例谈KI理论视角下的概念复习课的建构

徐祝林

摘 要：概念复习是复习课教学中的难点.文章基于KI理论的教学设计原则和教学设计过程，以“判断人的体型”为例，帮助学生复习密度、压强等概念，通过解构其实质是体密度和面密度，帮助学生建构线密度和BMI的概念，从而达到对概念复习深度教学的目的.

关键词：KI理论;知识整合理论;概念教学;复习课

中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）12-0028-03

1 KI理论简介

KI理论，也叫知识整合理论.它是国际学习科学协会前主席、美国加州大学伯克利分校马西娅·C·林教授提出的一套教学理论.其核心目标是促进学生对概念形成一致性和生成性的理解.

1.1 KI教学设计的原则

KI教学设计的原则主要有：

（1）使科学可触及：

使科学可触及是指设计者（教师）要利用真实的学生经验和与文化相关的观念.所设计的案例要选择学生感兴趣的情境、真实的情境或学生未来可能出现的情境;

（2）使思维看得见：

使思维看得见是指在课堂中任何可能的地方实现思维的可视化.促进思维可视化的方法有：对研究结果进行预测、对研究写反思论文、记日记、使用在线讨论区、使用模拟仿真、虚拟实验、交互可视化技术、项目化学习等;

（3）帮助学生向他人学习：

帮助学生向他人学习是指让学生之间协作、合作或互动学习.它的价值是在与同伴进行互动交流的过程中拓展自己的想法，为科学现象提供来自不同角度的、更加全面的例子，从而拓展自身的观念库，加深对复杂科学知识的理解;

（4）促进自治：

促进自治，即培养学生终身学习科学的意识，掌握自主学习的能力，使他们在遇到新的科学工程问题时能够根据已有知识经验做出响应并解决问题.因此教学时，要设计能够促进学生自主整合和评估自己观点的教学活动，促进学生的自我反思.

1.2 KI教学设计的过程

析出概念，即指用头脑风暴、门控讨论、预测或前测等方式让学生充分呈现他们的已有想法，将学生思维可视化.析出概念的目的在于让学习者聚焦于识别和检验他们的观点.因此教学设计时应涵盖某个科学主题的真实性的情境.

添加概念，即增加规范的科学概念（或知识、观念），且新增知识能够与学生已有想法、经验或相关观念建立联系，促进学生对某科学概念的一致性理解.增加规范科学概念有三种方式：第一种是使用交互可视化技术将科学思维可视化;第二种是使用叙述性关键案例，让学生在熟悉的情境中学习新的科学概念;第三种是引导学生开展关于某一科学现象新观点的实验.

辨分概念，即辨别区分不同的想法、知识、观念或概念.可以通过生成解释、画出想法、评判别人的实验，或者使用证据与持有不同意见的同学讨论等活动鼓励学生辨分概念.

反思概念，即鼓励学生通过反思活动，对自己形成概念的过程进行监控，反思头脑中各种概念的合理性，判断科学结论与证据、科学方法的恰当性和统一性.通过教学，使学生能对教学前已有想法、教学中增加的规范科学概念以及教学中自动生成的新想法进行整合，从而对某个科学概念或观念形成一致性理解.

2 教学设计

2.1 析出概念

教师活动：根据所学知识，你认为哪些概念可以作为判断人的体型的依据？并说明理由.

学生活动：学生小组合作讨论汇报展示.

小组一：可以根据密度的概念进行体型判断，因为不同体型人的密度不同.

小组二：可以根据人站立时对地面的压强进行体型判断，因为不同体型的人站立时对地面的压强不同.

小组三：可以根据人跑到相同楼层时所做的功的大小进行判断，因为根据公式W=Fs=Gh=mgh可知，不同体型的人的质量不同，重力不同.所以跑相同的楼层时，所做的功不同.

小组四：可以根据人跑到相同楼层时所做的功率大小进行判断，因为根据公式p=Wt=GΔht=mgΔht，可知不同体型的人的质量不同.跑相同的楼层时，所做的功率不同.

教师活动：教师根据学生汇报情况，对通过密度和压强的大小进行体型判断表示肯定.同时表示能否进行判断，需要进行实证研究.通过对功和功率的概念的分析，表示体型不同的人可能质量相同，重力相同，跑相同楼层时所做功可能相同.而计算功率时，由于不同体型的质量不同，由于跑楼时间不同，功率大小可能相等.因此不能作为体型判断的依据.

设计意图：通过头脑风暴对初中阶段所学的概念进行回忆，帮助学生析出概念.同时帮助学生达成能进行猜想和简单假设的目的，并陈述理由的探究目标.另外同时帮助学生能从多种信息源中选择有用信息，通过说明理由，帮助学生树立实证意识的探究目标.

2.2 添加概念

教师活动：教师提问，那么密度和压强到底能否作为判断体型的依据呢？请设计出测量自身密度和人站立时对地面的压强的实验方案.

学生活动：学生小组合作讨论汇报展示.

小组五：汇报测量自身密度的实验方案.

实验原理：ρ=mV.

实验仪器：体重计、大容积的浴盆、量程大的量筒.

实验步骤：（1）用体重计测出人的质量，记为m;

（2）在大容积的浴盆中装满水，小心浸没自己，把排出的水流入量筒中，记体积为V;

（3）根據公式ρ=mV进行计算.

教师活动：教师肯定实验方案，但由于实验器材难以测量人的体积.此时在PPT上提供不同体型的相关数据：小胖的质量为55千克，体积约为55dm3.高个子的质量为45千克，体积约为45dm3.请计算出他们的密度，并判断密度能否作为判断人的体型依据？

学生活动：学生根据密度公式进行计算，并展示汇报.发现不同体型人的密度是相同的，因此密度的概念不能作为体型判断的依据.

教师活动：对学生的计算过程进行规范化.

小组六：汇报人站立时对地面的压强的实验方案.

实验原理：p=FS.

实验仪器：体重计、画有一定数目正方形（或长方形）格子的白纸、刻度尺.

实验步骤：（1）用体重计测出人的质量，记为m;

（2）人一只脚站立在画有一定数目正方形格子的白纸上，用铅笔画出脚的轮廓;

（3）数出脚的轮廓所占用的格子数，记为n;

（4）用刻度尺测量出正方形格子的长度，记为lcm;

（5）根据公式p=FS=GS=mg2n×l2×10-4进行计算.

教师活动：教师肯定实验方案的正确性，并点拨轮廓所占用的格子数要注意半格以上记一格，不到半格不记.

学生活动：进行实验活动，根据所得的数据进行计算，并汇报展示.

教师活动：对学生的计算过程进行规范化.让学生汇报不同体型的人站立时对地面的压强大小.

学生活动：惊讶地发现不同体型的人站立时对地面的压强大小相近，如果取整数位，竟然是相同的.因此感慨压强的概念也不能作为体型判断的依据.

设计意图：通过设计出测量自身密度和人站立时对地面的压强的实验方案以及计算，帮助学生回忆密度和压强的概念、计算以及实验探究等课程标准的内容要求和活动要求.同时树立通过开展实验和近似处理的方式可以规范科学概念.从而帮助学生添加通过测量不同体型人的密度和人站立时对地面的压强是不能作为判断人的体型的依据这一观念.

2.3 辨分概念

教师活动：根据前面对密度和压强的计算，发现不同体型的人的密度和站立时对地面的压强是相等的.因此不能作为体型判断的依据.并指出通常所说密度是单位体积的质量分布情况，其实质是体密度;而根据压强计算公式p=FS=GS=mgS，压强可理解为单位面积的质量分布.p′=mS，其实质是面密度.通过实验探究和计算，它们都不能作为体型判断的依据.那么对体型判断如何进行概念建构呢？

学生活动：一致认为可以通过线密度进行判断，并定义出线密度是指单位长度物质的质量.

教师活动：教师补充线密度的公式为μ=ml，单位为特克斯（tex）.它主要应用于指纤维、单纱、网线、绳索等单位长度的质量，是描述纱线粗细程度的指标.纱线的线密度影响到纺织品的物理机械性能、手感、风格等，它也是进行织物设计的重要依据之一.那么线密度到底是否可以作为体型判断的依据呢？请大家根据公式计算自己的线密度.

学生活动：计算自己的线密度，并汇报展示.

教师活动：对学生的计算过程进行规范化，并对新的单位进行矫正.并让不同体型的学生汇报自己的线密度大小.

学生活动：通过不同体型的线密度大小比较，发现差不多.因此也不能作为体型判断的依据.

设计意图：通过让学生自主引入线密度概念这一活动，并通过线密度的计算、公式的规范，帮助学生建构新的概念，通过数据分析和处理，帮助学生达成能对获得的新概念进行评价是否合理的探究目标.

2.4 反思概念

教师活动：那么体型判断到底用什么概念呢？并在PPT上展示体型测量计（如图1所示）和相关测量数据（如图2所示）.请推测出体型判断的公式.

学生活动：小组合作讨论.

教师活动：教师巡视，并指导学生分析数据.

学生活动：学生小组通过讨论，大多数小组得出体型判断的计算公式为ml2.

教师活动：教师补充介绍国际上通常用体重指数（BMI）来衡量体型.即体重指数等于体重（单位：千克）与其身高（米）的平方的比值.用公式BMI=ml2进行计算.并在PPT上补充我国的体型相关判断标准，见表1.并让学生计算自己的BMI以及判断自身的体型是否标准？

学生活动：根据公式计算自己的体重指数.

教师活动：对学生的计算过程进行规范化，并对新的单位进行矫正.

学生活动：学生展示计算过程，并汇报自己的体型情况.

教师活动：教师补充近年来我国青少年的肥胖率增长较快，平均每5年就增长一倍.身体肥胖会明显增加患糖尿病、心脑血管疾病和某些癌症的风险.平衡膳食并积极地参加体育运动，是预防肥胖的主要方法.并指出引起肥胖的主要原因：（1）遗传：肥胖通常会在家族内遗传.（2）缺乏体育运动：肥胖的人参加的体育运动普遍偏少，但通过饮食摄取的能量并未减少，从而导致肥胖.（3）有害的饮食习惯：吃过多高脂肪、高热量的食物，将会导致肥胖.（4）心理因素：有些人会无法控制地吃东西，并以此作为应对心理问题的方式，这将会导致肥胖.

设计意图：通过创设真实情境，小组自主合作探究，解构体型判断的相关数据，建构成新的科学概念体重指数BMI，同时反思所学的概念并不适用于新的情境，达到知识迁移的目的.同时通过补充肥胖的相关知识，帮助学生树立平衡膳食的观念，提高建立健康生活方式的自觉性.

3 板书设计（如图3所示）

4 结语

基于KI理论的概念复习课可以帮助学生将前期所学的碎片化知识转化为结构化知识.在转化过程中，通过建立新旧概念的联系，帮助学生建构概念，达到概念迁移应用的目的.教学时，要基于教学设计原则以及教学过程，但无须局限于按部就班地开展概念教学.另外在新课教学概念时，也可以基于KI理论进行概念教学.

参考文献：

[1]赵国庆，张丹慧，陈钱錢.知识整合教学理论解读：将碎片化知识转化为连贯性想——访学习科学国际著名专家马西娅·C·林教授[J].现代远程教育研究，2018，000（001）：3-14+30.

[2]俞丽萍.基于知识整合理论的概念教学[J].泰州学术，2018（00）：93-100.

[3]朱清时.义务教育教科书科学（九年级上册）[M].浙江：浙江教育出版社，2020.

（收稿日期：2021-01-05）