解釋結(jié)構(gòu)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(nèi)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(nèi)部各要素間的邏輯架構(gòu)，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(jīng)驗的教師側(cè)重個人主觀經(jīng)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(lián)系。解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM法）已被證實可應用于教材分析和教學設(shè)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(jié)構(gòu)模型（Interpretative Structual Modeling Method）簡稱ISM法，起源于經(jīng)濟領(lǐng)域的問題分析方式，其特點是可將系統(tǒng)內(nèi)復雜的各要素間的模糊關(guān)系可視化、網(wǎng)絡(luò)化、結(jié)構(gòu)化，最終形成一個多級遞階的結(jié)構(gòu)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(jié)中的基礎(chǔ)知識要素，確立單元或節(jié)的教學目標；②整理各目標間的邏輯遞進關(guān)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(guān)系圖；④修訂層級關(guān)系圖，完善教學結(jié)構(gòu)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(shù)學、信息技術(shù)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(shè)置與教材的結(jié)構(gòu)特點，希望對單元教學目標層級安排的合理性提供證據(jù)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(chǔ)。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(jù)，為要素的確立提供了依據(jù)。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(chǔ)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(guān)關(guān)系圖

2.2 整理目標間關(guān)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(xiàn)目標Sn的學習，那么目標Sn可視為目標Sm實現(xiàn)的基礎(chǔ)，相關(guān)關(guān)系如圖2所示。對提取出的12個目標進行關(guān)系分析，可明確它們的相互聯(lián)系，并以表2的形式直觀呈現(xiàn)，再將表2的相關(guān)關(guān)系結(jié)果轉(zhuǎn)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(shè)置于橫軸，必要的基礎(chǔ)目標設(shè)置于縱軸，若二者存在相關(guān)關(guān)系則標記為“1”，無相關(guān)關(guān)系不標記即為空白。如表2中S1沒有必要基礎(chǔ)目標，則對應每行都不作標記留白。S2的必要基礎(chǔ)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(guān)關(guān)系

表3 直接目標矩陣

2.3 借助目標矩陣，形成單元目標關(guān)系圖

從表3直接目標矩陣可見，S1、S3沒有必要基礎(chǔ)目標，可將其抽提出來作為相關(guān)關(guān)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(guān)關(guān)系的第二層目標。以此類推，至整個矩陣均為空白結(jié)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(guān)系圖修訂，構(gòu)建教學目標結(jié)構(gòu)模型

在目標關(guān)系分析的基礎(chǔ)上，形成“遺傳信息的傳遞和表達”單元的教學目標結(jié)構(gòu)模型（圖2），直觀地呈現(xiàn)本單元各目標間的層級關(guān)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(jié)合具體情況做調(diào)整。從層級關(guān)系看，“說明DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)”和“概述DNA分子的組成、結(jié)構(gòu)、配對原則”是單元學習的基礎(chǔ)，“認識遺傳物質(zhì)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(jié)語

教材分析方式是多樣化的，基于ISM法以數(shù)據(jù)和圖表形式呈現(xiàn)教學目標的層級結(jié)構(gòu)，為高中生物教材的量化分析和可視化分析提供證據(jù)支持，分析可見解釋結(jié)構(gòu)模型所得的目標層級與教材的內(nèi)容順序安排基本一致。此方法得出的結(jié)構(gòu)層次僅作為教學參考，教師可根據(jù)具體情況做出相應調(diào)整。此外，單元教材分析中會遇到目標要素過多，數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)模型