約瑟夫·D·諾瓦克（Joseph D.Novak）于20世紀70年代，在康奈爾大學（Cornell University）發(fā)展出概念圖繪制技巧。當時，Novak將這種技巧應用在科學教學上，做為一種增進理解的教學技術(shù)。Novak的設(shè)計是基于大衛(wèi)·奧蘇伯爾（David Ausubel）的同化理論（assimilation theory）。奧蘇伯爾根據(jù)建構(gòu)式學習（constructivism learning）的觀點，強調(diào)先前知識（prior knowledge）是學習新知識的基礎(chǔ)框架（framework），并有不可取代的重要性。在Novak的著作《習得學習》（Learning to Learn）中，指出“有意義的學習，涉及將新概念與命題的同化于既有的認知架構(gòu)中?！?

Novak教授認為，概念圖是某個主題的概念及其關(guān)系的圖形化表示，概念圖是用來組織和表征知識的工具。它通常將某一主題的有關(guān)概念置于圓圈或方框之中，然后用連線將相關(guān)的概念和命題連接，連線上標明兩個概念之間的意義關(guān)系。概念圖又可稱為概念構(gòu)圖（concept mapping）或概念地圖（concept maps）。前者注重概念圖制作的具體過程，后者注重概念圖制作的最后結(jié)果?，F(xiàn)在一般把概念構(gòu)圖和概念地圖統(tǒng)稱為概念圖而不加于嚴格的區(qū)別。

在概念圖中，由方形表示概念，如“狗”和“動物”等等。概念間的關(guān)系則以標名(labelled)的箭頭線段連結(jié)，箭頭的方向表示往下發(fā)展的層次。這些線段會像是：“引發(fā)”、“導致”、“需要”、“提供”等等。

概念（concepts）、命題（propositions）、交叉連接（cross-links）和層級結(jié)構(gòu)（hierarchical frameworks）是概念圖的四個要素。

1、概念是感知到的事物的規(guī)則屬性，通常用專有名詞或符號進行標記。

2、命題是對事物現(xiàn)象、結(jié)構(gòu)和規(guī)則的陳述，在概念圖中，命題是兩個概念之間通過某個連接詞而形成的意義關(guān)系。

3、交叉連接表示不同知識領(lǐng)域概念之間的相互關(guān)系。

4、層級結(jié)構(gòu)有兩個含義：

一是指同一知識領(lǐng)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)，即同一知識領(lǐng)域中的概念依據(jù)其概括性水平不同分層排布，概括性最強、最一般的概念處于圖的最上層，從屬的放在其下，具體的事例位于圖的最下層。

二是不同知識領(lǐng)域間的結(jié)構(gòu)，即不同知識領(lǐng)域的概念圖之間可以進行超鏈接。某一領(lǐng)城的知識還可以考慮通過超級鏈接提供相關(guān)的文獻資料和背景知識。

“概念圖”是一種知識以及知識之間的關(guān)系的網(wǎng)絡圖形化表征，也是思維可視化的表征。一幅概念圖一般由“節(jié)點”、“鏈接”和“有關(guān)文字標注”組成。

1、節(jié)點：由幾何圖形、圖案、文字等表示某個概念，每個節(jié)點表示一個概念，一般同一層級的概念用同種的符號（圖形）標識。

2、鏈接：表示不同節(jié)點間的有意義的關(guān)系，常用各種形式的線鏈接不同節(jié)點，這其中表達了構(gòu)圖者對概念的理解程度。

3、文字標注：可以是表示不同節(jié)點上的概念的關(guān)系，也可以是對節(jié)點上的概念詳細闡述，還可以是對整幅圖的有關(guān)說明。

概念圖制作的一般步驟

　　概念地圖可采用徒手方式繪制．如采用粉筆、黑板、紙和筆等，也可用平常的辦公應用軟件如office、wps繪制。但針對概念地圖的特點，國外研究出了概念圖的制作工具。如：Inspiration，MindManager等。不論是采用何種方式制作概念地圖，所遵循的基本思路和基本步驟是一致的，都要闡述概念和概念的聯(lián)系，表達對概念的理解。

　　下面方法是對概念地圖制作方法的一般步驟。

　　1、認定中心主題：確定你希望利用概念地圖理解的問題焦點、知識或概念，并用這個焦點主題作導引，找出與中心主題相關(guān)的概念，并羅列出來。

　　2、將列出來的概念排序：把一般、最抽象和最具涵蓋性的概念放在最高位置。在揀選最高層概念時可能會遇上困難，反思中心主題的引導方向可以幫助為概念排序。這個過程可能需要反復思考、修正或乃至重新確定概念地圖的中心主題。

　　3、將其余的概念按層級排放在列表上。

　　4、開始制作概念地圖：把—般、最抽象和最具涵蓋性的概念放在最高位置.在最高層的位置通常只會有兩至三個概括性的概念。

　　5、隨后將往下的二、三、四層的子概念放置在概念地圖上。

　　6、將概念用畫線遵上。在連接線上寫上合適的連結(jié)詞。連結(jié)詞必須清晰表達兩個概念之間的關(guān)系，使之成為簡單、有效的命題。由連結(jié)制造意義。當大量相關(guān)的概念連結(jié)起來并形成層次后，可以看到對應某一知識、命題、中心主題的意義架構(gòu)。

　　7、重新整理概念地圖的蛄構(gòu)。這包括為概念地圖進行概念的增減或改變上下層關(guān)系等。這可能需要進行多次的整理，但也正是這些整理的過程能帶來新的啟示和有意義的學習。

　　8、在不同分支的概念之間尋找有意義的“橫向連結(jié)”，并在連線上用連蛄詞標明關(guān)系。橫向連結(jié)能有效地幫助在某一知識范疇內(nèi)看到新的關(guān)系。

　　9、仔細、具體的例子可以用簡圖或代表符號附在概念上。

　　10、知識或問題的表達不止是一種形式：對同一系列的概念，可以運用不同結(jié)構(gòu)的概念地圖來表現(xiàn)。

快速制作概念圖的步驟

　　簡單制作概念圖的8個步驟，如下所示：

　　1、確定中心概念

　　2、添加節(jié)點

　　3、自由連接

　　4、快速思考

　　5、打破界限

　　6、判斷決策

　　7、繼續(xù)思考，添加節(jié)點

　　8、允許自由組織安排

國外概念圖制作工具的分析

　　與傳統(tǒng)的紙——筆方式的概念構(gòu)圖相比，借助于計算機工具進行概念構(gòu)圖具有操作簡單、存儲方便、易于交流等特點。

　　1、名稱：Inspiration

　　Inspiration 是Inspiration軟件公司開發(fā)的一種專用概念構(gòu)圖軟件，現(xiàn)已發(fā)展到7.5版本。在不斷的升級和完善過程中，它形成了自己的特色。Kidspiration是Inspiration軟件公司專門為K-12學生開發(fā)的概念構(gòu)圖軟件。它除繼承了Inspiration的上述所有優(yōu)點外，為適應K-12學生的需求，它的界面更加卡通化，并具有語音提示功能。

　　優(yōu)點：

• 界面友好，構(gòu)圖方便。

• 提供大綱和圖形兩種視圖。

• 擁有豐富的圖標庫，所做的概念圖形象、美觀。

• 提供多種類型的概念圖模板。

• 具有文件格式轉(zhuǎn)換功能，可將圖形文件存為BMP、JPG、GIF、WMF、HTML格式，將大綱文件存為RTF、HTML格式。

　　缺點：

• Inspiration和Kidspiration都是單機運行的軟件，不支持網(wǎng)絡功能。

• 從概念構(gòu)圖教學來看，Inspiration和Kidspiration都只提供概念構(gòu)圖功能，不能全面支持概念構(gòu)圖的教學活動。

　　2、名稱：CmapTool

　　CmapTool是西佛羅里達大學人類和機器認知研究所開發(fā)的一種共享概念構(gòu)圖軟件。

　　優(yōu)點：

• 構(gòu)圖方便，可在概念圖中插入圖片和超鏈接。

• 提供網(wǎng)絡合作概念構(gòu)圖的功能。

• 既可以將概念圖存在自己的計算機中，也可以將概念圖上傳至指定的服務器，形成豐富的概念圖資源庫。

　　缺點：

• 從概念構(gòu)圖教學來看，CmapTool只提供概念構(gòu)圖功能，不能全面支持概念構(gòu)圖的教學活動。

　　3、名稱：Decision Explorer

　　Decision Explorer是Banxia公司開發(fā)的一種專用概念構(gòu)圖軟件，它常用于商業(yè)決策，故以“決策探索者”命名，此軟件現(xiàn)已推出了3.2版。

　　優(yōu)點：

• 構(gòu)圖靈活，提供概念圖的放大與縮小、樹型概念圖和層次性概念圖的自動轉(zhuǎn)換、概念圖模板設(shè)置功能。

• 提供概念圖的多種視圖。

• 具有概念圖分析功能，可以根據(jù)用戶需求列出概念圖的節(jié)點、鏈接等。

• 提供概念圖轉(zhuǎn)換功能，可自動生成供進一步分析的文件。

• 可生成XML文件，易于交流。

　　缺點：

• 不能制作多媒體概念圖。

• 使用較復雜。

• 從概念圖教學來看，不提供教學系統(tǒng)的功能。

　　4、名稱：CoCoMap

　　CoCoMap是臺灣臺南師范學院信息教育研究所開發(fā)的網(wǎng)絡概念構(gòu)圖系統(tǒng)，它是人們開發(fā)概念構(gòu)圖教學系統(tǒng)的一次嘗試。目前，這個系統(tǒng)仍在開發(fā)之中。

　　優(yōu)點：

• 是一種基于Web的應用。

• 支持個人構(gòu)圖和小組構(gòu)圖。

• 具備一定的教學系統(tǒng)功能，如：支持教師設(shè)計概念構(gòu)圖活動，根據(jù)Novak算法對概念圖進行評價，實現(xiàn)概念構(gòu)圖過程的重放。

　　缺點：

• 構(gòu)圖不太靈活，操作較復雜。

• 作為一個教學系統(tǒng)，其功能仍不夠完善，如：概念圖的評價方式單一，缺乏對概念構(gòu)圖活動的管理等。

　　5、名稱：Concept Connector

　　Concept Connector是密西根州立大學開發(fā)的一種用于課堂教學的概念構(gòu)圖系統(tǒng)，這個系統(tǒng)仍處于進一步的開發(fā)過程中。

　　優(yōu)點：

?

• 是一種基于Web的應用。

• 支持個人構(gòu)圖和小組構(gòu)圖。

• 具有較完備的概念圖評價功能。除根據(jù)Novak算法給出客觀評價信息外，教師可以對概念圖進行手工批改，概念圖的評價信息還可以導出成EXCEL文件格式，方便進一步的分析。

• 提供查看專家概念圖的功能。

• 強調(diào)概念圖資源庫的建設(shè)。

　　缺點：

• 構(gòu)圖不太靈活，操作較復雜。

• 作為一個教學系統(tǒng)，其功能仍不夠完善，缺少學習活動設(shè)計模塊和學習指導模塊。

　　6、名稱：MindManager

　　MindManager是由Mindjet公司開發(fā)的功能強大的概念構(gòu)圖軟件。用于個人知識的管理。

　　優(yōu)點：

• 構(gòu)圖方便，可在概念圖中插入圖片和超鏈接。

• 支持storm模式，可以很方便快捷的進行頭腦風暴。

• 帶有演示模式。

• 具有項目計劃，MindManager可以和可以和Project, Mord，Outlook，PowerPoint，Web很好的集成。

• 具有強大的資料整理和文章寫作

　　缺點：

• 從概念構(gòu)圖教學來看，MindManager只提供概念構(gòu)圖、人知識整理功能，缺乏強大的教學功能和支持概念構(gòu)圖的教學活動。

　　除上述專用的概念構(gòu)圖系統(tǒng)外，其它許多軟件也可用于制作概念圖，如Authorware、Word、畫筆、Netmeeting中的共享白板等。

　　一個優(yōu)秀的概念構(gòu)圖教學系統(tǒng)除應能提供操作方便的構(gòu)圖功能外，更重要的是要能全面支持概念構(gòu)圖教學活動。以上分析表明，現(xiàn)在的許多軟件已提供了較完備的概念構(gòu)圖功能，但缺乏對概念構(gòu)圖教學活動的全面支持；另一方面，內(nèi)嵌有概念構(gòu)圖工具的概念構(gòu)圖教學系統(tǒng)（如CoCoMap、Concept Connector等）盡管具有一定的教學功能，但概念構(gòu)圖功能有限。

不同概念圖軟件制作的效果

　　下面是利用不同軟件制作的概念圖，從中可以比較出它們的表達方式的特色。

　　1、用inspiration制作的概念圖

　　2、用mindmanager制作的概念圖

　　3、用mindmapper制作的概念圖

概念圖在教育以及商業(yè)中廣泛用于腦力激蕩（brain-storming）以及傳達一些復雜概念。

概念圖被認為有助于創(chuàng)意發(fā)想。例如，概念圖繪制有時被用作為腦力激蕩的工具。雖然概念圖通常是非常個人化且個殊的，但是也會被用在復雜概念的溝通工作中。

形式化的概念圖也被用在軟體設(shè)計工作中。通常這種概念圖會以Unified Modeling Language（UML）的作為開發(fā)方法中的表記系統(tǒng)。

在人工智慧與語義網(wǎng)路之類的研究中，概念圖繪制也被視為一種初階的“本體建構(gòu)（ontology-building）”以表征形式化的論證（formal argument）。

概念圖被廣泛的運用在教育與企業(yè)領(lǐng)域：

1、知識表征的應用：

• 創(chuàng)造新知識內(nèi)容。例如，將內(nèi)隱知識轉(zhuǎn)換為有組織的知識資源。
• 機構(gòu)知識保存。例如，引出員工的專業(yè)知識。
• 在文獻與相關(guān)資料來源中，進行筆記（Note taking）與歸納關(guān)鍵概念、其關(guān)系與階層。
• 知識組織的應用：
• 檢驗復雜概念與論題的對稱性，以及術(shù)語聯(lián)結(jié)。
• 增強后設(shè)認知。

2、協(xié)同與組織溝通的應用：

• 溝通復雜概念與論題
• 協(xié)同知識塑模（collaborative knowledge modeling）。
• 促進愿景分享與組織間的互相理解。

3、教育應用：

• 增進有意義的學習。
• 評估學習者對學習動機、概念與概念間關(guān)系的理解程度。

4、教學設(shè)計：

• 被 Ausubelian 學派用作為進階組織工具，以提供后續(xù)資訊與學習的初始概念架構(gòu)。

5、訓練：

• 被Ausubelian學派用作為進階組織工具，以呈現(xiàn)工作情境，以及情境與其工作、組織的策略目的、與訓練目標的關(guān)系。

概念圖與心智圖(mind map)是類似的概念繪制（idea mapping）工具，但是仍然有差別。心智圖通常只受限于描繪階層(樹狀)架構(gòu)的關(guān)系，而概念圖圖突出概念節(jié)點和關(guān)系線（即一種true graph 結(jié)構(gòu)）。

有研究證據(jù)顯示，知識在腦中是以命題為基本單位，采階層式儲存的。因為概念地圖的目的是反映知識元素的組織，因此概念圖能有助于理解(sense-making)與進行有意義的學習。

另一個概念圖與心智圖的差別，是兩者繪制時速度與自發(fā)性的不同。心智圖反映心中所想的。而概念圖被認為應該是現(xiàn)實(抽象上)的概念地圖或系統(tǒng)。