基于ISM法的高中地理新教材结构比较

王耀 谭熙 陈道华 任义

地理教材在地理课程标准的指导下，精炼概括了人类长期以来总结的地理实践知识，并按照一定的逻辑结构呈现给学生，是教师的教与学生的学的重要资源。教材结构是影响教材质量乃至教学质量的重要因素，是学生掌握一门学科知识的关键所在。传统的教材结构分析主要凭借主观经验，难以准确地梳理教材中各知识要素之间的关系，因此运用科学、量化的研究方法变得至关重要。

本文以四个版本高中地理新教材中“宇宙中的地球”为例，运用ISM分析法对教材结构进行量化梳理，比较不同版本新教材在知识结构和体系安排上的差异，以期达成引导学生建构完善的地理知识体系，帮助地理教师更好地使用新教材的目的。

一、ISM分析法

ISM分析法（解釋结构模型）是美国Warfield教授开发的一种系统建模分析技术，该方法可以将系统中若干复杂零乱的要素整理成直观的多级递阶结构模型 ［1］，1978年日本佐藤隆博教授证实了该方法可用于教材分析［2］。运用ISM分析法分析教材的最大优点在于，能够有机融合主观经验与客观方法，绘制出可视的知识要素层级有向图，使隐藏于教材结构体系中的复杂知识要素外显化，增加教材分析的客观性和有效性。ISM分析法基本操作流程（图1）［3］。

二、高中地理新教材“宇宙中的地球”内容的ISM分析步骤

本文以四个版本高中地理新教材地理1“宇宙中的地球”为例，说明ISM法的实际应用，并对比四个版本新教材结构的异同，帮助地理教师更好地理解和运用新教材。

1.抽取关键知识要素

抽取地理教材中的关键要素需要研究者结合新课标的相关要求以及自身主观经验对知识要素进行界定，这一步具有一定的主观性。其中，对关键知识要素做了如下界定：一是在教材中有呈现其概念；二是学习内容的主要知识点；三是在整章中起着承上启下的作用或属于独立标题［4］。根据上述界定，分别抽取人教版、鲁教版、湘教版、中图版新教材关键知识要素16、17、14、17个，并编码为S1、S2……S17（表1）。

2.确定要素间的形成关系

综合考虑教学目标、学生认知特点以及知识本身的上、下位逻辑关系等因素，从而确定已抽取要素间的形成关系。解释结构模型法规定：如果在掌握知识要素B之前，必须先对知识要素A展开学习，则称要素A与B之间具有形成关系，且形成路径由B指向A，其中称A为先行要素，B为可达要素。

根据上述规定，分别对四个版本新教材“宇宙中的地球”一章中所抽取的关键知识要素进行关系分析（表2）。

3.构建邻接矩阵

将上述知识要素间的形成关系，分别梳理成邻接矩阵（表3～表6）。操作方法：横轴和纵轴编码分别表示先行要素与可达要素，若交点处的两个知识要素之间存在关系，则标注“1”，没有关系则不标注。

4.绘制要素层级分布图

（1）生成剩余目标矩阵

绘制要素层级分布图前，需将要邻接矩阵转化为剩余目标矩阵。操作方法：例如，观察人教版新教材知识要素邻接矩阵（表3），发现纵列S1中无“1”出现，表示S1无下位知识要素，所以S1应位于层级分布图的最底层，即为第一层目标；然后将横行S1中的 “1”全部改为空白，生成新的剩余目标矩阵（表7）。

（2）绘制要素层级分布图

重复上述的方法，可以计算得出人教版、鲁教版、湘教版、中图版新教材分别有12、13、10、11层目标（表8），进而绘制出四个版本新教材知识要素层级分布图（图2、图3、图4、图5）。

三、比较结果分析

1.关键要素选择的比较

由表1可知，人教版、鲁教版、湘教版与中图版教材在该部分内容中分别呈现了16个、17个、14个、17个关键要素，总体上看，知识要素的数量差异较小。

具体来看，人教版、鲁教版和中图版教材对知识的选择更加全面、具体，既包括“天体系统”“太阳辐射对地球的影响”“太阳活动对地球的影响”“地球的演化”“地球的圈层结构”等共有要素，还对“太阳的大气层”“地质年代表”等知识进行了介绍，知识要素全面，内容详细具体，为地理教师使用教材提供便利。相对于上述三个版本，湘教版教材则显得更加凝练。例如，在“太阳对地球的影响”这节内容安排中，湘教版只涉及“太阳辐射及其对地球的影响”“太阳活动及其对地球的影响”，主干知识更为简洁，这有利于学生理顺教材脉络，构建知识框架体系。

2.起始与结点要素安排的比较

起始要素位于知识要素层级分布图的最底层，不存在箭头指入，只有箭头指出，属于最基础的知识要素。分析教材结构分布图可知，四个版本教材的起始要素存在差异，鲁教版、湘教版、中图版教材以 “宇宙”作为铺垫，再引出“天体”“天体系统”，这种由大到小的安排顺序，符合学生的认知规律。而人教版新教材直接对 “天体及天体系统”进行解读，由于高一学生对“天体”这一概念较为陌生，这样安排或许会造成一定的认知困难。

结点要素位于知识要素层级分布图的最顶层，只有箭头指入，不存在箭头指出，属于最高层级的知识要素。对比四个版本教材的结点要素发现，几版教材均有“地球存在生命的条件”“太阳辐射对地球的影响”“太阳活动对地球的影响”“地球的演化”“地球的外部圈层”等内容，说明新教材都重视教学重点和难点，这与地理新课标的内容要求高度契合。

3.要素间关系的比较

四个版本教材均是从单一地理现象出发，逐步引出复杂抽象的地理原理、规律，最后完成最高层级要素的学习。基本按照“地球的宇宙环境—太阳对地球的影响—地球的演化过程和圈层结构”这一结构展开，这种由远及近、由浅入深的展开方式，与高一学生的认知特点一致。但在部分知识要素的呈现顺序上，四个版本教材略有不同。例如，人教版、湘教版、中图版教材先介绍 “太阳活动及其对地球的影响”，再引出“地球存在生命的条件”；而在鲁教版教材中二者的呈现方式却相反。

四、教学建议

运用ISM分析法对四个版本高中地理新教材进行比较分析，不单是为了厘清各版本关键知识要素间的层级关系，更是为了帮助地理教师在实际教学过程中对教材进行合理地二次开发，使之更好地贴合课堂需要，从而促进学生构建清晰完善的认知结构。

1.重视教材结构，促进学生理解

认知主义的代表布鲁纳认为，学习一门学科最重要的是要掌握该学科的基本结构［5］。地理学科的基本结构就是地理基本概念及其概念间的联系。ISM法最大优点就是可以使若干破碎、零乱的知识要素间产生有意义的联系，整合成良好的知识结构，这有利于学生理解以及触类旁通。

2.综合其他版本教材，取长补短

地理教材是根据地理课程标准编写的，系统反映学科内容的教学用书，是教师进行地理教学、学生进行地理学习的重要资源。但由于不同版本教材在编写理念、要素选取、呈现顺序等方面存在差异。因此，建议一线地理教师在进行教学之前，运用ISM分析法对四个版本新教材进行比较分析，综合考虑各版本的利弊，整合出最适合学生学习的教学路径。

3.整合教学资源，创造性地使用教材

地理教材是承载地理知识的重要载体，但不是唯一媒体。教材对于教学者来说，既是权威的，也是可超越的。传统的教学理念使得地理教师成为教材的“复制者”，教师只关注学生对书本知識的掌握，而忽视了学生的全面发展。新课程改革要求教师更新教学理念，成为教材的“创造者”，这要根据实际的教学情况，对教材进行创造性的使用，从而达到最佳的教学效果。

参考文献：

［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构造学习法入门［M］.东京：明知图书，1996.

［3］ 翁锦娜.基于解释结构模型的高中地理教材比较分析——以人教版与中图版必修2“城市内部空间结构”为例［J］.地理教学，2018（12）：8-12.

［4］ 张群喜，张松.基于ISM法的中英高中生物学教材结构的分析与比较——以“变异与育种”内容为例［J］.生物学教学，2020，45（1）：9-13.

［5］ 汪彩凤，汪火应，汪胜亮等.对布鲁纳“结构主义”教育思想的认识与思考［J］.成都大学学报（教育科学版），2008，22（8）：16-17.

通信作者：陈道华

*资助项目：重庆市教育科学规划课题“基于教学行为分析的课堂教学优化研究”（K22YB140032）。