跨學科概念圖創(chuàng)作能力與科學創(chuàng)造力的關系

1總結1.1概念圖的應用簡圖（core模型）是一些人提出的心理工具，他們根據(jù)奧蘇伯爾的直接學習理論提供了幫助學生建立和表達知識的心理工具。概念圖典型地采用圖示的形式,由一系列節(jié)點(Nodes)和連接(Links)組成,表征學習者對給定主題的理解和解釋。其中,關鍵的概念叫做節(jié)點;節(jié)點被不同的路徑和關系連接起來形成命題(Propositions)。根據(jù)奧蘇伯爾的認知同化學習理論,概念圖創(chuàng)作要求認知按照層級結構(Hierarchies)來組織,新概念應該被歸屬于更具有概括性的概念。當學習者將新知識按照層級進行組織,同時探索不同知識間的可能聯(lián)系時,有意義學習就發(fā)生了。教學生創(chuàng)作概念圖時,下面五個步驟被普遍推薦:(1)回憶與主題相關的主要概念;(2)將回憶獲得的概念按照先抽象后具體的原則進行排列;(3)對有關系的概念進行連接,并注明關系;(4)對概念圖進行擴展,從概念到對概念的定義、解釋和范例對每個概念進行擴展,使概念圖形成分枝;(5)分析并建立交叉分枝連接(簡稱交叉連接,Cross-links)。因此,Baroody等人認為,概念圖創(chuàng)作(conceptmapping)首先需要學習者在長時記憶中檢索與主題相關的信息以便提出盡可能多的相關概念,包括對概念的定義解釋和事實依據(jù)等;接著,學習者在他們所檢索到的信息中來檢測與信息相關的模式,并按照邏輯的層級和分類把他們描述出來;隨后,他們才能在概念、事例和事實證據(jù)之間建立合理的聯(lián)系;除此之外,積極尋求模型的態(tài)度傾向以及用于檢測模型的策略,還有概念圖創(chuàng)作方法的使用都有助于學習者將新學到的信息和先前獲得的信息一起進行組織,使其進入學習者能夠理解的圖示表征模式,最終使這種表征模式外顯化。概念圖創(chuàng)作考慮到了學習者認知模式形成的適應性和靈活性。在教育領域,概念圖的應用表現(xiàn)在三個方面:第一,應用于教學,概念圖可以幫助教師組織課程。Phillip(1993)等人使用元分析技術研究了概念圖作為一種教學工具的有效性。通過分析19篇有代表性的研究報告,結果發(fā)現(xiàn),概念圖教學對學習者的學業(yè)成就有中等水平正相關,而對學習者的態(tài)度卻有很顯著的正相關。第二,應用于學習,概念圖可以幫助學習者組織和建構知識。許多研究表明,概念圖創(chuàng)作教學促進了學習者的有意義學習。對于哪種概念圖創(chuàng)作的教學方法導致了更好的學習效果,Anderson-Inman和Zeitz研究發(fā)現(xiàn),當要求在學習的不同階段創(chuàng)作他們自己的概念圖時,學習者受益最多。因為,這種概念圖創(chuàng)作教學過程中,學習者最容易變成積極的參與者。第三,應用于教學評價,概念圖可以用來誘發(fā)和識別學習者長時記憶(LTM)中某一領域的結構性知識。通過對概念圖創(chuàng)作(ConceptMapping)任務的分析研究,教師可以深入理解學習者的認知結構和認知模式。20世紀80年代以來,教育與心理學研究者為了進一步理解學習者在知識建構學習中存在的差異,概念圖技術被廣泛應用。很多研究考察了概念圖創(chuàng)作能力與其相關能力的關系,但絕大多數(shù)研究主要關注具體學科的概念圖建構,例如數(shù)學、生物等,但跨學科概念圖建構的相關研究很少。跨學科概念圖與學科概念圖最顯著的差異在于前者包含了跨學科知識成分。此外,跨學科概念圖創(chuàng)作可以激發(fā)學習者在一個更加寬廣的學科背景下來整合知識,使有意義學習更加成為可能。本研究主要關注跨學科概念圖。1.2概念圖創(chuàng)作與創(chuàng)造力創(chuàng)造力是個體根據(jù)一定的目的,運用一切已知信息,在獨特地、新穎地、且有價值地產生某種產品的過程中,表現(xiàn)出來的智能品質或能力。創(chuàng)造力的發(fā)揮既需要學科知識也需要跨學科知識,這樣才能夠避免思維僵化而提出新穎觀點。Feldhusen特別強調創(chuàng)造過程中跨學科知識的重要性,并且設計了一個基于問題發(fā)現(xiàn)和問題解決的創(chuàng)造力加工模型。他們認為,不同學科領域的知識對問題識別具有重要意義。此外,知識的綜合運用也有助于對問題理解的加深和解決方案的評價與選擇。已有研究表明,概念圖創(chuàng)作能力與創(chuàng)造力是相關的。Robinson認為,一張概念圖就像教室的一面鏡子,反映了學習者思維的流暢性、靈活性和獨創(chuàng)性。Wandersee認為,概念圖創(chuàng)作連接著學習者的理解、解釋、認知轉換以及創(chuàng)造力。他認為概念圖創(chuàng)作的功能是四位一體的:第一,它能夠對學習者的假設能力提出挑戰(zhàn);第二,它可以識別新的模式;第三,它可以誘發(fā)新的聯(lián)系;第四,它可以將未知的東西可視化。隨后的研究中,Russell和Meikamp發(fā)現(xiàn),創(chuàng)造力訓練有助于概念圖創(chuàng)作能力提高。他們認為概念圖創(chuàng)作是一種元認知策略,它允許學習者在寬泛的概念空間中來創(chuàng)造性地整合概念之間的關系。Flower等人的研究擴展了這一觀點。他們發(fā)現(xiàn),在組織信息和材料時,許多作家的確使用了概念圖這種策略作為工具來達到“頭腦風暴”(Brain-storming)(思維高度活躍,打破常規(guī)而產生大量創(chuàng)造性設想)的目的。從另一個角度,Riley等人的研究發(fā)現(xiàn),概念圖寫作任務促進了學生的創(chuàng)造力。但是,以往研究沒有澄清概念圖創(chuàng)作能力與創(chuàng)造力各能力維度之間的關系,也沒有研究不同創(chuàng)造能力的學習者概念圖創(chuàng)作能力的差異;此外,以往有關概念圖創(chuàng)作能力與創(chuàng)造力關系的研究主要關注具體學科的概念圖的建構,而沒有發(fā)現(xiàn)跨學科概念圖建構的相關研究。創(chuàng)造力的發(fā)揮既需要學科知識也需要跨學科知識,這樣才能夠避免思維僵化而提出新穎觀點。Amabile特別強調創(chuàng)造過程中跨學科知識的重要性,并且設計了一個基于問題發(fā)現(xiàn)和問題解決的創(chuàng)造力加工模型。他們認為,不同學科領域的知識對問題識別具有重要意義,知識的綜合運用也有助于對問題理解的加深和對解決方案的評價與選擇。本研究將主要關注跨學科概念圖創(chuàng)作能力與創(chuàng)造力的關系。綜合以上文獻可知,目前關于跨學科概念圖創(chuàng)作能力以及它與創(chuàng)造力關系的研究還存在三個方面的問題:(1)以往研究很少關注學習者的跨學科概念圖創(chuàng)作能力;(2)沒有澄清跨學科概念圖創(chuàng)作能力與創(chuàng)造力各能力維度之間的關系;(3)沒有澄清不同跨學科概念圖創(chuàng)作能力的學習者創(chuàng)造力的差異。本研究試圖采用科學領域的跨學科概念圖創(chuàng)作任務來進一步探討跨學科概念圖創(chuàng)作能力與創(chuàng)造力的關系,并試圖揭示不同跨學科概念圖創(chuàng)作能力的學習者科學創(chuàng)造力的差異,以推動跨學科知識整合教學的相關研究,同時為創(chuàng)造力的培養(yǎng)提供一定的理論依據(jù)。2學習方法2.1研究被試的性別選取山西省臨汾市一所普通高級中學高二年級兩個理科班共計108名學生為研究被試,男生60(56%)名,女生48(44%)名。被試平均年齡17.64歲,標準差0.33歲。2.2研究工具2.2.1概念圖創(chuàng)作能力和評分為減少被試主題偏好引起的誤差,本研究設計了科學領域三個跨學科概念圖創(chuàng)作任務:任務一,溶液的導電性;任務二,CO2的性質、用途及自然界中的碳循環(huán);任務三,能量的相互轉化與化學變化。這三個創(chuàng)作主題之所以被看作是跨學科的,是因為這些任務都要求被試使用不同學科的知識(包括物理、化學和生物等)。概念圖創(chuàng)作的記分采用McClure等人的方法(圖1)。評分由兩個接受過訓練的研究生獨立完成。評分者一致性信度為0.988。其中,命題為0.997,層級為0.992,交叉為0.980,范例為0.983。概念圖創(chuàng)作能力的評分項目包括命題、層級、交叉連接和范例(Examples)四個維度,每個有效項目的得分分別為1分、5分、10分、1分。概念圖創(chuàng)作能力四個維度的得分是學生在三個任務中各個維度得分求平均,不考慮單個概念圖的得分。2.2.2教育設計能力基于領域特殊性的考慮,本研究采用Hu和Adey編制的《青少年科學創(chuàng)造力測驗》,該測驗共有7個維度,分別考察青少年科學創(chuàng)造力的7個方面,即創(chuàng)造性物體應用能力、創(chuàng)造性問題提出能力、創(chuàng)造性產品改進能力、創(chuàng)造性想象能力、創(chuàng)造性問題解決能力、創(chuàng)造性實驗設計能力和創(chuàng)造性技術產品設計能力。該測驗的Cronbachα系數(shù)為0.893。該測驗從被試回答的流暢性、靈活性和獨創(chuàng)性三個維度評分。流暢性指有效答案個數(shù);每個有效答案記1分。靈活性代表有效答案類別;學生的回答被劃分為不同類別,每個類別記1分。獨創(chuàng)性指有效答案的新穎性;每個回答依據(jù)測驗常模確定的記分標準,被記作0分,1分或者2分。創(chuàng)造力的評分由兩個接受過訓練的研究生獨立完成。科學創(chuàng)造力測驗7個方面的評分者一致性信度0.993。其中,創(chuàng)造性物體應用為0.998,創(chuàng)造性問題提出0.996,創(chuàng)造性產品改進0.992,創(chuàng)造性想象力0.997,創(chuàng)造性問題解決能力0.990,創(chuàng)造性實驗設計能力0.984,創(chuàng)造性技術產品設計能力0.986。本研究只關注學生在整個測驗中流暢性、靈活性和獨創(chuàng)性的總得分,不考慮各個項目的得分情況。2.3概念圖創(chuàng)作策略為幫助學生理解創(chuàng)造力與概念圖的概念以及概念圖創(chuàng)作方法以達到測驗的目的,數(shù)據(jù)收集前,對兩個實驗班進行了與研究主題相關的教學。創(chuàng)造力教學主要包括創(chuàng)造力的定義、創(chuàng)造性思維能力等,其間使用“鉛筆的不尋常用途”任務進行練習。為提高學習效率,概念圖創(chuàng)作教學引入“先行組織者”(AdvanceOrganizer)策略(向學生介紹一些比較熟悉又高度概括且包含正式學習材料的關鍵內容,以幫助學生將新知識組織納入認知結構)輔助概念圖概念及其創(chuàng)作步驟的教學。為幫助學生記憶概念圖創(chuàng)作步驟,我們指導學生采用抽取關鍵詞編句子的策略。此外,概念圖創(chuàng)作練習階段采用小組合作式學習,提高了學習效率和學習積極性。圖2顯示了本研究的教學活動、數(shù)據(jù)采集流程與時間分配。2.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析工具本研究的數(shù)據(jù)采用SPSSforWindows12.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。3研究結果3.1科學創(chuàng)造力與概念圖創(chuàng)作能力的關系表1顯示了男女學生的跨學科概念圖創(chuàng)作能力與科學創(chuàng)造力得分的平均值與標準差。t檢驗考察了跨學科概念圖創(chuàng)作能力的性別差異,結果發(fā)現(xiàn),概念圖創(chuàng)作的命題、層級、交叉、范例、總分均無顯著性別差異(p>0.05)。但由表1可以看出,跨學科概念圖創(chuàng)作得分呈現(xiàn)一種趨勢,即命題、層級的得分較高,交叉與范例的得分則相對較低。同樣考察了創(chuàng)造力的性別差異,結果發(fā)現(xiàn),除獨創(chuàng)性差異趨于顯著外(t(106)=1.69,p=0.09),科學創(chuàng)造力的流暢性、靈活性及總分均無顯著性別差異(p>0.05)。表2顯示了Pearson積差相關分析結果。由表2可以看出,跨學科概念圖創(chuàng)作能力與科學創(chuàng)造力顯著正相關;概念圖創(chuàng)作的四個維度與科學創(chuàng)造力的流暢性、獨創(chuàng)性均顯著相關;除層級維度外,概念圖創(chuàng)作的命題、交叉、范例均與創(chuàng)造力的靈活性顯著相關。3.2概念圖創(chuàng)作能力組的創(chuàng)造力差異表3顯示了概念圖創(chuàng)作不同成績組(低、中、高)被試科學創(chuàng)造力得分的平均值與標準差。概念圖創(chuàng)作不同成績組的劃分:根據(jù)跨學科概念圖總分Z值分布,按照Z≤-1,-1<Z<1,Z≥1依次把被試劃分為低、中、高三個概念圖創(chuàng)作能力組。低、中、高概念圖創(chuàng)作能力組的被試分布及占樣本百分數(shù)(%)依次為43(39.8%),30(27.8%),35(32.4%)。單因素方差分析(ANOVA)考察了概念圖創(chuàng)作不同成績組被試的創(chuàng)造力差異,結果發(fā)現(xiàn),概念圖創(chuàng)作不同成績組被試創(chuàng)造力的流暢性、靈活性、獨創(chuàng)性均表現(xiàn)出顯著差異,分別為F(2,105)=9.77,p<0.001;F(2,105)=9.84,p<0.001;F(2,105)=6.82,p<0.01;F(2,105)=11.21,p<0.001。這說明跨學科概念圖創(chuàng)作能力的個體差異表現(xiàn)在科學創(chuàng)造力的各個方面。3.3概念圖創(chuàng)作能力與創(chuàng)造力的相關典型相關分析考察了跨學科概念圖創(chuàng)作能力(W)與創(chuàng)造力(V)兩組變量的關系。分析結果獲得了三組典型變量,但只有前兩組變量的Wilks’Λ檢驗達到顯著性水平,且前兩組典型變量的累積特征根占了特征根總量的93.26%。第一組典型變量(W1,V1)的Wilks檢驗的Λ=0.47,p<0.001(見表4)。典型相關為0.604,代表了典型變量組36.4%的重疊方差。典型變量W1在命題創(chuàng)作上的因素負荷最高(0.947),其次是交叉連接(0.570),而在范例和層級上的因素負荷則相對較低,分別為0.479和0.420。對于創(chuàng)造力,典型變量V1在流暢性、獨創(chuàng)性、靈活性三個維度上都有較高的因素負荷,分別為0.983,0.693,0.561。這表明,概念圖創(chuàng)作的命題、交叉連接與創(chuàng)造性思維能力的流暢性、靈活性和獨創(chuàng)性有很強的相關。此外,典型相關變量組解釋了概念圖創(chuàng)作能力典型變量W1的14.818%,解釋了創(chuàng)造力典型變量V1的58.710%。概念圖創(chuàng)作能力典型變量W1通過典型變量組可以解釋創(chuàng)造力方差的40.664%,而創(chuàng)造力典型變量V1通過典型變量組可以解釋概念圖創(chuàng)作方差的21.393%。第二組典型變量(W2,V2)的Wilks檢驗的Λ=0.74,p<0.05。典型相關為0.429,代表了典型變量組18.4%的重疊方差。典型變量W2在交叉連接上的因素負荷最高(0.751),其次是范例維度(-0.447),而在命題和層級上的因素負荷量則較低,分別為-0.062,0.219。對于創(chuàng)造力,典型變量V2在獨創(chuàng)性上的因素負荷量最高,負荷量為0.556;而在流暢性、靈活性上的因素負荷則較低,分別為-0.185,-0.157。這表明概念圖創(chuàng)作的交叉連接與獨創(chuàng)性有很強的相關。此外,典型相關變量組解釋了概念圖創(chuàng)作能力典型變量W2的3.753%,解釋了創(chuàng)造力典型變量V2的12.274%。概念圖創(chuàng)作能力典型變量W2通過典型變量組可以解釋創(chuàng)造力方差的20.407%,而創(chuàng)造力典型變量V2通過典型變量組可以解釋概念圖創(chuàng)作方差的2.257%。上面的分析可以被概括為圖3的典型相關分析路徑圖。3.4概念圖創(chuàng)作成績測試結果判別分析考察了跨學科概念圖創(chuàng)作能力對科學創(chuàng)造力不同成績組被試分布的預測能力。創(chuàng)造力不同成績組的劃分:根據(jù)創(chuàng)造力總分Z值分布,按照Z≤-1.5,-1.5<Z<1.5,Z≥1.5依次把被試劃分為低、中、高三個創(chuàng)造力組;低、中、高創(chuàng)造力組被試分布及占樣本百分數(shù)(%)依次為36(33.3%),42(38.9%),30(27.8%)。判別分析結果得到兩組判別函數(shù),但只有一組顯著,Wilks檢驗的Λ=0.786,χ2(8,N=108)=24.98,p<0.01。也就是說,跨學科概念圖創(chuàng)作能力可以顯著地預測創(chuàng)造力不同成績組被試的分布。就相對貢獻而言,命題預測能力最高,結構負載為0.898,其次是交叉連接,結構負載0.753。范例與層級的預測能力相對較低,結構負載分別為0.341,0.170。分組預測結果顯示,原來概念圖創(chuàng)作成績分組的57.4%被正確分組。其中,61.1%被劃分進入低成績組,54.8%被劃分進入中等成績組,56.7%被劃分進入高成績組(見表5)。因此,跨學科概念圖創(chuàng)作能力可以中等程度地預測被試創(chuàng)造力不同成績組被試的分布。4討論4.1有利于培養(yǎng)學生的心理能力研究結果顯示,(1)跨學科概念圖創(chuàng)作能力與科學創(chuàng)造力顯著正相關。具體表現(xiàn)為,概念圖創(chuàng)作的命題、交叉連接與創(chuàng)造性思維能力的流暢性、獨創(chuàng)性、靈活性顯著相關;交叉連接與獨創(chuàng)性顯著相關;(2)跨學科概念圖創(chuàng)作能力中等程度地預測了創(chuàng)造力不同成績組被試的分布;(3)跨學科概念圖創(chuàng)作能力的個體差異表現(xiàn)在科學創(chuàng)造力的各個方面。對于兩個主要變量之間的相互作用,典型相關分析結果表明,概念圖創(chuàng)作能力與創(chuàng)造力有很多重疊部分,這一點從他們之間具有較高水平的共享方差得到證據(jù)。在判別分析中,概念圖創(chuàng)作對創(chuàng)造力的不同成績組被試分布的預測能力也支持了這一。這一發(fā)現(xiàn)充分說明了跨學科概念圖創(chuàng)作與創(chuàng)造力測驗考察了學習者相似的心理能力。跨學科概念圖創(chuàng)作首先需要學習者在長時記憶中檢索與主題相關的信息以便提出盡可能多的概念;接著,學習者需要在所檢索到的信息中來檢測信息之間存在的模式,并按照邏輯的層級進行分類;最后,他們才能在概念與概念之間建立合理的聯(lián)系。根據(jù)創(chuàng)造性認知方法,創(chuàng)造性認知的生成性加工策略包括:(1)從記憶中檢索已有結構;(2)建立結構之間及結構內部的聯(lián)系;(3)新結構的整合;(4)已有結構向形式的轉化;(5)信息從一個領域向另一個領域的遷移。這里提到的思維過程就類似于概念圖創(chuàng)作的思維過程,而且生成性加工所需要的能力也與概念圖創(chuàng)作中構造命題、排列層級、建立交叉連接、列舉范例所需要的能力密切相關。這樣,研究結果中跨學科概念圖創(chuàng)作能力與科學創(chuàng)造力之間的正相關也就不難理解了。對于跨學科概念圖創(chuàng)作與科學創(chuàng)造力各維度之間的關系,概念圖創(chuàng)作的命題、交叉連接與創(chuàng)造力的流暢性、靈活性、獨創(chuàng)性顯著相關充分說明創(chuàng)造力與跨學科知識及其結構的密切聯(lián)系;創(chuàng)造力的發(fā)揮既需要學科知識也需要跨學科知識,這樣才能夠避免思維僵化而提出新穎觀點。而交叉連接與獨創(chuàng)性顯著相關則充分論證了交叉連接是跨學科知識整合中最體現(xiàn)創(chuàng)造力的部分。因為根據(jù)創(chuàng)造力的認知方法,創(chuàng)造力的加工過程就包括信息從一個領域向另一個領域的遷移和轉換,而交叉連接則是這種心理模式的外顯化表征。跨學科概念圖創(chuàng)作能力的個體差異表現(xiàn)在科學創(chuàng)造力的各個方面。這一發(fā)現(xiàn)暗示著,那些知識建構過程中,能夠超越學科信息,把復雜的信息安排在不同的圖示結構中的學習者,思維更活躍,洞察力更強。因此,他們思維的流暢性、靈活性和獨創(chuàng)性更強。概念圖創(chuàng)作體現(xiàn)了學習者在某一領域基本概念的心理表征模式;人腦不斷地把新信息整合在原有圖示表征結構中,逐漸地,學習者的思維模式與思維方式就會發(fā)生變化。正如Hyerle所指出的那樣,通過使用與思維過程對應的可視化工具,學生可以在紙上組織他們的觀點;最終,他們就會變成一個很好的思維者。進一步的研究將澄清,是否跨學科概念圖的使用將有效提高學生的創(chuàng)造力。4.2概念圖的使用本研究使用了跨學科概念圖創(chuàng)作任務,期望它將為學生跨學科整合知識提供更多的靈活性。這個假設已經被來自跨學科概念圖創(chuàng)作能力與創(chuàng)造力的顯著性相關數(shù)據(jù)所證實。在本研究中,學生的概念圖創(chuàng)作能力被定義為在命題、層級、交叉、范例四個維度上的表現(xiàn)能力。總體上講,學生創(chuàng)作了3