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概念图又可称为概念构图(concept mapping)或概念地图(concept maps)，是表示概念和概念之间相互关系的空间网络结构图。它通常将某一主题的有关概念置于圆圈或方框之中，然后用连线将相关的概念和命题连接，连线上标明两个概念之间的意义关系。概念(concepts)、命题 (propositions)、交叉连接(cross-links)和层级结构(hierarchical frameworks)是概念图的四个图表特征。概念是感知到的事物的规则属性，通常用专有名词或符号进行标记；命题是对事物现象、结构和规则的陈述，在概念图中，命题是两个概念之间通过某个连接词而形成的意义关系；交叉连接表示不同知识领域概念之间的相互关系；层级结构是概念的展现方式，一般情况下，概括性概念置于概念图的上层或中间，从属性概念安排在下层或周围。概念图在物理教学中有广泛的应用。
一、概念图对物理概念教学的启示
开发概念图的最初目的是为了测定学习者已有的知识，其本意是一种评价工具。很快，人们发现作为工具的概念图，其教学意义非常丰富，它也是学习的工具、创造的工具、合作的工具、超媒体设计的工具、课程和教学设计的工具。概念图蕴涵着如此丰富的教学功能，使很多研究者渐渐脱离了概念图狭隘的工具观，而把概念图作为一种教学的技能和策略来认识。在课程改革的背景下，对于物理课程的创造性建设、价值性实施而言，概念图教学的意义是非常丰富的。
1.逻辑性整理
概念图能帮助学生进行有意义学习，实现学习内容图式化，思维过程可视化；引导学生以专题的形式进行研究，整合新旧知识，建构知识网络，浓缩知识结构，从而使学生从整体上把握知识体系。初二学生学习“物态变化”单元，在各知识点的学习上均无太大困难，但答题时常常将各名词术语张冠李戴，问题在哪里呢？是知识结构体系的懵懂与混乱。教师引导学生以知识梳理的形式共同构建了一张简明扼要的“物态变化概念图” （图1），不知不觉地实现了概念体系的逻辑性整理，起到了良好的复习、提升效果。
图1
2.创造性思维
概念图的形成是学生经历头脑风暴、构建思维图景、图形景象描绘的过程，这既是固有思维的呈现，更是思维灵性激发，产生二度创造的过程。概念图由上到下是一种演绎思考方式，从下到上是一种归纳思考方式，能够呈现辐射思维和收敛思维方式的完美结合；概念图中的交叉连接需要学习者的横向思维，是发现和形成概念间新的关系、产生新知识的重要一环，在思维点非常多的时候显现得尤为明显。
以科学探究的方式引导学生展开关于“物体的浮沉条件”内容的学习，切实体现了“一英寸宽，一英里深”的教学理念，学生思维活跃、思想深刻。如何在此基础上“汇涓涓溪流而成江海”呢？教师首先给予学生个体充分、自由、自主的时间和空间，鼓励学生构思、描绘自己的概念图；在此基础上，通过学生小组之间的交流、展示和共同探讨，浮现出一幅新颖、独特的创造性思维图景（图2）。该图汇集了“动态二力比较”，“静态力学特征”，“物体液体密度比较”三种物体浮沉状态判断方法，并实现三者之间的有机联系与横向拓展，是价值性、创造性思维的结晶。
图2
3.可视化交流
概念图既是可视化交流的工具，更是思维流淌的开放式平台。深刻的概念理解，有效的概念体系整理，是学生渴求的，也是教师所期盼的。如果只有语言的交流，学生对概念本身以及概念体系的理解水平是很难实现系统化的准确呈现。制作概念图可以使学生个体思维可视化、外化，充分表征学习者的知识结构以及某一主题的系统理解。教师通过观察学生设计的概念图，可以了解学生已掌握的知识、学习进展和内心思维活动的情况，更清晰地了解学生思维的独特思想、创造性理解，以及对概念、理论理解中的误区和不足之处，找到学生学习困难的症结，以便及时给出诊断，从而改进教学。
4.客观性评价
传统的评价方法只能考查学习者的零散知识，而概念图却可检测出学习者的知识结构及对知识间相互关系的理解，使评价结果更为客观。作为一种总结性评价工具，概念图为教师和学生提供的不再是一个抽象的分数，而是学生知识结构及思维过程的具体再现。教师可以将概念图作为一种试题形式，检查学生的学习情况。目前，国际教学界正在研究讨论一种新的“构作概念图”试题，希望以此来弥补旧的评价模式的不足。
二、尝试概念图教学，提升中学生物理概念能力
1.个体思维与集体智慧相融合
学生个体制作的概念图代表了个性化的组织信息或思想的方法；学生小组制作的概念图代表了集体思想碰撞的火花和凝聚的精髓。在学生个体独创性概念图的基础上，由小组成员共同创建的概念图，其整体学习效果绝不是简单的“1+1”。在各种教学情境下，小组成员对概念有着不同的理解，通过共建概念图，进行协商，培养了批判性思维技能，使各自的认识得到完善与扩展。概念图在小组合作解决问题时，可帮助小组理清知识线索、理解和表征问题、寻找解答办法，最后提出解决方案。
2.自我评价，自我反思
概念图的制作没有严格的程序规范，如果要学习制作一个好的概念图，一般可以通过以下几个步骤来实现：选取一个熟悉的知识领域；确定关键概念和概念等级；初步拟定概念图的纵向分层和横向分支；建立概念之间的连接，并在连线上用连接词标明两者之间的关系；在以后的学习中不断修改和完善。
有了初步的概念图以后，随着学习的深入，学生对原有认识的理解是会加深和改变的，所以，概念图的制作是一个不断循环的过程。通过对比自己不同阶段的概念图，能够显现自己的概念理解过程，有利于总结并形成自己的学习经验，享受学习成功的乐趣，增强自主学习、自我提高的信心。同时，通过与教师、同学的概念图相比较，可以发现自己某些方面的不足；在构图时遇到困难则说明自己的知识结构存在不足；构图不完整则说明自己的知识储备不够；概念图层次不清说明自己对这部分概念的理解尚未透彻……这些都将帮助学生客观地评价自我，理智地深刻反思，有效地寻找对策。
3.动态搭建认知的“脚手架”
教学并不是把现成的知识理解灌输给学生，而是在学生学习的过程中向他们提供帮助，根据学生的“最近发展区”搭建脚手架，引导学生有效地自主建构。有教师辛辛苦苦绘制了各单元的概念图，复制成讲义分发给学生，学生仅仅将讲义装订收藏了事，看的人少，思考的人更少，学习效能微乎其微。究其原因，教师的教学材料没有有效的转化为学生的学习材料，导致教师头脑中的概念构图没有现实转化成学习的思维导图。“物体受力分析和运动状态关系”是初中力学教学的重点、难点，基于学生描绘的各种概念图，教师设计了富有针对性的系列问题，引导学生对于概念及概念关系的困惑处进行深入思考，在反复锤炼思维品质的同时多次进行概念图的重构，最后的图示（图3）令师、生双方都感到惊奇、惊喜。
图3
4.有层次地“把书读薄”
物理概念的微观教学是引导学生“把书读厚”的过程，而概念图的绘制则可以引导学生在“把书读厚”的基础上总结、提炼，有层次地把“把书读薄”。从微观概念图、到中观概念图、延伸到宏观概念图的描绘，是视野扩张、思维开朗、认识拓展的过程。图4为光学概念体系的宏观图，囊括了初中所有的光学概念体系，在此基础上，学生可链接10多个微观概念图分支，宏观概念图的建构过程，正是不知不觉“把书读薄”的过程。
图4