Концептуальная карта

Концептуальная карта

Концептуальная карта (Concept Map) — это помеченный орграф , вершинам которого соответствуют концепты (понятия), дугам — отношения (связи) между понятиями, при этом метками на дугах служат связующие фразы.

Концептуальная карта (концепт-карта, понятийная карта, диаграмма концептов) представляет собой графический инструмент для структурирования и представления знаний. Концептуальная карта состоит из концептов (понятий), обычно изображаемых в фигурах определенного типа (кругов или прямоугольников), и отношений между понятиями, изображаемых соединительными линиями, связывающими два понятия. Слова на этих линиях, называемые связующими словами или связующими фразами, определяют связь между этими двумя понятиями.

Концептуальные карты помогают показать, как человек видит взаимосвязи между понятиями, идеями, объектами, явлениями и др.

Определение

Концепт, согласно определению, данному Джозефом Новаком (Joseph Novak), основоположником концептуальных карт, есть «ментальный образ предмета, объекта или абстрактной идеи». Таким образом, концепт определяется как воспринимаемая закономерность явлений или объектов, или данные о явлениях или объектах, обозначенные меткой. Иначе говоря, концепты – это короткие формулировки, чаще состоящие из одного слова, связанные с понятиями предметной области, описывающими исследуемую ситуацию, или закономерностями в объектах, событиях и ситуациях.

На соединительных линиях, связывающих два концепта, указывают связующие слова или фразы, определяющие и разъясняющие тип связи между понятиями (иногда используются символы: +, -, % и др.). Эти слова-отношения, чаще всего, являются глаголами.

Каждые два концепта со связующим словом-отношением образуют короткое предложение, называемое пропозицией (анг. proposition). Пропозиция – это осмысленное высказывание, также называемое семантической единицей или смысловой единицей. В некоторых случаях пропозиция может содержать три и более понятия, но, как правило, данной ситуации стараются избегать, поскольку утверждения могут стать более размытыми и неопределенными. Концепты и пропозиции служат основой для создания новых знаний в предметной области. По сути, концептуальная карта визуально передает набор утверждений об определенной теме.

Основные характеристики

Одной из ключевых характеристик концептуальной карты является иерархичность ее структуры: наиболее общие, содержательные и всеобъемлющие концепты находятся на верхних уровнях иерархии, а менее общие, более конкретные и специфичные концепты расположены на нижних уровнях. Соответственно, иерархические концептуальные карты читаются сверху вниз. Однако, структура концептуальной карты не ограничивается этой структурой, она может принимать и свободную форму – начиная с центра и распространяясь наружу.

Концептуальная карта создается на основе ключевого вопроса – формулировки, который задает и определяет основную тему или проблему, которую карта предназначена решить. Ключевой вопрос помещается в самом верху концептуальной карты и служит отправной точкой для дальнейших ответвлений.

Другой важной характеристикой концептуальных карт является включение перекрестных ссылок (связей). Поскольку концептуальные карты содержат концепты из различных областей, отношения между этими областями знаний отображаются с помощью перекрестных ссылок. Это связи или отношения между концептами из разных сегментов или областей концептуальной карты. Такие перекрестные ссылки помогают понять, как концепт из одной области знаний, представленной на карте, связан с концептом из другой области, показанной на карте, и, таким образом, иллюстрирует связь этих частей друг с другом.

Последняя особенность, которая может быть присуща концептуальным картам, это конкретные примеры явлений или объектов, помогающих разъяснить значение данного концепта. Обычно они не заключены в овалы или квадраты, поскольку являются конкретными событиями или объектами и не являются концептами.

История создания

Концептуальные карты были впервые предложены в 1960-1970-х годах американским педагогом и ученым-исследователем из Корнельского университета (США) Джозефом Новаком (Joseph D. Novak), который занимался изучением детского мышления и формированием первых научных понятий. Для изучения того, как дети понимают концепции фундаментальных наук, были проведены и исследованы интервью со многими детьми. Необходимость найти лучшее решение для представления концептуального понимания детей привела к разработке концептуальных карт. С этого времени они нашли применение не только в сфере образования и научных исследований, но также и в бизнесе.

Исследования Джозефа Новака базировались на идеях американского когнитивного психолога и педагога Дэвида Озбела (David Ausubel), занимавшегося вопросами обучения студентов в колледжах и формированием понятийного мышления. В начале 1960-х годов им была разработана когнитивная теория ассимиляции, впоследствии широко применяемая в области осмысленного вербального обучения. В основе этой теории лежит тот факт, что новые знания можно эффективно усваивать, связывая их с тем, что уже известно, при этом концептуальные карты рассматриваются как методологический инструмент этой теории.

Согласно теории Дэвида Озбела, обучение людей, независимо от их возраста, зависит от их предыдущей когнитивной структуры, которая связана с новой информацией. Под когнитивной структурой понимаются ментальные репрезентации (набор идей и концепций), которые человек строит о фрагменте реальности. Иначе говоря, это совокупность всех полученных знаний, а также взаимосвязей между фактами, понятиями и принципами, из которых состоят эти знания. По мнению Дэвида Озбела, обучение заключается в том, чтобы привнести что-то новое в когнитивную структуру и связать это с уже имеющимися знаниями, находящимися в этой структуре.

Современную реализацию концептуальных карт связывают с методиками британского психолога Тони Бьюзена (Tony Buzan), изобретателем интеллект-карт (также ментальные карты, диаграммы связей, карты разума, анг. mind maps) — популярной техники визуального мышления. Суть этой методики заключается в визуальном представлении информации, отражающем системные связи между целым и его частями. Такая диаграмма строится вокруг центральной идеи, концепции, темы или проблемы, от которой отходят «ветви» со связанными идеями. С помощью интеллект-карт можно структурировать любой материал – от простого списка литературы до учебного плана. В современных подходах к обучению интеллект-карты заслуженно занимают важное место, они помогают лучше воспринимать сложные концепции и надежнее запоминать изученное, делают обучение осмысленным, а не механическим. Также интеллект-карты являются эффективным инструментом планирования, помогают обрабатывать большие объемы информации, обеспечить всесторонний аналитический обзор по заданной теме, эффективно генерировать новые идеи, найти неочевидные решения и отказаться от непродуктивных вариантов. В России примерно в это же время похожие идеи получили выражение в теоретических работах по системологии Г.П. Мельникова и П.Г. Кузнецова и широко использовались Г.П. Щедровицким и его последователями в организационно-деятельностных играх.

Области применения

Концептуальные карты успешно применяются в области образования как в качестве инструмента обучения, так и инструмента оценки успеваемости учащихся. Они способствуют осмысленному обучению, помогая создавать связи между тем, что уже знают учащиеся, и новыми знаниями, которые они получают. Концептуальные карты используются при решении множества задач обучения: структурирования материала для учебных курсов или программ, проведения эффективного мозгового штурма на определенную тему, проверки и оценки знаний учащихся.

Применение концептуальных карт в учебном процессе позволяет представить сложные понятия легко усваиваемым способом: структурировать и визуализировать сложные понятия, тем самым помогая учащимся увидеть связи между различными понятиями и идеями в предметной области. Использование концептуальных карт улучшает усвоение информации и запоминание материала, так как структурированное представление информации облегчает процесс объединения и ассоциации данных. Создание концептуальных карт учащимися во время изучения новой темы способствует стимуляции ассоциативного мышления, более глубокому пониманию материала, выявлению пробелов в знаниях и развитию познавательных навыков. Также, концептуальные карты могут быть использованы для оценки знаний учащихся: проверки понимания материала и того, где их знания нуждаются в улучшении, выявления индивидуальных особенностей усвоения информации.

Таким образом, использование концептуальных карт в образовании способствует улучшению качества обучения, развитию познавательных навыков и формированию глубокого понимания предмета, делая их ценным инструментом для педагогов и учащихся.

Помимо широкого применения в образовании, концептуальные карты также широко используется в прикладных технических областях: инженерии, программировании, проект-менеджменте. Формализованные карты концептов используются в проектировании программного обеспечения, где распространено использование языка UML диаграмм, ER-моделей и т. п. Концептуальные карты могут также рассматриваться в качестве первого этапа построения онтологии, и могут быть использованы для представления формальной аргументации подобно картам аргументов.

Концептуальное картирование

Концептуальное картирование (анг. Concept Mapping)

Примеры

Источник: Cañas, A.J., Reiska, P., Novak, J.D. Is My Concept Map Large Enough? — Innovating with Concept Mapping. CMC 2016. Communications in Computer and Information Science, vol 635. Springer, Cham, 2016.

Концептуальная карта, созданная для термина «граф»

Источник: Elgendi, E and Shaffer, CA. Dynamic Concept Maps for eTextbook Glossaries: Design and Evaluation. — Frontiers in Computer Science, 2020.

Литература

• Ausubel, D. Educational Psychology: A Cognitive View. — Holt, Rinehart & Winston, New York, 1968. — 685 p.
• Buzan, Tony&Barry. The Mind Map Book. — BBC:London, 2003. — 277 p.
• Cañas, A.J., Reiska, P., Novak, J.D. Is My Concept Map Large Enough? — Innovating with Concept Mapping. CMC 2016. Communications in Computer and Information Science, vol 635. Springer, Cham, 2016.
• Novak, J.D.& Gowin, D.B. Learning How To Learn. — Cambridge University Press: New York, 1996. — 216 p.
• Novak, J.D & Cañas, A.J. The Theory Underlying Concept Maps and How To Construct and Use. — Technical Report IHMC CmapTools 2006-01 Rev 01-2008, Florida.
• Novak, J. D., Cañas, A.J. Theoretical Origins of Concept Maps, How to Construct Them, und Uses in Education. — Reflecting Education Vol3 No1, 2007.
• Бьюзен Т. Интеллект-карты. Полное руководство по мощному инструменту мышления / пер. с англ. Ю. Константиновой. — М.: Манн, Иванов и Фербер, 2019. — 208 с.
• Иванов Петр, Иванова Раиса. Использование интеллект-карт в учебном процессе: Учебно-методическое пособие. — LAP LAMBERT Academic Publishing, 2018. — 68 c.