ISM法在中學化學教材分析中的應用

倪俊超

摘 要 本文以人教版高中化學教材必修一第三章的內容為依托，展示運用ISM法進行教材分析的具體步驟。應用ISM法對中學化學教材進行分析，既便于教師明晰知識結構要素，又能夠幫助學生在學習過程中理解知識之間的內在聯系。

關鍵詞 ISM法 教材分析 化學案例

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.05.062

ISM Method Applied to the Textbook Analysis in Chemistry Teaching

NI Junchao

（Department of Chemistry， Shaanxi Xueqian Normal University， Xian， Shaanxi 710100）

Abstract This article is based on the contents of the third chapter of the PEP High School Chemistry Textbook， and shows the specific steps of analyzing the teaching materials using the ISM method. Using the ISM method to analyze the middle school chemistry textbooks not only facilitates the teachers to clarify the knowledge structure elements， but also helps the students to understand the internal relations between the knowledge in the learning process.

Keywords ISM method； textbook analysis； chemistry teaching case

作為課程改革的重要文本，教科書上承課程標準，下啟教學實踐，是課程設計者與師生之間交流的紐帶。[1]教材中知識結構的安排是否符合邏輯順序并兼顧學生的認知發展規律，教師在教學設計過程中對教材的分析起到至關重要的作用。然而教師的教材分析，通常都帶有一定的主觀意圖，因此對教材進行科學合理的分析，對教師把握教學目標實現有效教學具有促進意義。教材是一種教學系統，教材分析中系統的思想是一種重要的思想。教材系統包含各種要素，并且各要素間具有一定的形成關系。只有把握了這些要素及其相互間的關系，才能達到教學目標的要求。[2]

1 ISM法簡介

解釋結構模型（Interpretive Structural Model，簡稱ISM）法是由美國Warfield教授1973年提出的一種系統分析方法，可用于研究系統中復雜要素間關聯結構，目前在教育領域中用于教材設計。[3]通過建立知識要素間的結構層級圖，客觀反映要素間的內在聯系，將零散復雜的知識簡潔化，整理成明晰的多級階梯形式。它的突出特點是既便于教師制定教學目標和明晰知識結構，又能夠幫助學生在學習過程中理解知識之間的內在聯系。[1]同時，它也能夠成為教師備課和教學過程中不可或缺的依據，最終達到教學過程最優化。

運用ISM法進行教材分析，可將之分為5個步驟：（1）提取知識要素——確定教學目標；（2）決定要素間的形成關系——確定低級目標；（3）列出直接目標矩陣——確定目標矩陣；（4）借助直接目標矩陣，形成關系圖——確定層級目標；（5）研討修正關系圖——確定教學序列。[4]

2 ISM法在中學化學教材分析中的應用

ISM法作為較成熟的教材設計及課程編排輔助手段，國內外已有部分應用先例。通過查閱文獻，目前基本沒有將ISM法運用于中學化學教材分析中的教學案例，因此使用該方法進行中學化學教材分析研究擁有較好的研究前景，同時方便教師和學生整體把握教材的內容結構。

本文選用人教版教材高中化學必修一第三章金屬及其化合物作為分析對象，以知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三維目標為立足點，通過ISM法解析化學教材中的目標層次，特此對本章節的知識做一個概述。本章共有三節內容，第一節是金屬的化學性質，本節共講了四個問題分別是：金屬和非金屬的反應，金屬和酸、水的反應，鋁和氫氧化鈉溶液的反應以及物質的量的計算；第二節講的是幾種重要的金屬化合物，包括四方面的內容分別是：鈉的重要化合物，鋁的重要化合物以及鐵的重要化合物；第三節是用途廣泛的金屬材料，分別講了兩個方面的內容：常見合金的重要應用以及正確選用金屬材料。

2.1 提取要素

該步驟受到主觀經驗影響，具有一定的導向性。筆者基于咨詢學科教學老師、化學教材配套資料、反饋學生信息諸如此類的途徑解析出12個教學目標。學生的學習是在教師的引導下進行，是具有間接性的，也是通過具體科學的設計優化的，基于此課程教學論，從對知識的學習難易程度和課程標準要求分為了解、掌握、理解，以此情感態度與價值觀將知識框架解構，同時也包括了知識重難點。12個教學目標如下：（1）了解金屬的屬性；（2）了解常見金屬、非金屬與酸的反應；（3）掌握鈉與水反應的原理；（4）掌握鐵與水的反應；（5）掌握鋁與強酸、強堿的反應；（6）了解Na2O2、Na2O的性質、應用；（7）掌握Na2CO3、NaHCO3的性質、應用；（8）掌握Al的化合物的性質、應用；（9）了解Al的化合物轉化關系圖；（10）了解Fe的氧化物的性質、應用；（11）了解Fe（OH）2、Fe（OH）3的制備原理及化學性質；（12）掌握Fe2+、Fe3+的相互轉化以及它們的檢驗方法。

2.2 決定關系

對教材中各知識要素間的關系分析的依據是：學生為達成某一最終目標，必須以達成它的基礎目標為前提，這同時也是要符合邏輯學的。若要達成目標2，需先達成目標1，則稱目標1是目標2的基礎目標。即視目標2是目標1的高級目標，目標1為目標2的低級目標。依次是：目標3 、目標4和目標5是目標1、2的高級目標。目標6是目標1、2、3的高級目標。目標7是目標1、2、3、6的高級目標。目標8是目標1、2、5的高級目標。目標9是目標1、2、5、8的高級目標。目標10是目標1、2的高級目標。目標11是目標1、2、10的高級目標。目標12是目標1、2、10、11的高級目標。

2.3 列出矩陣

根據ISM法的操作程序以及數學中列出矩陣的方法，將高級目標作為橫軸，直接目標作為縱軸。參照結構關系，1無直接低級目標，于1列1行處設為“空”；2的直接低級目標為1，則在2列1行處設為“1”，依次而設，得到直接目標矩陣。

2.4 形成關系

第1列沒有“1”出現，代表目標1沒有直接低級目標，位于目標形成關系圖的最底層，將之稱為第一層目標。與此同時便將第1行的“1”全部清為空即剩余目標矩陣。

依次而設，直至矩陣的所有值均為0停止運算。最終將每一次運算后的目標建立起從高到低的層級關系圖。由此可以看出，金屬及其化合物這一章共涉及到4個層級目標。基于所有目標的低級目標中都有目標1、2，可將目標1、2合并為一個層級目標，方便后面關系形成圖的構建更為簡潔。它們是所有知識要素的前提，也是最低級目標，位于第一層級。第二層級包括目標3、4、5、10，第三層級有目標6、8、11，而目標7、9、12位于最高層級，即它的實現要以前面所有層級的達成為基礎。相應的可以構建這一章節的形成關系圖。

2.5 修正關系

形成關系圖建立的目的是為教學活動序列提供有效依據，而教學序列的確定則需遵循一定的原則：按照層級目標由低到高的順序排列；如果同一層級目標中有若干個教學目標，可將直接低級目標最多的放置在前，當然教師也可根據實際教學活動靈活安排。據此，得到教學序列圖如圖1所示。

圖1 教學序列圖

2.6 ISM法驗證

在通過ISM法對《普通高中課程標準實驗教科書 化學》必修一第三章金屬及其化合物進行分析的基礎上，可見此方法的便捷性和高效性，從而可以將必修一整體進行驗證。人教版必修一有從實驗學化學、化學物質及其變化、金屬及其化合物、非金屬及其化合物這四個要素，具體步驟中不予提取要素，直接從決定關系開始。

3 結論及拓展

作為將教材結構中復雜、凌亂的要素關系分解成清晰的多級遞階形式的方法，ISM法在中學化學教材分析中的應用為教師的教學目標的建立提供了最優途徑，教師能夠準確把握知識要素間的內在聯系，對學生創建思維導圖也具有科學的導向性，最終實現學習效果的最優化。

就陜西省來說，除延安地區使用蘇教版，榆林和渭南地區使用魯科版外，其它市均在使用人教版。在教學活動中，教師也并非是對單一版本進行講解，而是會在某一些有爭議的地方參照不同版本，從中選擇較為穩妥合適的方法及其內容加以分析。就這一問題，可以應用本課題所使用的ISM方法將不同版本的教材參照對比，總結出優缺點同時整理出可供參考的實際數據和實踐材料，有助于教材的修訂。

本文得到陜西學前師范學院教學改革研究項目資助，課題名稱：解釋結構模型（ISM）法在《新課標與教材分析》課程中的案例分析研究，立項號：15JG030Y

參考文獻

[1] 毛琦.基于ISM法的物理教科書分析及分析結果實用性的探討[D].上海：華東師范大學，2010：2.

[2] 鄭金.基于ISM法的數學教材比較研究實用性探討[D].武漢：華中師范大學，2014：7.

[3] 戴敏利，談國新，陸峰，李敏.解釋結構模型（ISM）在教學計劃制定中的應用[J].計算機時代，2006（10）：58-61.

[4] 于佳萍，鄭曉蕙.ISM法在中學生物學教材分析中的應用及案例分析[J].生物學通報，2013（5）：22-24.