例談KI理論視角下的概念復(fù)習(xí)課的建構(gòu)

徐祝林

摘 要：概念復(fù)習(xí)是復(fù)習(xí)課教學(xué)中的難點(diǎn).文章基于KI理論的教學(xué)設(shè)計(jì)原則和教學(xué)設(shè)計(jì)過程，以“判斷人的體型”為例，幫助學(xué)生復(fù)習(xí)密度、壓強(qiáng)等概念，通過解構(gòu)其實(shí)質(zhì)是體密度和面密度，幫助學(xué)生建構(gòu)線密度和BMI的概念，從而達(dá)到對(duì)概念復(fù)習(xí)深度教學(xué)的目的.

關(guān)鍵詞：KI理論;知識(shí)整合理論;概念教學(xué);復(fù)習(xí)課

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1008-4134（2021）12-0028-03

1 KI理論簡介

KI理論，也叫知識(shí)整合理論.它是國際學(xué)習(xí)科學(xué)協(xié)會(huì)前主席、美國加州大學(xué)伯克利分校馬西婭·C·林教授提出的一套教學(xué)理論.其核心目標(biāo)是促進(jìn)學(xué)生對(duì)概念形成一致性和生成性的理解.

1.1 KI教學(xué)設(shè)計(jì)的原則

KI教學(xué)設(shè)計(jì)的原則主要有：

（1）使科學(xué)可觸及：

使科學(xué)可觸及是指設(shè)計(jì)者（教師）要利用真實(shí)的學(xué)生經(jīng)驗(yàn)和與文化相關(guān)的觀念.所設(shè)計(jì)的案例要選擇學(xué)生感興趣的情境、真實(shí)的情境或?qū)W生未來可能出現(xiàn)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(shí)現(xiàn)思維的可視化.促進(jìn)思維可視化的方法有：對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)、對(duì)研究寫反思論文、記日記、使用在線討論區(qū)、使用模擬仿真、虛擬實(shí)驗(yàn)、交互可視化技術(shù)、項(xiàng)目化學(xué)習(xí)等;

（3）幫助學(xué)生向他人學(xué)習(xí)：

幫助學(xué)生向他人學(xué)習(xí)是指讓學(xué)生之間協(xié)作、合作或互動(dòng)學(xué)習(xí).它的價(jià)值是在與同伴進(jìn)行互動(dòng)交流的過程中拓展自己的想法，為科學(xué)現(xiàn)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(duì)復(fù)雜科學(xué)知識(shí)的理解;

（4）促進(jìn)自治：

促進(jìn)自治，即培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)科學(xué)的意識(shí)，掌握自主學(xué)習(xí)的能力，使他們?cè)谟龅叫碌目茖W(xué)工程問題時(shí)能夠根據(jù)已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)做出響應(yīng)并解決問題.因此教學(xué)時(shí)，要設(shè)計(jì)能夠促進(jìn)學(xué)生自主整合和評(píng)估自己觀點(diǎn)的教學(xué)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生的自我反思.

1.2 KI教學(xué)設(shè)計(jì)的過程

析出概念，即指用頭腦風(fēng)暴、門控討論、預(yù)測(cè)或前測(cè)等方式讓學(xué)生充分呈現(xiàn)他們的已有想法，將學(xué)生思維可視化.析出概念的目的在于讓學(xué)習(xí)者聚焦于識(shí)別和檢驗(yàn)他們的觀點(diǎn).因此教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)涵蓋某個(gè)科學(xué)主題的真實(shí)性的情境.

添加概念，即增加規(guī)范的科學(xué)概念（或知識(shí)、觀念），且新增知識(shí)能夠與學(xué)生已有想法、經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)觀念建立聯(lián)系，促進(jìn)學(xué)生對(duì)某科學(xué)概念的一致性理解.增加規(guī)范科學(xué)概念有三種方式：第一種是使用交互可視化技術(shù)將科學(xué)思維可視化;第二種是使用敘述性關(guān)鍵案例，讓學(xué)生在熟悉的情境中學(xué)習(xí)新的科學(xué)概念;第三種是引導(dǎo)學(xué)生開展關(guān)于某一科學(xué)現(xiàn)象新觀點(diǎn)的實(shí)驗(yàn).

辨分概念，即辨別區(qū)分不同的想法、知識(shí)、觀念或概念.可以通過生成解釋、畫出想法、評(píng)判別人的實(shí)驗(yàn)，或者使用證據(jù)與持有不同意見的同學(xué)討論等活動(dòng)鼓勵(lì)學(xué)生辨分概念.

反思概念，即鼓勵(lì)學(xué)生通過反思活動(dòng)，對(duì)自己形成概念的過程進(jìn)行監(jiān)控，反思頭腦中各種概念的合理性，判斷科學(xué)結(jié)論與證據(jù)、科學(xué)方法的恰當(dāng)性和統(tǒng)一性.通過教學(xué)，使學(xué)生能對(duì)教學(xué)前已有想法、教學(xué)中增加的規(guī)范科學(xué)概念以及教學(xué)中自動(dòng)生成的新想法進(jìn)行整合，從而對(duì)某個(gè)科學(xué)概念或觀念形成一致性理解.

2 教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 析出概念

教師活動(dòng)：根據(jù)所學(xué)知識(shí)，你認(rèn)為哪些概念可以作為判斷人的體型的依據(jù)？并說明理由.

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生小組合作討論匯報(bào)展示.

小組一：可以根據(jù)密度的概念進(jìn)行體型判斷，因?yàn)椴煌w型人的密度不同.

小組二：可以根據(jù)人站立時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)進(jìn)行體型判斷，因?yàn)椴煌w型的人站立時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)不同.

小組三：可以根據(jù)人跑到相同樓層時(shí)所做的功的大小進(jìn)行判斷，因?yàn)楦鶕?jù)公式W=Fs=Gh=mgh可知，不同體型的人的質(zhì)量不同，重力不同.所以跑相同的樓層時(shí)，所做的功不同.

小組四：可以根據(jù)人跑到相同樓層時(shí)所做的功率大小進(jìn)行判斷，因?yàn)楦鶕?jù)公式p=Wt=GΔht=mgΔht，可知不同體型的人的質(zhì)量不同.跑相同的樓層時(shí)，所做的功率不同.

教師活動(dòng)：教師根據(jù)學(xué)生匯報(bào)情況，對(duì)通過密度和壓強(qiáng)的大小進(jìn)行體型判斷表示肯定.同時(shí)表示能否進(jìn)行判斷，需要進(jìn)行實(shí)證研究.通過對(duì)功和功率的概念的分析，表示體型不同的人可能質(zhì)量相同，重力相同，跑相同樓層時(shí)所做功可能相同.而計(jì)算功率時(shí)，由于不同體型的質(zhì)量不同，由于跑樓時(shí)間不同，功率大小可能相等.因此不能作為體型判斷的依據(jù).

設(shè)計(jì)意圖：通過頭腦風(fēng)暴對(duì)初中階段所學(xué)的概念進(jìn)行回憶，幫助學(xué)生析出概念.同時(shí)幫助學(xué)生達(dá)成能進(jìn)行猜想和簡單假設(shè)的目的，并陳述理由的探究目標(biāo).另外同時(shí)幫助學(xué)生能從多種信息源中選擇有用信息，通過說明理由，幫助學(xué)生樹立實(shí)證意識(shí)的探究目標(biāo).

2.2 添加概念

教師活動(dòng)：教師提問，那么密度和壓強(qiáng)到底能否作為判斷體型的依據(jù)呢？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出測(cè)量自身密度和人站立時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)方案.

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生小組合作討論匯報(bào)展示.

小組五：匯報(bào)測(cè)量自身密度的實(shí)驗(yàn)方案.

實(shí)驗(yàn)原理：ρ=mV.

實(shí)驗(yàn)儀器：體重計(jì)、大容積的浴盆、量程大的量筒.

實(shí)驗(yàn)步驟：（1）用體重計(jì)測(cè)出人的質(zhì)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(jù)公式ρ=mV進(jìn)行計(jì)算.

教師活動(dòng)：教師肯定實(shí)驗(yàn)方案，但由于實(shí)驗(yàn)器材難以測(cè)量人的體積.此時(shí)在PPT上提供不同體型的相關(guān)數(shù)據(jù)：小胖的質(zhì)量為55千克，體積約為55dm3.高個(gè)子的質(zhì)量為45千克，體積約為45dm3.請(qǐng)計(jì)算出他們的密度，并判斷密度能否作為判斷人的體型依據(jù)？

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生根據(jù)密度公式進(jìn)行計(jì)算，并展示匯報(bào).發(fā)現(xiàn)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(jù).

教師活動(dòng)：對(duì)學(xué)生的計(jì)算過程進(jìn)行規(guī)范化.

小組六：匯報(bào)人站立時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)方案.

實(shí)驗(yàn)原理：p=FS.

實(shí)驗(yàn)儀器：體重計(jì)、畫有一定數(shù)目正方形（或長方形）格子的白紙、刻度尺.

實(shí)驗(yàn)步驟：（1）用體重計(jì)測(cè)出人的質(zhì)量，記為m;

（2）人一只腳站立在畫有一定數(shù)目正方形格子的白紙上，用鉛筆畫出腳的輪廓;

（3）數(shù)出腳的輪廓所占用的格子數(shù)，記為n;

（4）用刻度尺測(cè)量出正方形格子的長度，記為lcm;

（5）根據(jù)公式p=FS=GS=mg2n×l2×10-4進(jìn)行計(jì)算.

教師活動(dòng)：教師肯定實(shí)驗(yàn)方案的正確性，并點(diǎn)撥輪廓所占用的格子數(shù)要注意半格以上記一格，不到半格不記.

學(xué)生活動(dòng)：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，根據(jù)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并匯報(bào)展示.

教師活動(dòng)：對(duì)學(xué)生的計(jì)算過程進(jìn)行規(guī)范化.讓學(xué)生匯報(bào)不同體型的人站立時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)大小.

學(xué)生活動(dòng)：驚訝地發(fā)現(xiàn)不同體型的人站立時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)大小相近，如果取整數(shù)位，竟然是相同的.因此感慨壓強(qiáng)的概念也不能作為體型判斷的依據(jù).

設(shè)計(jì)意圖：通過設(shè)計(jì)出測(cè)量自身密度和人站立時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)方案以及計(jì)算，幫助學(xué)生回憶密度和壓強(qiáng)的概念、計(jì)算以及實(shí)驗(yàn)探究等課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求和活動(dòng)要求.同時(shí)樹立通過開展實(shí)驗(yàn)和近似處理的方式可以規(guī)范科學(xué)概念.從而幫助學(xué)生添加通過測(cè)量不同體型人的密度和人站立時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)是不能作為判斷人的體型的依據(jù)這一觀念.

2.3 辨分概念

教師活動(dòng)：根據(jù)前面對(duì)密度和壓強(qiáng)的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)不同體型的人的密度和站立時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)是相等的.因此不能作為體型判斷的依據(jù).并指出通常所說密度是單位體積的質(zhì)量分布情況，其實(shí)質(zhì)是體密度;而根據(jù)壓強(qiáng)計(jì)算公式p=FS=GS=mgS，壓強(qiáng)可理解為單位面積的質(zhì)量分布.p′=mS，其實(shí)質(zhì)是面密度.通過實(shí)驗(yàn)探究和計(jì)算，它們都不能作為體型判斷的依據(jù).那么對(duì)體型判斷如何進(jìn)行概念建構(gòu)呢？

學(xué)生活動(dòng)：一致認(rèn)為可以通過線密度進(jìn)行判斷，并定義出線密度是指單位長度物質(zhì)的質(zhì)量.

教師活動(dòng)：教師補(bǔ)充線密度的公式為μ=ml，單位為特克斯（tex）.它主要應(yīng)用于指纖維、單紗、網(wǎng)線、繩索等單位長度的質(zhì)量，是描述紗線粗細(xì)程度的指標(biāo).紗線的線密度影響到紡織品的物理機(jī)械性能、手感、風(fēng)格等，它也是進(jìn)行織物設(shè)計(jì)的重要依據(jù)之一.那么線密度到底是否可以作為體型判斷的依據(jù)呢？請(qǐng)大家根據(jù)公式計(jì)算自己的線密度.

學(xué)生活動(dòng)：計(jì)算自己的線密度，并匯報(bào)展示.

教師活動(dòng)：對(duì)學(xué)生的計(jì)算過程進(jìn)行規(guī)范化，并對(duì)新的單位進(jìn)行矯正.并讓不同體型的學(xué)生匯報(bào)自己的線密度大小.

學(xué)生活動(dòng)：通過不同體型的線密度大小比較，發(fā)現(xiàn)差不多.因此也不能作為體型判斷的依據(jù).

設(shè)計(jì)意圖：通過讓學(xué)生自主引入線密度概念這一活動(dòng)，并通過線密度的計(jì)算、公式的規(guī)范，幫助學(xué)生建構(gòu)新的概念，通過數(shù)據(jù)分析和處理，幫助學(xué)生達(dá)成能對(duì)獲得的新概念進(jìn)行評(píng)價(jià)是否合理的探究目標(biāo).

2.4 反思概念

教師活動(dòng)：那么體型判斷到底用什么概念呢？并在PPT上展示體型測(cè)量計(jì)（如圖1所示）和相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)（如圖2所示）.請(qǐng)推測(cè)出體型判斷的公式.

學(xué)生活動(dòng)：小組合作討論.

教師活動(dòng)：教師巡視，并指導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù).

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生小組通過討論，大多數(shù)小組得出體型判斷的計(jì)算公式為ml2.

教師活動(dòng)：教師補(bǔ)充介紹國際上通常用體重指數(shù)（BMI）來衡量體型.即體重指數(shù)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(jìn)行計(jì)算.并在PPT上補(bǔ)充我國的體型相關(guān)判斷標(biāo)準(zhǔn)，見表1.并讓學(xué)生計(jì)算自己的BMI以及判斷自身的體型是否標(biāo)準(zhǔn)？

學(xué)生活動(dòng)：根據(jù)公式計(jì)算自己的體重指數(shù).

教師活動(dòng)：對(duì)學(xué)生的計(jì)算過程進(jìn)行規(guī)范化，并對(duì)新的單位進(jìn)行矯正.

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生展示計(jì)算過程，并匯報(bào)自己的體型情況.

教師活動(dòng)：教師補(bǔ)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(huì)明顯增加患糖尿病、心腦血管疾病和某些癌癥的風(fēng)險(xiǎn).平衡膳食并積極地參加體育運(yùn)動(dòng)，是預(yù)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(huì)在家族內(nèi)遺傳.（2）缺乏體育運(yùn)動(dòng)：肥胖的人參加的體育運(yùn)動(dòng)普遍偏少，但通過飲食攝取的能量并未減少，從而導(dǎo)致肥胖.（3）有害的飲食習(xí)慣：吃過多高脂肪、高熱量的食物，將會(huì)導(dǎo)致肥胖.（4）心理因素：有些人會(huì)無法控制地吃東西，并以此作為應(yīng)對(duì)心理問題的方式，這將會(huì)導(dǎo)致肥胖.

設(shè)計(jì)意圖：通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，小組自主合作探究，解構(gòu)體型判斷的相關(guān)數(shù)據(jù)，建構(gòu)成新的科學(xué)概念體重指數(shù)BMI，同時(shí)反思所學(xué)的概念并不適用于新的情境，達(dá)到知識(shí)遷移的目的.同時(shí)通過補(bǔ)充肥胖的相關(guān)知識(shí)，幫助學(xué)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(shè)計(jì)（如圖3所示）

4 結(jié)語

基于KI理論的概念復(fù)習(xí)課可以幫助學(xué)生將前期所學(xué)的碎片化知識(shí)轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化知識(shí).在轉(zhuǎn)化過程中，通過建立新舊概念的聯(lián)系，幫助學(xué)生建構(gòu)概念，達(dá)到概念遷移應(yīng)用的目的.教學(xué)時(shí)，要基于教學(xué)設(shè)計(jì)原則以及教學(xué)過程，但無須局限于按部就班地開展概念教學(xué).另外在新課教學(xué)概念時(shí)，也可以基于KI理論進(jìn)行概念教學(xué).

參考文獻(xiàn)：

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（收稿日期：2021-01-05）