基于ISM法分析“遺傳的分子基礎”

王雯姣 羅艷春 張馨月

（云南師范大學生命科學學院 云南昆明 650000)

教材是一種定性的系統，各個知識點之間的聯系具有邏輯性。無論是編寫教案、實行教學計劃，還是達成預訂教學目標，都與教材分析緊密相連。實際上，大部分教師的科學性教材分析能力薄弱，對教材結構的把握不到位。教師理解教材的偏差會導致教材發揮不出原本作用，學生也難以理解教材的意圖。教材分析會直接影響教師的教學工作。因此，科學的教材分析很有現實意義[2]。科學把握教材結構，通過量化分析來呈現教材的結構、層次，以理解各元素間的邏輯順序，使教材的元素關系可視化，有利于教師準確解讀教材。筆者使用ISM分析法，以人教版高中必修二“遺傳的分子基礎”為例，構建教學層次。該板塊知識點聯系較多，且多為重要考點。該法既有助于教師設計課堂教學，又有利于學生更快地將知識納入認知結構，實現有效記憶，易于查找漏洞。

一、ISM分析法簡介

ISM分析法（Interpretive Structural Modeling Method）全稱解釋結構模型法，是以教師經驗、圖表化的展現形式為基礎，形成結構化的教材體系的一種方法。1972年，美國的Warfield教授為分析復雜的社會經濟系統問題而提出該法[3]。它是結構模型化技術的一種，能使各元素關系繁雜、混亂的系統轉化為層次明了的結構化模型。目前，教學領域正廣泛運用ISM分析法進行教材分析、目標改進等。該模型既能增強教材使用的科學性，又可為教師的創造性提供更大發揮空間。

二、ISM法分析教材的過程

基于ISM法分析高中生物教材可分為以下步驟：1.提出生物教材中的概念要素，分析、明確教學基礎目標；2.梳理各教學基礎目標的直接關系，找出其中的等級關系并做出目標矩陣；3.教育基礎目標層次關系可由分析目標矩陣得出；4.各要素間的層級關系由教師根據自身經驗及學生的邏輯順序進行修正，最終形成多級階梯式教學結構模型。

三、利用ISM法提取生物教材概念要素為基本目標

教師利用ISM分析法對人教版高中生物“遺傳的分子基礎”這一板塊進行分析，可以使教材內容層次更清晰，也有利于突出教學重難點。

（一）提取教學基礎目標

教師必須結合《普通高中生物課程標準（實驗）》對生物教材進行分析，“遺傳的分子基礎”是學生學習及復習的重難點，包含人類對遺傳物質的探索歷程、DNA的結構與復制、基因表達三個部分，基本概念較多且相互聯系緊密[4]。學生需要理解知識點之間的聯系和區別，并在簡單情境中運用、分析和判斷。筆者根據教學目標仔細閱讀教材，對比課內外輔導書，抽出“遺傳的分子基礎”中的22個知識點作為教學的基礎目標，具體如表1所示（“I”表示遺傳的英文，I后的數字編號表示教學基礎目標在教材中出現的順序）。

表1 “遺傳的分子結構”教學基礎目標

（二）列出目標矩陣——基礎目標的階級關系

如圖1，基礎目標的階級關系是指學生要學習下一層級內容的基礎是習得基礎目標B。因此，A是B的可達目標，B是A的必須基礎。

分析表2的基礎目標關系圖，繼而獲得直接目標矩陣，基本流程包括：1.設置“教學基礎目標”“各級基礎目標的必要基礎目標”分別為縱橫軸的標題；2.兩個教學目標有直接聯系，在相應空格填“1”，沒有直接關系，則在對應空格填“0”。綜上所述，直接目標矩陣圖如表3。

圖1 基礎目標關系圖

教師基于學生的心理、邏輯發展順序，分析22個教學基礎目標的直接關系，獲取各元素間清晰的教學聯系，如表2所示。

表2 各教學基礎目標的直接關系

表3 “遺傳的分子結構”中基礎目標直接目標矩陣

（三）分析目標矩陣的基礎教學目標層級關系

基于表3，抽取無直接關系的基礎教學目標I1、I3、I4、I7、I12、I16、I19。這些基礎教學目標作為要素關系圖的第一層級，同樣是“遺傳的分子基礎”教學的基礎。因此，第一層級各要素相應橫行的“1”替換為“0”，獲得剩余目標矩陣，如表4。

同理，基于上個步驟，I2、I5、I8、I13、I15、I20的6個基礎教育目標被提出，是教學關系圖的第二層級，如此進行推算，使相應空格全部為“0”。教學目標層級依次為I6、I9、I10、I17，是關系圖的第三層級。教學目標第四層級包括I11、I14、I18、I21。第五層則是I21。因此，關系圖中的最高層是教學總目標I22。層次分布如表5所示。

表4 “遺傳的分子結構”中基礎目標剩余目標矩陣

表5 層級分布圖

（四）修正層級關系圖，構建教學結構模型

筆者分析表5，描繪“遺傳的分子基礎”的教學結構序列圖，如圖2。6個層級的教學內容之間的關系讓人一目了然。根據課程標準及教學目標，首先，學生需要優先掌握第一層教學目標，為高層級內容的學習打好基礎；其次，教師對同一層級的各教學目標需要按基礎的必要性先后進行教學[4]。

圖2 “遺傳的分子基礎”教材結構圖

基于“遺傳的分子基礎”的教學解釋結構模型，本專題的教學順序一目了然：對遺傳物質的早期推測、格里菲斯體內轉化實驗、艾弗里的體外轉化實驗、DNA雙螺旋結構的構建、說明基因和DNA關系的實例、三種RNA的介紹和堿基與氨基酸的對應關系→肺炎雙球菌的轉化實驗、噬菌體侵染細菌的實驗、DNA分子的結構、DNA片段中的遺傳信息、為什么RNA適作DNA的信使、蛋白質合成示意圖→DNA是主要遺傳物質[5]、對DNA分子復制的推測、DNA半保留復制的實驗證據、DNA遺傳信息如何傳給mRNA→DNA分子復制的過程、遺傳信息的轉錄、遺傳信息的翻譯→中心法則的提出和發展→基因、蛋白質與性狀的關系。第一層次是學習上層內容的基礎。教師應當把握好這些基礎內容之間直接的聯系及其與第二層級內容的聯系。比如，學生應該明確了解遺傳學發展史上科學家對于遺傳物質的推測，從中引出“肺炎雙球菌的體內、體外實驗”。學生了解DNA雙螺旋模型構建的發展史并嘗試總結DNA雙螺旋結構模型特點之后，才可學習DNA分子的結構。本專題第一層級有兩個內容（實驗內容）較難理解，其他比較基礎，教師需自行把握時間。教師在講解“為什么RNA適于作DNA的信使”時，應講解RNA的分子結構，包括RNA五碳糖和堿基與DNA的區別。這部分是第三層級“DNA如何將遺傳信息傳給mRNA”的必要基礎。這部分概念相對簡單，學生易于掌握。在第三層次里，“DNA是主要的遺傳物質”已經在第二層次中得到了充分證實，也是“DNA分子復制過程”的重要基礎內容。在對DNA分子復制的推測和DNA半保留實驗的實驗證據這兩塊內容的講解上，教師可通過實驗現象的分析，讓學生總結DNA分子復制的特點，結合前人對于DNA分子復制的推測，作為第四層級DNA分子復制過程的基礎。“DNA遺傳信息如何傳遞給mRNA”的知識講解需要教師結合動態圖解，對mRNA形成的步驟、形成的位置作詳細解釋，由此可得出第四層級“遺傳信息的轉錄”這一重要概念。在第四層次中，“遺傳信息的翻譯”是基因表達的最后一步，學生需要將“DNA分子復制過程、遺傳信息的轉錄”作為知識基礎，在習得概念前，可通過觀看蛋白質合成圖解加深對概念的理解。第五層次是“中心法則的提出和發展”。學生需要以第四層次的知識為基礎才容易理解。第六層級的內容是高度概括的，是對前面層級內容的總結。教師在講解時可通過舉例，讓學生更好地把握這部分的內容。

DNA分子的復制過程、遺傳信息的轉錄和翻譯是本專題的難點。這部分內容是動態且相互聯系的。教師使用教學基礎目標的解釋結構模型，能使教材系統化、結構化，易于突出重難點。同樣，學生可將此種模型用于課后復習，構建自身的知識體系，加強對知識的理解。

四、對ISM教材分析法的總結

首先，在實際教學中，教師需根據學生的智力水平、學習經驗及基礎，適當調整基于ISM分析法所得教學基礎目標的結構解釋模型圖，設計適合的教學順序。其次，教師應深刻分析結構教學目標解釋模型、同一層級各教學目標。必要性更強的教學目標應被學生首先習得[4]。結構解釋模型圖需要跟課程標準、學科核心素養相結合。最后，ISM分析法在教材分析中的良好應用，便于學生使用知識結構圖進行記憶、查漏，也能使教師較好地把握整個教學進度，有利于教學目標的全面落實。