基于ISM法的高中地理新教材結(jié)構(gòu)比較

王耀 譚熙 陳道華 任義

地理教材在地理課程標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，精煉概括了人類長(zhǎng)期以來總結(jié)的地理實(shí)踐知識(shí)，并按照一定的邏輯結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)給學(xué)生，是教師的教與學(xué)生的學(xué)的重要資源。教材結(jié)構(gòu)是影響教材質(zhì)量乃至教學(xué)質(zhì)量的重要因素，是學(xué)生掌握一門學(xué)科知識(shí)的關(guān)鍵所在。傳統(tǒng)的教材結(jié)構(gòu)分析主要憑借主觀經(jīng)驗(yàn)，難以準(zhǔn)確地梳理教材中各知識(shí)要素之間的關(guān)系，因此運(yùn)用科學(xué)、量化的研究方法變得至關(guān)重要。

本文以四個(gè)版本高中地理新教材中“宇宙中的地球”為例，運(yùn)用ISM分析法對(duì)教材結(jié)構(gòu)進(jìn)行量化梳理，比較不同版本新教材在知識(shí)結(jié)構(gòu)和體系安排上的差異，以期達(dá)成引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)完善的地理知識(shí)體系，幫助地理教師更好地使用新教材的目的。

一、ISM分析法

ISM分析法（解釋結(jié)構(gòu)模型）是美國(guó)Warfield教授開發(fā)的一種系統(tǒng)建模分析技術(shù)，該方法可以將系統(tǒng)中若干復(fù)雜零亂的要素整理成直觀的多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)模型 ［1］，1978年日本佐藤隆博教授證實(shí)了該方法可用于教材分析［2］。運(yùn)用ISM分析法分析教材的最大優(yōu)點(diǎn)在于，能夠有機(jī)融合主觀經(jīng)驗(yàn)與客觀方法，繪制出可視的知識(shí)要素層級(jí)有向圖，使隱藏于教材結(jié)構(gòu)體系中的復(fù)雜知識(shí)要素外顯化，增加教材分析的客觀性和有效性。ISM分析法基本操作流程（圖1）［3］。

二、高中地理新教材“宇宙中的地球”內(nèi)容的ISM分析步驟

本文以四個(gè)版本高中地理新教材地理1“宇宙中的地球”為例，說明ISM法的實(shí)際應(yīng)用，并對(duì)比四個(gè)版本新教材結(jié)構(gòu)的異同，幫助地理教師更好地理解和運(yùn)用新教材。

1.抽取關(guān)鍵知識(shí)要素

抽取地理教材中的關(guān)鍵要素需要研究者結(jié)合新課標(biāo)的相關(guān)要求以及自身主觀經(jīng)驗(yàn)對(duì)知識(shí)要素進(jìn)行界定，這一步具有一定的主觀性。其中，對(duì)關(guān)鍵知識(shí)要素做了如下界定：一是在教材中有呈現(xiàn)其概念；二是學(xué)習(xí)內(nèi)容的主要知識(shí)點(diǎn)；三是在整章中起著承上啟下的作用或?qū)儆讵?dú)立標(biāo)題［4］。根據(jù)上述界定，分別抽取人教版、魯教版、湘教版、中圖版新教材關(guān)鍵知識(shí)要素16、17、14、17個(gè)，并編碼為S1、S2……S17（表1）。

2.確定要素間的形成關(guān)系

綜合考慮教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)以及知識(shí)本身的上、下位邏輯關(guān)系等因素，從而確定已抽取要素間的形成關(guān)系。解釋結(jié)構(gòu)模型法規(guī)定：如果在掌握知識(shí)要素B之前，必須先對(duì)知識(shí)要素A展開學(xué)習(xí)，則稱要素A與B之間具有形成關(guān)系，且形成路徑由B指向A，其中稱A為先行要素，B為可達(dá)要素。

根據(jù)上述規(guī)定，分別對(duì)四個(gè)版本新教材“宇宙中的地球”一章中所抽取的關(guān)鍵知識(shí)要素進(jìn)行關(guān)系分析（表2）。

3.構(gòu)建鄰接矩陣

將上述知識(shí)要素間的形成關(guān)系，分別梳理成鄰接矩陣（表3～表6）。操作方法：橫軸和縱軸編碼分別表示先行要素與可達(dá)要素，若交點(diǎn)處的兩個(gè)知識(shí)要素之間存在關(guān)系，則標(biāo)注“1”，沒有關(guān)系則不標(biāo)注。

4.繪制要素層級(jí)分布圖

（1）生成剩余目標(biāo)矩陣

繪制要素層級(jí)分布圖前，需將要鄰接矩陣轉(zhuǎn)化為剩余目標(biāo)矩陣。操作方法：例如，觀察人教版新教材知識(shí)要素鄰接矩陣（表3），發(fā)現(xiàn)縱列S1中無“1”出現(xiàn)，表示S1無下位知識(shí)要素，所以S1應(yīng)位于層級(jí)分布圖的最底層，即為第一層目標(biāo)；然后將橫行S1中的 “1”全部改為空白，生成新的剩余目標(biāo)矩陣（表7）。

（2）繪制要素層級(jí)分布圖

重復(fù)上述的方法，可以計(jì)算得出人教版、魯教版、湘教版、中圖版新教材分別有12、13、10、11層目標(biāo)（表8），進(jìn)而繪制出四個(gè)版本新教材知識(shí)要素層級(jí)分布圖（圖2、圖3、圖4、圖5）。

三、比較結(jié)果分析

1.關(guān)鍵要素選擇的比較

由表1可知，人教版、魯教版、湘教版與中圖版教材在該部分內(nèi)容中分別呈現(xiàn)了16個(gè)、17個(gè)、14個(gè)、17個(gè)關(guān)鍵要素，總體上看，知識(shí)要素的數(shù)量差異較小。

具體來看，人教版、魯教版和中圖版教材對(duì)知識(shí)的選擇更加全面、具體，既包括“天體系統(tǒng)”“太陽輻射對(duì)地球的影響”“太陽活動(dòng)對(duì)地球的影響”“地球的演化”“地球的圈層結(jié)構(gòu)”等共有要素，還對(duì)“太陽的大氣層”“地質(zhì)年代表”等知識(shí)進(jìn)行了介紹，知識(shí)要素全面，內(nèi)容詳細(xì)具體，為地理教師使用教材提供便利。相對(duì)于上述三個(gè)版本，湘教版教材則顯得更加凝練。例如，在“太陽對(duì)地球的影響”這節(jié)內(nèi)容安排中，湘教版只涉及“太陽輻射及其對(duì)地球的影響”“太陽活動(dòng)及其對(duì)地球的影響”，主干知識(shí)更為簡(jiǎn)潔，這有利于學(xué)生理順教材脈絡(luò)，構(gòu)建知識(shí)框架體系。

2.起始與結(jié)點(diǎn)要素安排的比較

起始要素位于知識(shí)要素層級(jí)分布圖的最底層，不存在箭頭指入，只有箭頭指出，屬于最基礎(chǔ)的知識(shí)要素。分析教材結(jié)構(gòu)分布圖可知，四個(gè)版本教材的起始要素存在差異，魯教版、湘教版、中圖版教材以 “宇宙”作為鋪墊，再引出“天體”“天體系統(tǒng)”，這種由大到小的安排順序，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。而人教版新教材直接對(duì) “天體及天體系統(tǒng)”進(jìn)行解讀，由于高一學(xué)生對(duì)“天體”這一概念較為陌生，這樣安排或許會(huì)造成一定的認(rèn)知困難。

結(jié)點(diǎn)要素位于知識(shí)要素層級(jí)分布圖的最頂層，只有箭頭指入，不存在箭頭指出，屬于最高層級(jí)的知識(shí)要素。對(duì)比四個(gè)版本教材的結(jié)點(diǎn)要素發(fā)現(xiàn)，幾版教材均有“地球存在生命的條件”“太陽輻射對(duì)地球的影響”“太陽活動(dòng)對(duì)地球的影響”“地球的演化”“地球的外部圈層”等內(nèi)容，說明新教材都重視教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，這與地理新課標(biāo)的內(nèi)容要求高度契合。

3.要素間關(guān)系的比較

四個(gè)版本教材均是從單一地理現(xiàn)象出發(fā)，逐步引出復(fù)雜抽象的地理原理、規(guī)律，最后完成最高層級(jí)要素的學(xué)習(xí)。基本按照“地球的宇宙環(huán)境—太陽對(duì)地球的影響—地球的演化過程和圈層結(jié)構(gòu)”這一結(jié)構(gòu)展開，這種由遠(yuǎn)及近、由淺入深的展開方式，與高一學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)一致。但在部分知識(shí)要素的呈現(xiàn)順序上，四個(gè)版本教材略有不同。例如，人教版、湘教版、中圖版教材先介紹 “太陽活動(dòng)及其對(duì)地球的影響”，再引出“地球存在生命的條件”；而在魯教版教材中二者的呈現(xiàn)方式卻相反。

四、教學(xué)建議

運(yùn)用ISM分析法對(duì)四個(gè)版本高中地理新教材進(jìn)行比較分析，不單是為了厘清各版本關(guān)鍵知識(shí)要素間的層級(jí)關(guān)系，更是為了幫助地理教師在實(shí)際教學(xué)過程中對(duì)教材進(jìn)行合理地二次開發(fā)，使之更好地貼合課堂需要，從而促進(jìn)學(xué)生構(gòu)建清晰完善的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

1.重視教材結(jié)構(gòu)，促進(jìn)學(xué)生理解

認(rèn)知主義的代表布魯納認(rèn)為，學(xué)習(xí)一門學(xué)科最重要的是要掌握該學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)［5］。地理學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)就是地理基本概念及其概念間的聯(lián)系。ISM法最大優(yōu)點(diǎn)就是可以使若干破碎、零亂的知識(shí)要素間產(chǎn)生有意義的聯(lián)系，整合成良好的知識(shí)結(jié)構(gòu)，這有利于學(xué)生理解以及觸類旁通。

2.綜合其他版本教材，取長(zhǎng)補(bǔ)短

地理教材是根據(jù)地理課程標(biāo)準(zhǔn)編寫的，系統(tǒng)反映學(xué)科內(nèi)容的教學(xué)用書，是教師進(jìn)行地理教學(xué)、學(xué)生進(jìn)行地理學(xué)習(xí)的重要資源。但由于不同版本教材在編寫理念、要素選取、呈現(xiàn)順序等方面存在差異。因此，建議一線地理教師在進(jìn)行教學(xué)之前，運(yùn)用ISM分析法對(duì)四個(gè)版本新教材進(jìn)行比較分析，綜合考慮各版本的利弊，整合出最適合學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)路徑。

3.整合教學(xué)資源，創(chuàng)造性地使用教材

地理教材是承載地理知識(shí)的重要載體，但不是唯一媒體。教材對(duì)于教學(xué)者來說，既是權(quán)威的，也是可超越的。傳統(tǒng)的教學(xué)理念使得地理教師成為教材的“復(fù)制者”，教師只關(guān)注學(xué)生對(duì)書本知識(shí)的掌握，而忽視了學(xué)生的全面發(fā)展。新課程改革要求教師更新教學(xué)理念，成為教材的“創(chuàng)造者”，這要根據(jù)實(shí)際的教學(xué)情況，對(duì)教材進(jìn)行創(chuàng)造性的使用，從而達(dá)到最佳的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

［1］ LI GJ，HUANG DH，SUN CS，et al. Developing interpretive structural modeling based on factor analysis for the water-energyfood nexus conundrum［J］. Science of the Total Environment，2018，651：309-322.

［2］ 佐藤隆博.ISM構(gòu)造學(xué)習(xí)法入門［M］.東京：明知圖書，1996.

［3］ 翁錦娜.基于解釋結(jié)構(gòu)模型的高中地理教材比較分析——以人教版與中圖版必修2“城市內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)”為例［J］.地理教學(xué)，2018（12）：8-12.

［4］ 張群喜，張松.基于ISM法的中英高中生物學(xué)教材結(jié)構(gòu)的分析與比較——以“變異與育種”內(nèi)容為例［J］.生物學(xué)教學(xué)，2020，45（1）：9-13.

［5］ 汪彩鳳，汪火應(yīng)，汪勝亮等.對(duì)布魯納“結(jié)構(gòu)主義”教育思想的認(rèn)識(shí)與思考［J］.成都大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版），2008，22（8）：16-17.

通信作者：陳道華

*資助項(xiàng)目：重慶市教育科學(xué)規(guī)劃課題“基于教學(xué)行為分析的課堂教學(xué)優(yōu)化研究”（K22YB140032）。