概念映射作为一种学习策略:对生物学本科生成就、自我效能感和元认知的影响

概念映射是一种主动的学习技术，它涉及到以图解的方式表示思想之间的联系。摩根州立大学卓越教学中心主任凯瑟琳·马丁-邓洛普博士一直在对学习策略进行研究，以确定它是否可能是提高学习成绩、自我效能感和元认知技能的关键，尤其是在美国，学习生物学的本科生人数不足。

任何在高等教育学院或大学学习的人都会记住传统的教学讲义。您的教授概述了一个主题或将理论转发给您，偶尔伴随着幻灯片或PowerPoint演示文稿。你疯狂地采取笔记，试图捕捉所有关键点，不可避免地错过了大量的课程。很多时候你会在稍后的日期回到你的涂鸦，发现你无法理解你写下的东西，或者根本如何与主题相关的事实。同样，您可能是一个简单地听取的学生希望有些信息会陷入（并留在！）。

虽然这些更被动的学习方法确实适合一些学生，但越来越有可能的是，教师和讲师将采用更主动的学习技术，以帮助学生参与和激励学生，并最终提高学习成绩。

积极学习的优势
其中一种技术是“概念映射”，这是约瑟夫·d·诺瓦克(Joseph D. Novak)和康奈尔大学(Cornell University)的团队在20世纪70年代开发的一种策略，用来代表学生们新兴的科学知识。概念图是一种表示思想、文字或图像之间关系的图解方式。关键思想、文字或图像用箭头连接，箭头上的连接词解释了两点之间的联系，并以一种分层、多层次的方式排列。概念映射的目的是通过揭示事物之间的联系来培养学生的逻辑思维和有效的学习技能，并挑战学生超越个人事实和想法，看到更大的图景。由于学生不再是被动的信息接受者，这种主动的学习工具有可能增加课堂知识的保留;学生在学习时必须用身心参与。此外，通过用图表的形式让学生的理解(或缺乏)清晰可见，老师或其他同学可以“看到”思考和学习过程;错误很容易识别和纠正。在该方法中添加协作学习元素可以进一步增强该方法;学生们一起讨论并绘制地图。 The revision of concept maps can help students retain information for longer, as well as improve metacognition and self-efficacy as they transition to the more academic learning environment of a higher-education institution.

概念图是一种图表式的表达思想之间关系的方式——它揭示了学生在思考什么以及如何思考……

尽管讲课被证明是一种无效的教学方法，如果使用100%的时间，它仍然是世界各地科学教育中最常见的教学方法。很少有大学讲师接受过正规的培训，让他们的学生找到最有效的学习方法，讲座的传统也一直延续着。这种教条主义很可能对美国继续主修科学、技术、工程和数学(STEM)科目的学生(尤其是代表性不足的学生群体)的学习成绩和数量产生直接影响。研究最大的黑人学院/大学(HBCU)在马里兰州,摩根州立大学发现,27%的学生没有一年级生物在2015 - 2016学年(这个数字不包括那些辍学之前评估),尽管它是最受欢迎的专业在学校的电脑,数学和自然科学。调查发现，许多学生在第一年的学习后，会换专业到非stem学科，并注册学习一到两门生物学入门课程。此前已有证据表明，大学前两年是留住和招聘STEM专业学生的最关键的两年;很明显，在这段时间里，我们需要做出更大的努力来吸引学生，这样不仅可以提高他们的学习和成绩，还可以让他们对自己的能力感到自信，并保持对所提供的STEM主题的兴趣。一些研究人员认为，概念映射作为一种教学技术，可能是让学生重新参与生物本科教育的关键，特别是因为生物是一门词汇丰富的学科，传统上是通过记忆和死记硬背的方法来教授的。

研究概念映射
Catherine Martin-Dunlop博士于2011年加入摩根州立大学(MSU)，担任科学教育副教授。2017年，她成为卓越教与学中心(Center for Excellence In Teaching and Learning)的创始主任，该中心倡导拥抱多样性并导致学生成功的最佳教与学实践。最近，马丁-邓禄普在密歇根州立大学领导了一项由国家科学基金会资助的为期三年的项目，比较了一组学生(219名学生)和一组对照组(175名学生)，后者继续使用更传统的学习方法。学生平均年龄为20岁;68%为女性，28%为男性，4%为变性人。87%的人被认为是非裔美国人/黑人。学生们自己选择老师和上课时间，没有被分配到任何一组。2016年至2019年，四位生物教师在课堂上定期使用概念图，旨在提高学生的学业成绩、自我效能感和元认知技能。人们还希望，这些元认知技能可以转移到其他科目，提高学生的整体学业成绩和保留率。

一些研究人员建议认为概念映射作为教学和学习技术可能是吸引学生的强大战略......

被要求在课程开始和结束时填写允许在群体内部和之间进行比较的课程开始和结束时填写“自我效能和学习调查”（密封）。海豹询问参与者对七件事进行评价自己的信仰：学术自我效力，阐述，组织，元认知自我调节，元认知响应，同行学习和批判性思维。学生还接受了他们的研究生物学策略和100个概念地图，使用了分数表来指出并评分学生在概念映射和与生物知识相关的相关性。比较了学生最终课程等级与密封件的七个元素之间的关系。

在分析研究结果之后，项目团队指出，虽然概念映射学习方法对所有与学生元记高的所有技能没有统计显着影响，但对同行学习对该组的测试进行了重大改进。此外，概念映射组在元认知自我调节方面表现出显着的改善，这表明概念映射者询问自己更多的问题，设定目标，并且当与对照组相比，他们无法理解一个概念。来自学生访谈的报价表明，学生们赞赏概念地图如何帮助解决有关某些棘手的主题以及他们如何透露学生的小说和不同观点的困惑。有趣的是，在课程结束时发现两个群体中的学生的学术自我效能降低，群体之间的学生成绩没有统计学意义差异。

映射元认知
那么，为什么预期的学业成绩、自我效能和元认知方面的显著改善在这个项目的结果中并不明显呢?马丁-邓洛普和她的团队认为，这可能是由于每个课程相对较短的时间(15周)，在这段时间内，元认知的改善不可能出现;因为“强迫回答”的形式，海豹突击队无法捕捉到元认知积极变化的细微差别;因为教师在教学方法上需要更多的培训;或者是因为需要更多的作业和概念映射的练习来加强策略。为了更彻底地评估概念映射的潜力，以改善学生在生物课堂上的体验，以及它可能对学术成绩和个人元认知的积极影响，未来的研究应包括较长时间的实施，而不是一个学期，并作出更多的努力，以一致的方式指导参与策略的教师。更广泛地说，对概念映射和元认知的进一步研究可能对那些旨在鼓励和吸引更多在STEM学科中未被充分代表的学生的人有用。