各代表知識的特殊結構，概念和 概念之間的關係也因而不同(李永吟，民 87)。
(一)蜘蛛網構圖
以對未來可能的新能源看法為例，如圖 2-4-3 所示。其中，五 個箭頭的聯結線意含「為其中一種」(is a type of)，故此圖的五個 概念位於平等的地位，而每一大概念應該還有其他次概念的發展 空間以構成更複雜的網狀圖。
圖 2-4-3 蜘蛛網式的概念構圖(資料來源：李永吟，民 87)
(二)鎖鍊構圖
以課程發展工作的流程為例，如圖 2-4-4 所示。有箭頭的聯結 線係指「導致」(lead to)或使能夠(enable)。因此，前面的概念引導 後 面 的 概 念 ， 形 成 步 驟 性 的 關 係 ， 通 常 為 整 理 程 序 性 知 識 (procedural knowledge)所採用。
生質能
未來可能 的新能源
太陽能 地熱能
潮汐 風力
圖 2-4-4 課程發展的流程(資料來源：李永吟，民 87)
(三)階層構圖
被視為第三種知識組織的圖像，人類大腦中的知識基模常被 假想成這種形式。以下為一解釋語言結構階層性的例子，如圖 2-4-5(洪蘭譯，民 84)。階層圖中的聯結線代表上位階的概念「包 含」(subsume)下位階的概念，然而不同位置的聯結線可能會有不 同的意義，可能是「屬於其部分之一」，也可能是「屬於型式之 一」、「導致」或「屬於特質之一」等等(李永吟，民 87)。
政策之確定 目標之樹立 協助吾人選擇各種知能
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