原文引用Hwang, GJ., Chang, CC. Juan, CY. Promoting young students’ knowledge co-construction: a concept mapping-based online cooperative problem-posing approach. Education Tech Research Dev 73, 1741–1766 (2025). https://doi.org/10.1007/s11423-025-10469-y促进低年级学生知识共构基于概念图的在线合作问题提出方法一、摘要1.研究目的问题提出被视为一种潜在的引导学生深入思考的方法然而如果缺乏足够的支持大多数学生在提出质量问题时可能会遇到困难。本研究提出基于概念图的在线合作问题提出CM-OCPP方法指导学生在在线协作学习环境中完成问题提出任务。2.研究对象为了验证该方法的有效性在一所初中自然科学班上进行了一项准实验班级为两班七年级学生。其中有一班 29 名学生被指定为执行 CM-OCPP 方法的实验组另一届 29 名学生的班级是进行传统在线合作问题提出C-OCPP方法的对照组。3.实验结论研究结果显示CM-OCPP 组在主题相关性和问题深度方面在学习成就、解决问题能力和问题提出质量方面均优于 C-OCPP 组。互动模式分析结果进一步显示在 CM-OCPP 方法的指导下学生们更多地参与了知识共享、讨论、知识共构和多元思维。二、概念解析问题提出法被视为一种学习策略有助于引导学生进行深度思考和学习参与。在问题提出过程中学生有更多机会通过从多元视角深入思考来澄清误解要提出质量问题学生需要从解决问题能力的角度思考深入思考指定的核心问题。以往研究还发现合作式问题提出方法不仅帮助学生积极参与深入讨论培养多元思维增强合作学习中的自我效能感还极具提升其解决问题能力的潜力。相比之下学生若缺乏足够的问题经验或对概念间关系的理解难以完成高质量问题任务。概念图被认为是一种学习脚手架的形式以促进有效的知识构建和高阶思维如解决问题的能力。概念图被定义为有助于展示思想之间关系的信息的视觉表现;它可以作为知识共构的工具尤其是在合作学习中。此外作者等人将概念图与问题提问策略结合帮助学习者通过概念图高效组织信息从而通过与学习目标相关的问题提升问题提问质量。基于上述综述本研究提出了基于概念图的在线合作问题提出CM-OCPP方法作为学习支架引导学生参与高阶思维活动CM-OCPP方法的学习结构如图 1 所示包含教育者界面和学生界面。图1 CM-OCPP 学习环境的系统框架CM-OCPP 的学习系统模式包括聊天模式、交互式概念图模式、问题提出模式和学习档案数据库。学习过程在进行线上合作学习活动之前每个学生都需要使用个人账户密码登录学习系统当学生成功进入系统时会引导他们进入聊天室并协同完成任务完成一个概念图任务后如果概念图任务得分低于 60系统要求学生再次与组员讨论如果分数达到 60 分或以上系统会根据学生答错的概念进行反馈。完成所有概念图任务后学生们在最后阶段需要进行一个问题提出活动。根据概念图任务和问题提出评估组员们将在聊天室中相互讨论并提出与学习内容相关的问题。图2 CM-OCPP 模式下聊天室和学习表任务的接口图3 C-OCPP 模式下聊天室和学习表任务的接口两组方法的区别两组都有聊天室但实验组右侧是概念图任务界面图里是维管束、维管束组织、运输这几个生物概念用线条连接表示概念之间的关系而对照组的右侧是学习单是纯文本表格里面是细胞壁厚、细胞直径、功能等条目是结构化的填空简答表格。三、研究问题本研究提出了基于概念图的在线合作问题提出CM-OCPP方法引导学生深入思考所学内容同时减轻问题任务带来的认知负担。为验证该方法的有效性在一所初中自然科学课上进行了“植物建设与运输”单元的准实验研究分为两组。实验组采用 CM-OCPP 方法学习而对照组则采用传统的在线合作问题提出C-OCPP方法讨论以下研究问题1.采用 CM-OCPP 方法的学生学习效果是否比采用 C-OCPP 方法的学生更好2.采用 CM-OCPP 方法的学生是否表现出比 C-OCPP 方法更好的解决问题能力3.采用 CM-OCPP 方法的学生在提出问题方面是否比进行 C-OCPP 方法的学生更优秀4.采用 CM-OCPP 方法的学生和采用 C-OCPP 方法的学生在在线讨论中是否有不同的互动模式四、研究设计1.测量工具研究中使用的测量工具包括学习成就评估、问题解决能力问卷、问题提出质量评估以及交互式内容分析在学习成就评估方面测试前测和后测均用于评估学生在学习活动前后的自然科学基础知识。测试题目由两位资深自然科学教师设计总分 100 分。考试包括 17 道选择题85 分和一组 3 项测试15 分总分 100 分。相比之下后测的目的是评估学生在学习活动结束后的学习成就。考试包括 10 道选择题40 分用于评估学生的记忆力和理解力以及 20 道匹配题60 分用于评估他们的比较和分析表现。问题解决能力问卷包含五项 5 点李克特量表分别为 1 到 5强烈不同意、不同意、中立、同意和强烈同意。问题提出质量的评分标准涵盖四个维度正确性、创造力、相关性和深度交互式内容分析结合了内容分析和顺序分析包含八类交互提问、回复、解释、冲突、支持、共识构建及其他。2.实验对象实验对象共 58 名台湾北部七年级学生其中 29 名学生被随机分配到实验组采用基于概念图的在线合作问题提出CM-OCPP方法学习另外 29 名学生被分配到对照组对照组采用传统的在线合作问题提出C-OCPP方法学习。两组学习内容相同由同一位自然科学教师授课。3.实验过程本研究的实验程序如图 2 所示。在学习活动开始前两组学生都填写了问题解决能力问卷并进行了 20 分钟的基础植物知识测试。随后两组学生使用相同的材料但采用不同的学习方法进行教学。在学习活动中两组由同一位生物老师授课教授自然科学课程中植物结构基础的 20 分钟课程作为先修知识。实验组和对照组随后被随机分为 10 个子组每个小组由 2 到 3 名学生组成。每个子组被要求从教师的视角提出问题作为问题提出的预测持续 10 分钟。随后老师指导两组学生如何通过学习系统学习。实验组使用 CM-OCPP 模式也就是说他们被引导分组在聊天室讨论以完成概念图任务然后通过参考自己开发的概念图内容开始提出问题的任务。另一方面对照组使用 C-OCPP 模式也就是说他们被引导在聊天室讨论以完成团队学习表任务然后通过参考已完成的学习表进入提出问题的任务。所有学生完成问题提问任务后生物老师收集学生的提题内容以评估他们的提题质量。最后选定了几个未解决的问题作为全班讨论主题老师也相应地给予反馈这一阶段持续了 25 分钟。学习活动结束后学生完成了问题解决技能的后测问卷和植物知识建设的学习后测验耗时 25 分钟。图4 实验流程五、实验结果1.学习成果学习成就选择题分析进行正态性检验根据结果我们可以看出实验组和对照组的学习成果的选择题P值均大于0.05所以我们认为两组数据是满足正态分布的。在预测试中对照组学生的平均分数分别为41.55和10.55而实验组的分数分别为45.21和10.73。t 检验结果显示两组之间的分数没有显著差异t 值为1.308p 0.05。因此可以明确地说在学习活动开始之前两组学生的学习成就选择题方面的先前知识水平是相当的。表1 学习成就选择题后测协方差分析结果组别NMSDF实验组2924.767.781.95对照组2921.077.79在学习活动之后采用了协方差分析方法来测试两组之间的差异。将选择题前测成绩作为协变量后测成绩作为因变量。Levene 检验结果显示F 0.043p 0.05差异不显著。在多项选择题方面实验组的调整后学习成就平均值为 24.28对照组为 21.55F 1.95p 0.169 0.05说明两组之间无显著差异。学习成就匹配题分析对于匹配题同样实验组和对照组的P值均大于0.05所以两组数据满足正态分布。同理在匹配题上两组之间的分数没有显著差异t 值为-0.467p 0.05。因此在学习活动开始之前两组学生的学习成就匹配题的先前知识水平也是一样的。表2 学习成就匹配题后测协方差分析结果组别NMSDF实验组2943.0011.379.42对照组2933.4112.00在学习活动之后采用了协方差分析方法来测试两组之间的差异。将匹配题前测成绩作为协变量后测成绩作为因变量。Levene 检验结果显示F 0.197p 0.05差异不显著。实验组和对照组的调整均值分别为 43.10和 33.32且F 9.42p 0.003 0.05存在显著差异。综上研究结果显示两组在匹配题上存在显著差异但在选择题上则无显著差异。可以看出CM-OCPP 在引导学生进行更高层次思维方面比 C-OCPP 更有效。2.问题解决能力先进行正态性检验根据结果我们可以看出实验组和对照组的学习成果P值均大于0.05所以我们认为两组数据是满足正态分布的。在预测试中对照组学生的平均分数分别为3.43和0.69而实验组的分数分别为3.79和0.71。t 检验结果显示两组之间的分数没有显著差异t 值为1.941p 0.05。因此两组学生先前的问题解决能力水平是相当的。表3 问题解决能力后测协方差分析结果组别NMSDF实验组294.280.538.72对照组293.670.74在学习活动之后采用了协方差分析方法来测试两组之间的差异。将前测成绩作为协变量后测成绩作为因变量。Levene 检验结果显示F 2.309p 0.05差异不显著。实验组的问题解决能力调整平均值为 4.17对照组为 3.78F 8.72p 0.005 0.05显示两组间存在显著差异。可以看出采用 CM-OCPP 学习的学生在解决问题的能力上优于采用 C-OCPP 的学生。3.问题提出质量根据正态性检验实验组和对照组的学习成果P值均大于0.05所以两组数据是满足正态分布的。对于问题提出质量对照组学生的平均分数分别为4.05和0.83而实验组的分数分别为4.70和0.95。t 检验结果显示两组之间的分数没有显著差异t 值为1.629p 0.05。所以在学习活动开始之前两组学生先前的提出问题的质量程度是相当的。表4 问题提出质量后测协方差分析结果组别NMSDF实验组106.900.9914.77对照组105.400.84关于问题提出质量在学习活动之后采用了协方差分析方法来测试两组之间的差异。将前测成绩作为协变量后测成绩作为因变量。Levene 检验结果显示F 0.022p 0.05差异不显著。实验组的问调整平均值为 6.99对照组为 5.31F 14.77p 0.05 显示两组间存在显著差异。因此采用 CM-OCPP 学习的学生问题提出质量优于采用 C-OCPP 的学生。六、结论本研究提出了基于概念图的在线合作问题提出方法CM-OCPP结果显示学生的比较和分析能力得到了有效提升。此外实验组在主题相关性和问题深度方面优于对照组。至于本研究的局限性首先就是样本量较小学习活动时间不长因此基于实验结果研究推断应保持保守。其次这项研究应用于一个自然科学单元因此需要更多涉及其他单元或课程的实验。最后没有对学生进行访谈因此很难理解学生对使用 CM-OCPP 方法的情感反应。因此未来研究可以延长学习活动时间增加样本量将该方法应用于其他课程或不同模块并比较 CM-OCPP 对不同个人特征学生的有效性。此外预计 CM-OCPP 还可与其他学习策略进行比较以进一步探讨学生的学习表现、学习组合和高阶思维能力。