初中地理教材知识要素的ISM分析

秦超

美国著名教育心理学家布鲁纳在《教育过程》一书中提到，“学科教学的出发点必须是帮学生建立学科结构体系，即明确事物之间的关系性”[1]。地理学科属于自然科学，逻辑体系比较严谨。教学应该帮助学生建立知识体系，形成学科思维，《义务教育地理课程标准(2011年版)》明确提出，“使地理教科书能够帮助学生树立内容结构体系意识”[2]。因而，对教材资源进行有效整合，增强教材分析能力是地理教师必须具备的基本技能之一。地理教师在正式授课前，必须要在把握课标的前提下，对教材知识结构体系进行解读，理清教学目标间的相互关系，进而达到地理学科的科学性要求。目前部分教师的教学现状是：不进行系统性的教材分析，没有科学的理论支撑；对教材的内容体系不做解读，而是照搬教参资源或课外素材，缺少对知识间逻辑关联的分析；没有对教材进行全方位的思考使得备课形式单一，教学设计无创新可言，教学主线不明了；教学目标间的内在关联没有得到重视，导致教学实效性不强。

理解教材知识体系，明确教学目标间的相互关系，才能有效整合教材，也是提升教学效果的基础。将教材目标用系统结构图的形式表现出来，有利于理解教学目标，进而准确制定教学计划，突破教学重难点，提升教学水平。下面以人教版初中地理“地球的运动”为例，在ISM的视角下对教材进行解读，理清知识层次关联，并在此基础上重构教学次序，尝试在教材分析上进行量化研究，以期为教师全面把握教材知识并进行分析提供参考。

一、ISM分析法简介

1.模型解释

ISM分析法，即解释结构模型法(Interpretive Structural Modeling Method)的简写形式，最初由美国J.N.沃菲尔德教授于1973年提出。日本的佐藤隆博通过ISM分析教材[3]取得了不错的效果。我国也有一部分学者用ISM系统分析教材。赵丽娜等人借助ISM，以离子反应为例分析高中阶段化学教材[4]，王晨璐将ISM用于研究大学跨学科交叉专业课程体系结构[5]，庞绪等通过ISM分析不同版本地理教材在知识要素上的差异[6]，但在分析时涉及诸多内容，且多以高中地理教材分析为主[7]，对于初中地理教材分析几乎没有涉及，还需要更深入地研究。

2.模型特点

解释结构模型在教材方面的应用，是一个由整体到局部的过程，通过分析子要素之间的相互关系，借助矩阵知识进行计算，并在分析探究的基础上，重构教学次序。此模型的最大优点是将地理教育者对教学的个人理解考虑进来，并且实现教材知识的可视化，有利于更好地把握课程标准，实施精准教学。

二、ISM视角下的地理教材分析步骤及意义

1.分析步骤

(1)分析教学内容，抽取子目标。

(2)明确子目标关联性，构建邻接矩阵。

(3)获取剩余矩阵，编制知识结构体系图。

(4)重构教学次序(如图1所示)。

图1 ISM法具体分析步骤

2.意义

要想较为全面地掌握地理知识，形成通过地理知识分析事物的能力，必须对教材加以分析，建立逻辑体系。

当前对地理学科教材分析的方法不一。有的学者以研究综述的形式整理出地理教材分析的方法[8]，有的学者对地理教材的编排体例进行研究[9]。方法多样。但以计算的形式研究教材，深入探讨知识要素间的关联并进行有序化整理的研究相对较少。

解释结构模型(ISM)就是通过计算形式分析教材的一种模型，它对于地理教育工作者全面分析教材，完善个人教学具有重要意义，也进一步保证了地理教学的科学性和规范性。

三、借助ISM分析法研究“地球的运动”教学

选取人教版初中地理教材七年级上册第一章“地球的运动”作为研究对象，运用ISM对这一章此部分内容进行分析，以可视化的形式呈现教材知识之间的关联。

1.分析教学内容，抽取子目标

ISM分析的第一步即是对教学目标进行整理，此步骤涉及个人教学经验，需要学科内同事相互研讨，或是征求专家学者的意见，并严格按照课程标准的要求进行操作，以保证研究结果的科学性。笔者根据《义务教育地理课程标准(2011年版)》的要求，对教学目标加以整理，抽取得到子目标 M1、M2……M12，详见表1。

2.明确子目标关联性，构建邻接矩阵

本步骤的目的是明确各知识要素间的关联。若是要达到J目标的要求，必须建立在达成H目标的基础上，则H和J相互关联，且H为J的低一级目标(见图2)。

表1第一章“地球的运动”教学目标整理

M1能识别地图上的方向M2能说出经线、纬线的特点M3能区分经度、纬度,并掌握经度、纬度的变化规律M4了解地球自转的概念、方向和周期M5了解地球公转的概念、方向和周期M6理解“二分二至日地球公转示意图”M7能用事实说明地球自转产生的地理现象———昼夜更替M8理解地球自转所产生的时间差异M9理解地球公转引起太阳直射角度的改变M10知道地球公转引起昼夜长短的变化M11理解地球公转所产生的四季变化现象M12能说出地球五带的形成原因、五带的划分界线及特点

图2 教学子目标关联性示意

(1)依据上一步中对教学子目标间关联度的定义，详细分析表1教学目标间的逻辑关系，得出图3所示内容，据此可以清晰地展示出子目标的关联性。

图3 教学子目标关系图

(2)图3已经将各个教学子目标的关联性表示出来，需要根据逻辑关系建立邻接矩阵。具体方法是：将矩阵的行定义为高一级目标，列定义为低一级目标；两者具备直接关联的属性就在相应的位置标记“1”，没有直接关联性不予标记，设置为空。结果如下页表2所示。

3.获取剩余矩阵，编制知识结构体系图

观察表2，发现矩阵中第1列中全部为空，即代表教学子目标 M1不存在它的直接低一级子目标，因此定为目标的第一层。接着将 M1所在横轴中“1”悉数置为空，得出剩余矩阵，详见表3。

详细分析表3所示的剩余矩阵，参照上述计算方法，进一步得到第2层的教学子目标M2、M3、M5。依次类推，直至矩阵全部置为空，最终得到如图4所示的层级图。

表2邻接矩阵

M1M2M3M4M5M6M7M8M9M10M11M12M11111M211111M311111M4111M51111M61111M711M81M911M1011M11M12

表3剩余目标矩阵

M1M2M3M4M5M6M7M8M9M10M11M12M1M211111M311111M4111M51111M61111M711M81M911M1011M11M12

图4 教学子目标层级图

为了进一步反映不同地理教学子目标间的层级关系，凸显ISM的可视化优势，笔者根据图4相关内容建立知识系统结构模型图[10]，详见图5。

4.重构教学次序

图5已经将教学子目标的关系清楚地呈现出来，为了让ISM对教学起到有效的指导作用，笔者根据研究的需要，对图5所示的子目标加以整理，重构教学次序(见图6)。教学次序重构的基本原则是低一级目标的定位要位于高一级目标之前。

图5“地球的运动”知识系统结构模型

图6“地球的运动”教学次序

四、结论

通过本文的研究得出，经解释结构模型得出的教学次序和教材实际安排具有一致性，表明ISM可以为地理教材的分析提供借鉴，可以帮助地理教师深度把握教材，明确知识要素间逻辑关联性。此研究方法通过计算得到初中地理教材知识要素间关系，为教师可视化操作提供了思路，也为地理教师进一步完善学习目标的设计、教学活动的构思、教案设计等提供了一定参考。

然而，此方法中利用相关经验或教学参考获取教学子目标为基础性操作，其抽取的准确性对研究结果至关重要，笔者建议在进行该步操作时必须深度研究课程标准，借鉴优质学术论文以保证研究结果的科学性，进而体现地理学科的逻辑严密性。另外，当教学要素数量过多时，工作量的加大容易导致数据出错，为保证计算结果的准确度，建议使用SPSS、SAS、MATLAB等专业数据处理软件进行操作以实现计算结果的最优化。