例談KI理論視角下的概念復習課的建構

徐祝林

摘 要：概念復習是復習課教學中的難點.文章基于KI理論的教學設計原則和教學設計過程，以“判斷人的體型”為例，幫助學生復習密度、壓強等概念，通過解構其實質是體密度和面密度，幫助學生建構線密度和BMI的概念，從而達到對概念復習深度教學的目的.

關鍵詞：KI理論;知識整合理論;概念教學;復習課

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）12-0028-03

1 KI理論簡介

KI理論，也叫知識整合理論.它是國際學習科學協會前主席、美國加州大學伯克利分校馬西婭·C·林教授提出的一套教學理論.其核心目標是促進學生對概念形成一致性和生成性的理解.

1.1 KI教學設計的原則

KI教學設計的原則主要有：

（1）使科學可觸及：

使科學可觸及是指設計者（教師）要利用真實的學生經驗和與文化相關的觀念.所設計的案例要選擇學生感興趣的情境、真實的情境或學生未來可能出現的情境;

（2）使思維看得見：

使思維看得見是指在課堂中任何可能的地方實現思維的可視化.促進思維可視化的方法有：對研究結果進行預測、對研究寫反思論文、記日記、使用在線討論區、使用模擬仿真、虛擬實驗、交互可視化技術、項目化學習等;

（3）幫助學生向他人學習：

幫助學生向他人學習是指讓學生之間協作、合作或互動學習.它的價值是在與同伴進行互動交流的過程中拓展自己的想法，為科學現象提供來自不同角度的、更加全面的例子，從而拓展自身的觀念庫，加深對復雜科學知識的理解;

（4）促進自治：

促進自治，即培養學生終身學習科學的意識，掌握自主學習的能力，使他們在遇到新的科學工程問題時能夠根據已有知識經驗做出響應并解決問題.因此教學時，要設計能夠促進學生自主整合和評估自己觀點的教學活動，促進學生的自我反思.

1.2 KI教學設計的過程

析出概念，即指用頭腦風暴、門控討論、預測或前測等方式讓學生充分呈現他們的已有想法，將學生思維可視化.析出概念的目的在于讓學習者聚焦于識別和檢驗他們的觀點.因此教學設計時應涵蓋某個科學主題的真實性的情境.

添加概念，即增加規范的科學概念（或知識、觀念），且新增知識能夠與學生已有想法、經驗或相關觀念建立聯系，促進學生對某科學概念的一致性理解.增加規范科學概念有三種方式：第一種是使用交互可視化技術將科學思維可視化;第二種是使用敘述性關鍵案例，讓學生在熟悉的情境中學習新的科學概念;第三種是引導學生開展關于某一科學現象新觀點的實驗.

辨分概念，即辨別區分不同的想法、知識、觀念或概念.可以通過生成解釋、畫出想法、評判別人的實驗，或者使用證據與持有不同意見的同學討論等活動鼓勵學生辨分概念.

反思概念，即鼓勵學生通過反思活動，對自己形成概念的過程進行監控，反思頭腦中各種概念的合理性，判斷科學結論與證據、科學方法的恰當性和統一性.通過教學，使學生能對教學前已有想法、教學中增加的規范科學概念以及教學中自動生成的新想法進行整合，從而對某個科學概念或觀念形成一致性理解.

2 教學設計

2.1 析出概念

教師活動：根據所學知識，你認為哪些概念可以作為判斷人的體型的依據？并說明理由.

學生活動：學生小組合作討論匯報展示.

小組一：可以根據密度的概念進行體型判斷，因為不同體型人的密度不同.

小組二：可以根據人站立時對地面的壓強進行體型判斷，因為不同體型的人站立時對地面的壓強不同.

小組三：可以根據人跑到相同樓層時所做的功的大小進行判斷，因為根據公式W=Fs=Gh=mgh可知，不同體型的人的質量不同，重力不同.所以跑相同的樓層時，所做的功不同.

小組四：可以根據人跑到相同樓層時所做的功率大小進行判斷，因為根據公式p=Wt=GΔht=mgΔht，可知不同體型的人的質量不同.跑相同的樓層時，所做的功率不同.

教師活動：教師根據學生匯報情況，對通過密度和壓強的大小進行體型判斷表示肯定.同時表示能否進行判斷，需要進行實證研究.通過對功和功率的概念的分析，表示體型不同的人可能質量相同，重力相同，跑相同樓層時所做功可能相同.而計算功率時，由于不同體型的質量不同，由于跑樓時間不同，功率大小可能相等.因此不能作為體型判斷的依據.

設計意圖：通過頭腦風暴對初中階段所學的概念進行回憶，幫助學生析出概念.同時幫助學生達成能進行猜想和簡單假設的目的，并陳述理由的探究目標.另外同時幫助學生能從多種信息源中選擇有用信息，通過說明理由，幫助學生樹立實證意識的探究目標.

2.2 添加概念

教師活動：教師提問，那么密度和壓強到底能否作為判斷體型的依據呢？請設計出測量自身密度和人站立時對地面的壓強的實驗方案.

學生活動：學生小組合作討論匯報展示.

小組五：匯報測量自身密度的實驗方案.

實驗原理：ρ=mV.

實驗儀器：體重計、大容積的浴盆、量程大的量筒.

實驗步驟：（1）用體重計測出人的質量，記為m;

（2）在大容積的浴盆中裝滿水，小心浸沒自己，把排出的水流入量筒中，記體積為V;

（3）根據公式ρ=mV進行計算.

教師活動：教師肯定實驗方案，但由于實驗器材難以測量人的體積.此時在PPT上提供不同體型的相關數據：小胖的質量為55千克，體積約為55dm3.高個子的質量為45千克，體積約為45dm3.請計算出他們的密度，并判斷密度能否作為判斷人的體型依據？

學生活動：學生根據密度公式進行計算，并展示匯報.發現不同體型人的密度是相同的，因此密度的概念不能作為體型判斷的依據.

教師活動：對學生的計算過程進行規范化.

小組六：匯報人站立時對地面的壓強的實驗方案.

實驗原理：p=FS.

實驗儀器：體重計、畫有一定數目正方形（或長方形）格子的白紙、刻度尺.

實驗步驟：（1）用體重計測出人的質量，記為m;

（2）人一只腳站立在畫有一定數目正方形格子的白紙上，用鉛筆畫出腳的輪廓;

（3）數出腳的輪廓所占用的格子數，記為n;

（4）用刻度尺測量出正方形格子的長度，記為lcm;

（5）根據公式p=FS=GS=mg2n×l2×10-4進行計算.

教師活動：教師肯定實驗方案的正確性，并點撥輪廓所占用的格子數要注意半格以上記一格，不到半格不記.

學生活動：進行實驗活動，根據所得的數據進行計算，并匯報展示.

教師活動：對學生的計算過程進行規范化.讓學生匯報不同體型的人站立時對地面的壓強大小.

學生活動：驚訝地發現不同體型的人站立時對地面的壓強大小相近，如果取整數位，竟然是相同的.因此感慨壓強的概念也不能作為體型判斷的依據.

設計意圖：通過設計出測量自身密度和人站立時對地面的壓強的實驗方案以及計算，幫助學生回憶密度和壓強的概念、計算以及實驗探究等課程標準的內容要求和活動要求.同時樹立通過開展實驗和近似處理的方式可以規范科學概念.從而幫助學生添加通過測量不同體型人的密度和人站立時對地面的壓強是不能作為判斷人的體型的依據這一觀念.

2.3 辨分概念

教師活動：根據前面對密度和壓強的計算，發現不同體型的人的密度和站立時對地面的壓強是相等的.因此不能作為體型判斷的依據.并指出通常所說密度是單位體積的質量分布情況，其實質是體密度;而根據壓強計算公式p=FS=GS=mgS，壓強可理解為單位面積的質量分布.p′=mS，其實質是面密度.通過實驗探究和計算，它們都不能作為體型判斷的依據.那么對體型判斷如何進行概念建構呢？

學生活動：一致認為可以通過線密度進行判斷，并定義出線密度是指單位長度物質的質量.

教師活動：教師補充線密度的公式為μ=ml，單位為特克斯（tex）.它主要應用于指纖維、單紗、網線、繩索等單位長度的質量，是描述紗線粗細程度的指標.紗線的線密度影響到紡織品的物理機械性能、手感、風格等，它也是進行織物設計的重要依據之一.那么線密度到底是否可以作為體型判斷的依據呢？請大家根據公式計算自己的線密度.

學生活動：計算自己的線密度，并匯報展示.

教師活動：對學生的計算過程進行規范化，并對新的單位進行矯正.并讓不同體型的學生匯報自己的線密度大小.

學生活動：通過不同體型的線密度大小比較，發現差不多.因此也不能作為體型判斷的依據.

設計意圖：通過讓學生自主引入線密度概念這一活動，并通過線密度的計算、公式的規范，幫助學生建構新的概念，通過數據分析和處理，幫助學生達成能對獲得的新概念進行評價是否合理的探究目標.

2.4 反思概念

教師活動：那么體型判斷到底用什么概念呢？并在PPT上展示體型測量計（如圖1所示）和相關測量數據（如圖2所示）.請推測出體型判斷的公式.

學生活動：小組合作討論.

教師活動：教師巡視，并指導學生分析數據.

學生活動：學生小組通過討論，大多數小組得出體型判斷的計算公式為ml2.

教師活動：教師補充介紹國際上通常用體重指數（BMI）來衡量體型.即體重指數等于體重（單位：千克）與其身高（米）的平方的比值.用公式BMI=ml2進行計算.并在PPT上補充我國的體型相關判斷標準，見表1.并讓學生計算自己的BMI以及判斷自身的體型是否標準？

學生活動：根據公式計算自己的體重指數.

教師活動：對學生的計算過程進行規范化，并對新的單位進行矯正.

學生活動：學生展示計算過程，并匯報自己的體型情況.

教師活動：教師補充近年來我國青少年的肥胖率增長較快，平均每5年就增長一倍.身體肥胖會明顯增加患糖尿病、心腦血管疾病和某些癌癥的風險.平衡膳食并積極地參加體育運動，是預防肥胖的主要方法.并指出引起肥胖的主要原因：（1）遺傳：肥胖通常會在家族內遺傳.（2）缺乏體育運動：肥胖的人參加的體育運動普遍偏少，但通過飲食攝取的能量并未減少，從而導致肥胖.（3）有害的飲食習慣：吃過多高脂肪、高熱量的食物，將會導致肥胖.（4）心理因素：有些人會無法控制地吃東西，并以此作為應對心理問題的方式，這將會導致肥胖.

設計意圖：通過創設真實情境，小組自主合作探究，解構體型判斷的相關數據，建構成新的科學概念體重指數BMI，同時反思所學的概念并不適用于新的情境，達到知識遷移的目的.同時通過補充肥胖的相關知識，幫助學生樹立平衡膳食的觀念，提高建立健康生活方式的自覺性.

3 板書設計（如圖3所示）

4 結語

基于KI理論的概念復習課可以幫助學生將前期所學的碎片化知識轉化為結構化知識.在轉化過程中，通過建立新舊概念的聯系，幫助學生建構概念，達到概念遷移應用的目的.教學時，要基于教學設計原則以及教學過程，但無須局限于按部就班地開展概念教學.另外在新課教學概念時，也可以基于KI理論進行概念教學.

參考文獻：

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[3]朱清時.義務教育教科書科學（九年級上冊）[M].浙江：浙江教育出版社，2020.

（收稿日期：2021-01-05）