基于ISM法的高中地理新教材結構比較

王耀 譚熙 陳道華 任義

地理教材在地理課程標準的指導下，精煉概括了人類長期以來總結的地理實踐知識，并按照一定的邏輯結構呈現給學生，是教師的教與學生的學的重要資源。教材結構是影響教材質量乃至教學質量的重要因素，是學生掌握一門學科知識的關鍵所在。傳統的教材結構分析主要憑借主觀經驗，難以準確地梳理教材中各知識要素之間的關系，因此運用科學、量化的研究方法變得至關重要。

本文以四個版本高中地理新教材中“宇宙中的地球”為例，運用ISM分析法對教材結構進行量化梳理，比較不同版本新教材在知識結構和體系安排上的差異，以期達成引導學生建構完善的地理知識體系，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（解釋結構模型）是美國Warfield教授開發的一種系統建模分析技術，該方法可以將系統中若干復雜零亂的要素整理成直觀的多級遞階結構模型 ［1］，1978年日本佐藤隆博教授證實了該方法可用于教材分析［2］。運用ISM分析法分析教材的最大優點在于，能夠有機融合主觀經驗與客觀方法，繪制出可視的知識要素層級有向圖，使隱藏于教材結構體系中的復雜知識要素外顯化，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”內容的ISM分析步驟

本文以四個版本高中地理新教材地理1“宇宙中的地球”為例，說明ISM法的實際應用，并對比四個版本新教材結構的異同，幫助地理教師更好地理解和運用新教材。

1.抽取關鍵知識要素

抽取地理教材中的關鍵要素需要研究者結合新課標的相關要求以及自身主觀經驗對知識要素進行界定，這一步具有一定的主觀性。其中，對關鍵知識要素做了如下界定：一是在教材中有呈現其概念；二是學習內容的主要知識點；三是在整章中起著承上啟下的作用或屬于獨立標題［4］。根據上述界定，分別抽取人教版、魯教版、湘教版、中圖版新教材關鍵知識要素16、17、14、17個，并編碼為S1、S2……S17（表1）。

2.確定要素間的形成關系

綜合考慮教學目標、學生認知特點以及知識本身的上、下位邏輯關系等因素，從而確定已抽取要素間的形成關系。解釋結構模型法規定：如果在掌握知識要素B之前，必須先對知識要素A展開學習，則稱要素A與B之間具有形成關系，且形成路徑由B指向A，其中稱A為先行要素，B為可達要素。

根據上述規定，分別對四個版本新教材“宇宙中的地球”一章中所抽取的關鍵知識要素進行關系分析（表2）。

3.構建鄰接矩陣

將上述知識要素間的形成關系，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要素，若交點處的兩個知識要素之間存在關系，則標注“1”，沒有關系則不標注。

4.繪制要素層級分布圖

（1）生成剩余目標矩陣

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

（2）繪制要素層級分布圖

重復上述的方法，可以計算得出人教版、魯教版、湘教版、中圖版新教材分別有12、13、10、11層目標（表8），進而繪制出四個版本新教材知識要素層級分布圖（圖2、圖3、圖4、圖5）。

三、比較結果分析

1.關鍵要素選擇的比較

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容中分別呈現了16個、17個、14個、17個關鍵要素，總體上看，知識要素的數量差異較小。

具體來看，人教版、魯教版和中圖版教材對知識的選擇更加全面、具體，既包括“天體系統”“太陽輻射對地球的影響”“太陽活動對地球的影響”“地球的演化”“地球的圈層結構”等共有要素，還對“太陽的大氣層”“地質年代表”等知識進行了介紹，知識要素全面，內容詳細具體，為地理教師使用教材提供便利。相對于上述三個版本，湘教版教材則顯得更加凝練。例如，在“太陽對地球的影響”這節內容安排中，湘教版只涉及“太陽輻射及其對地球的影響”“太陽活動及其對地球的影響”，主干知識更為簡潔，這有利于學生理順教材脈絡，構建知識框架體系。

2.起始與結點要素安排的比較

起始要素位于知識要素層級分布圖的最底層，不存在箭頭指入，只有箭頭指出，屬于最基礎的知識要素。分析教材結構分布圖可知，四個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”，這種由大到小的安排順序，符合學生的認知規律。而人教版新教材直接對 “天體及天體系統”進行解讀，由于高一學生對“天體”這一概念較為陌生，這樣安排或許會造成一定的認知困難。

結點要素位于知識要素層級分布圖的最頂層，只有箭頭指入，不存在箭頭指出，屬于最高層級的知識要素。對比四個版本教材的結點要素發現，幾版教材均有“地球存在生命的條件”“太陽輻射對地球的影響”“太陽活動對地球的影響”“地球的演化”“地球的外部圈層”等內容，說明新教材都重視教學重點和難點，這與地理新課標的內容要求高度契合。

3.要素間關系的比較

四個版本教材均是從單一地理現象出發，逐步引出復雜抽象的地理原理、規律，最后完成最高層級要素的學習。基本按照“地球的宇宙環境—太陽對地球的影響—地球的演化過程和圈層結構”這一結構展開，這種由遠及近、由淺入深的展開方式，與高一學生的認知特點一致。但在部分知識要素的呈現順序上，四個版本教材略有不同。例如，人教版、湘教版、中圖版教材先介紹 “太陽活動及其對地球的影響”，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方式卻相反。

四、教學建議

運用ISM分析法對四個版本高中地理新教材進行比較分析，不單是為了厘清各版本關鍵知識要素間的層級關系，更是為了幫助地理教師在實際教學過程中對教材進行合理地二次開發，使之更好地貼合課堂需要，從而促進學生構建清晰完善的認知結構。

1.重視教材結構，促進學生理解

認知主義的代表布魯納認為，學習一門學科最重要的是要掌握該學科的基本結構［5］。地理學科的基本結構就是地理基本概念及其概念間的聯系。ISM法最大優點就是可以使若干破碎、零亂的知識要素間產生有意義的聯系，整合成良好的知識結構，這有利于學生理解以及觸類旁通。

2.綜合其他版本教材，取長補短

地理教材是根據地理課程標準編寫的，系統反映學科內容的教學用書，是教師進行地理教學、學生進行地理學習的重要資源。但由于不同版本教材在編寫理念、要素選取、呈現順序等方面存在差異。因此，建議一線地理教師在進行教學之前，運用ISM分析法對四個版本新教材進行比較分析，綜合考慮各版本的利弊，整合出最適合學生學習的教學路徑。

3.整合教學資源，創造性地使用教材

地理教材是承載地理知識的重要載體，但不是唯一媒體。教材對于教學者來說，既是權威的，也是可超越的。傳統的教學理念使得地理教師成為教材的“復制者”，教師只關注學生對書本知識的掌握，而忽視了學生的全面發展。新課程改革要求教師更新教學理念，成為教材的“創造者”，這要根據實際的教學情況，對教材進行創造性的使用，從而達到最佳的教學效果。

參考文獻：

［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構造學習法入門［M］.東京：明知圖書，1996.

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

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

［5］ 汪彩鳳，汪火應，汪勝亮等.對布魯納“結構主義”教育思想的認識與思考［J］.成都大學學報（教育科學版），2008，22（8）：16-17.

通信作者：陳道華

*資助項目：重慶市教育科學規劃課題“基于教學行為分析的課堂教學優化研究”（K22YB140032）。