解釋結構模型（ISM法）在高中生物單元教材分析中的應用
——以“遺傳信息的傳遞和表達”為例

于佳萍 （上海師范大學附屬羅店中學 上海 201908）

教材作為課程思想和內容的重要載體，是學生學習、教師教學的重要資源。開展科學合理的教材分析，理清教材內部各要素間的邏輯架構，是提升教學有效性的重要前提。目前的教材分析存在兩個問題：①有經驗的教師側重個人主觀經驗，容易造成分析過于局限；②新入職教師過于依賴參考書，忽視了教材的橫向聯系。解釋結構模型（ISM法）已被證實可應用于教材分析和教學設計中，降低教材分析的主觀性，提升其準確性和科學性。

1 ISM法原理及分析流程

解釋結構模型（Interpretative Structual Modeling Method）簡稱ISM法，起源于經濟領域的問題分析方式，其特點是可將系統內復雜的各要素間的模糊關系可視化、網絡化、結構化，最終形成一個多級遞階的結構模型。

運用ISM法分析高中生物教材離不開4個步驟：①分析教材，提取單元或節中的基礎知識要素，確立單元或節的教學目標；②整理各目標間的邏輯遞進關系，列出直接目標矩陣；③借助目標矩陣，形成可視化的層級目標關系圖；④修訂層級關系圖，完善教學結構模型，具體流程圖如圖1所示。

圖1 ISM法分析步驟

2 基于ISM法的單元教材分析實例

目前，ISM法在地理、物理、數學、信息技術等學科的教材分析中都有應用。選取滬教版高中生物第二冊第六單元“遺傳信息的傳遞和表達”為分析對象，試圖通過ISM法探究本單元的知識要素設置與教材的結構特點，希望對單元教學目標層級安排的合理性提供證據支持。

2.1 提取單元知識要素，確立單元教學目標

知識要素是組成教材的基本單位，要素的確立是ISM法分析的基礎。為避免要素確立的主觀性，《上海市中學生命科學課程標準》和《上海市高中生命科學學科教學基本要求》作為教材編制、課堂教學、考試評價的依據，為要素的確立提供了依據。此外，也可參考學科專家的建議、學生的學情以及和同行商討做出判斷。以此為基礎本單元中共確立12個教學目標，具體見表1所示。

表1“遺傳信息傳遞和表達”單元目標

圖2 目標相關關系圖

2.2 整理目標間關系，列出目標矩陣

ISM分析法認為，若學生在完成某個目標Sm的學習前需要先實現目標Sn的學習，那么目標Sn可視為目標Sm實現的基礎，相關關系如圖2所示。對提取出的12個目標進行關系分析，可明確它們的相互聯系，并以表2的形式直觀呈現，再將表2的相關關系結果轉化為表3中的直接目標矩陣，具體方法是：將教學目標要素設置于橫軸，必要的基礎目標設置于縱軸，若二者存在相關關系則標記為“1”，無相關關系不標記即為空白。如表2中S1沒有必要基礎目標，則對應每行都不作標記留白。S2的必要基礎目標是S3、S5，則在S2列S3行的交點處，S2列S5行的交點處標記各標記“1”。相同原理逐一標注。

表2 教學目標間的相關關系

表3 直接目標矩陣

2.3 借助目標矩陣，形成單元目標關系圖

從表3直接目標矩陣可見，S1、S3沒有必要基礎目標，可將其抽提出來作為相關關系中的最底層（第一層）目標。然后把S1、S3所在的橫行對應的“1”全部置換為空白，得到表4剩余目標矩陣，進一步提取出S4、S5、S7為相關關系的第二層目標。以此類推，至整個矩陣均為空白結束，最終得到“遺傳信息的傳遞和表達”單元中7個層級的目標分布表，詳見表5。

表4 剩余目標矩陣

表5“遺傳信息的傳遞和表達”單元層級目標分布

2.4 關系圖修訂，構建教學目標結構模型

在目標關系分析的基礎上，形成“遺傳信息的傳遞和表達”單元的教學目標結構模型（圖2），直觀地呈現本單元各目標間的層級關系。教學序列的安排可遵從一定原則：按目標層次由低到高開展教學；同一層次中有多個教學目標，先安排直接低級目標少的目標；同一層次中，直接低級目標相同，可結合具體情況做調整。從層級關系看，“說明DNA是遺傳物質的證據”和“概述DNA分子的組成、結構、配對原則”是單元學習的基礎，“認識遺傳物質和遺傳信息的傳遞在生命活動中的重要意義”是單元學習的終極目標。

3 結語

教材分析方式是多樣化的，基于ISM法以數據和圖表形式呈現教學目標的層級結構，為高中生物教材的量化分析和可視化分析提供證據支持，分析可見解釋結構模型所得的目標層級與教材的內容順序安排基本一致。此方法得出的結構層次僅作為教學參考，教師可根據具體情況做出相應調整。此外，單元教材分析中會遇到目標要素過多，數據處理工作量過大的困擾，相應計算機輔助工具MatLab的應用有助于提高分析效率。

圖2“遺傳信息的傳遞和表達”單元的教學目標結構模型