解释结构模型（ISM法）在高中生物单元教材分析中的应用——以“遗传信息的传递和表达”为例

于佳萍 （上海师范大学附属罗店中学 上海 201908）

教材作为课程思想和内容的重要载体，是学生学习、教师教学的重要资源。开展科学合理的教材分析，理清教材内部各要素间的逻辑架构，是提升教学有效性的重要前提。目前的教材分析存在两个问题：①有经验的教师侧重个人主观经验，容易造成分析过于局限；②新入职教师过于依赖参考书，忽视了教材的横向联系。解释结构模型（ISM法）已被证实可应用于教材分析和教学设计中，降低教材分析的主观性，提升其准确性和科学性。

1 ISM法原理及分析流程

解释结构模型（Interpretative Structual Modeling Method）简称ISM法，起源于经济领域的问题分析方式，其特点是可将系统内复杂的各要素间的模糊关系可视化、网络化、结构化，最终形成一个多级递阶的结构模型。

运用ISM法分析高中生物教材离不开4个步骤：①分析教材，提取单元或节中的基础知识要素，确立单元或节的教学目标；②整理各目标间的逻辑递进关系，列出直接目标矩阵；③借助目标矩阵，形成可视化的层级目标关系图；④修订层级关系图，完善教学结构模型，具体流程图如图1所示。

图1 ISM法分析步骤

2 基于ISM法的单元教材分析实例

目前，ISM法在地理、物理、数学、信息技术等学科的教材分析中都有应用。选取沪教版高中生物第二册第六单元“遗传信息的传递和表达”为分析对象，试图通过ISM法探究本单元的知识要素设置与教材的结构特点，希望对单元教学目标层级安排的合理性提供证据支持。

2.1 提取单元知识要素，确立单元教学目标

知识要素是组成教材的基本单位，要素的确立是ISM法分析的基础。为避免要素确立的主观性，《上海市中学生命科学课程标准》和《上海市高中生命科学学科教学基本要求》作为教材编制、课堂教学、考试评价的依据，为要素的确立提供了依据。此外，也可参考学科专家的建议、学生的学情以及和同行商讨做出判断。以此为基础本单元中共确立12个教学目标，具体见表1所示。

表1“遗传信息传递和表达”单元目标

图2 目标相关关系图

2.2 整理目标间关系，列出目标矩阵

ISM分析法认为，若学生在完成某个目标Sm的学习前需要先实现目标Sn的学习，那么目标Sn可视为目标Sm实现的基础，相关关系如图2所示。对提取出的12个目标进行关系分析，可明确它们的相互联系，并以表2的形式直观呈现，再将表2的相关关系结果转化为表3中的直接目标矩阵，具体方法是：将教学目标要素设置于横轴，必要的基础目标设置于纵轴，若二者存在相关关系则标记为“1”，无相关关系不标记即为空白。如表2中S1没有必要基础目标，则对应每行都不作标记留白。S2的必要基础目标是S3、S5，则在S2列S3行的交点处，S2列S5行的交点处标记各标记“1”。相同原理逐一标注。

表2 教学目标间的相关关系

表3 直接目标矩阵

2.3 借助目标矩阵，形成单元目标关系图

从表3直接目标矩阵可见，S1、S3没有必要基础目标，可将其抽提出来作为相关关系中的最底层（第一层）目标。然后把S1、S3所在的横行对应的“1”全部置换为空白，得到表4剩余目标矩阵，进一步提取出S4、S5、S7为相关关系的第二层目标。以此类推，至整个矩阵均为空白结束，最终得到“遗传信息的传递和表达”单元中7个层级的目标分布表，详见表5。

表4 剩余目标矩阵

表5“遗传信息的传递和表达”单元层级目标分布

2.4 关系图修订，构建教学目标结构模型

在目标关系分析的基础上，形成“遗传信息的传递和表达”单元的教学目标结构模型（图2），直观地呈现本单元各目标间的层级关系。教学序列的安排可遵从一定原则：按目标层次由低到高开展教学；同一层次中有多个教学目标，先安排直接低级目标少的目标；同一层次中，直接低级目标相同，可结合具体情况做调整。从层级关系看，“说明DNA是遗传物质的证据”和“概述DNA分子的组成、结构、配对原则”是单元学习的基础，“认识遗传物质和遗传信息的传递在生命活动中的重要意义”是单元学习的终极目标。

3 结语

教材分析方式是多样化的，基于ISM法以数据和图表形式呈现教学目标的层级结构，为高中生物教材的量化分析和可视化分析提供证据支持，分析可见解释结构模型所得的目标层级与教材的内容顺序安排基本一致。此方法得出的结构层次仅作为教学参考，教师可根据具体情况做出相应调整。此外，单元教材分析中会遇到目标要素过多，数据处理工作量过大的困扰，相应计算机辅助工具MatLab的应用有助于提高分析效率。

图2“遗传信息的传递和表达”单元的教学目标结构模型