基于ISM法的高中地理教材知识结构比较

［摘 要］文章运用ISM法，对人教版高中地理教材中的“土壤”与湘教版中的“土壤的形成”这两节内容进行对比分析，先通过提取核心知识要素、生成关系邻接矩阵、建立层级系统结构三大步骤生成两个版本教材中关于土壤的知识结构，再从核心要素、起点要素、结点要素以及要素联系四个方面对其进行对比分析，从而得出结论：人教版教材侧重知识内容的宽度，全面综合地介绍了土壤的相关知识；湘教版教材则强调知识内容的深度，关注土壤形成的过程与问题。

［关键词］ISM法；教材知识结构；对比分析；土壤

［中图分类号］" " G633.55" " " " " " " " ［文献标识码］" " A" " " " " " " " ［文章编号］" " 1674-6058（2024）31-0075-04

《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课标》）具有一定的规范性与指导性，基于《课标》编写的高中地理教材主要有人教版、湘教版、中图版、鲁教版、沪教版等。不同版本的教材由于编写思路不同，在知识结构、图像活动、呈现形式等方面有较大的差异。本文运用ISM法，分别构建人教版高中地理必修第一册中“土壤”和湘教版高中地理必修第一册中“土壤的形成”这两节内容的教材知识结构，并进行对比分析，以期为教师“用教材教”而非“教教材”提供新思路。

一、ISM法简述

ISM，即Interpretative Structural Modeling，又译为“解释结构模型”。ISM分析法是用于分析和揭示复杂关系结构的有效方法，它可将系统中各要素之间复杂、零乱的关系分解成清晰的多级递阶的结构形式[1]。将ISM法用于教材分析的优势在于其具备一定的灵活性、直观性与系统性。ISM法用于教材知识结构分析大致可分为三步。第一步，提取核心知识要素，即根据《课标》、教材内容来选取核心知识点，科学合理地选取核心知识要素有利于后续分析顺利进行。第二步，生成关系邻接矩阵，即梳理各个核心知识要素之间是否存在直接关系，并据此生成邻接矩阵。第三步，建立层级系统结构，即利用邻接矩阵将核心知识要素进行分级，最后根据层级关系生成教材知识结构图。为了提高ISM分析结果的准确性，在进行分析前还应解读《课标》，结合《课标》通读教材。完成不同版本教材知识结构的ISM分析后，可从核心要素、起点要素、结点要素、要素联系等方面进行对比分析。

二、基于ISM法的人教版与湘教版中有关土壤内容的教材知识结构生成过程

《课标》对“土壤”内容的要求为：通过野外观察或运用土壤标本，说明土壤的主要形成因素[2]。从行为条件“通过野外观察或运用土壤标本”来看，《课标》强调了地理实践力的培养；从行为动词“说明”来看，通过本节课的学习，学生的认知水平应达“理解”这一层次；核心学习内容为“土壤的主要形成因素”，而土壤的形成是某一区域多要素综合作用的结果，这要求学生具备一定的综合思维与区域认知能力。本文基于对《课标》的解读，对人教版与湘教版高中地理教材进行阅读梳理，并运用ISM法生成教材知识结构，具体过程如下。

（一）提取核心知识要素

结合已有研究，笔者认为核心知识要素应至少满足以下依据中的两条：1.在《课标》中明确指出的学习内容，如“说明土壤的主要形成因素”中的“成土因素”；2.教材中的标题、子标题；3.教材明确指出的地理概念或以文字加粗形式呈现的知识点；4.教材活动系统中与课文知识点紧密相关且占据一定篇幅的知识点；5.在教材中起到承上启下作用的其他知识点。基于此，按照土壤内容在教材中出现的先后顺序，提取人教版与湘教版关于土壤内容的核心知识要素，见表1。

（二）生成关系邻接矩阵

提取核心知识要素后，应判断各核心知识要素之间是否存在直接关系，从而生成邻接矩阵。判断各核心知识要素间是否存在直接关系的方法：根据教材逻辑，如果学习要素X必须先学习要素Y，则称要素Y为先行要素，称要素X为可达要素，二者之间存在直接关系。例如，在学习土壤剖面时，人教版教材指出淀积层“质地黏重、紧实，呈棕色或红棕色”，即判断土壤剖面的分层需要根据不同土层的颜色和质地。在人教版教材中，S2（土壤颜色）、S3（土壤质地）和S4（土壤剖面构造）三者之间的关系为：S2、S3是先行要素，S4是可达要素，S2、S3分别与S4存在直接关系。照此方法可得出两个版本教材关于土壤内容的核心知识要素的直接关系，见表2。

基于两个版本教材关于土壤内容的核心知识要素的直接关系表，可生成邻接矩阵。具体方法为：横轴各要素为可达要素X，纵轴各要素为先行要素Y，若可达要素Xn的先行要素为Y1，Y2，…，Yn，则在（Xn，Y1），（Xn，Y2），…，（Xn，Yn）处标记1，表示二者存在直接关系；无直接关系的要素，对应位置标记0，由此得到邻接矩阵。人教版关于土壤内容的核心知识要素邻接矩阵见表3。在人教版教材中，S1（土壤概念）没有先行要素，故S1这一列均标记0；S2（土壤颜色）的先行要素为S1（土壤概念）、S5（观察土壤），则（S2，S1）、（S2，S5）标记1，S2这一列其余位置均标记0；其他位置标记以此类推。湘教版教材关于土壤内容的核心知识要素邻接矩阵同理。

（三）建立层级系统结构

根据生成的邻接矩阵，可逐步将教材各核心知识要素划分为不同的层级。首先，若邻接矩阵中可达要素Xn对应的纵轴标记均为0，说明可达要素Xn不需要任何先行要素，则其应为知识结构的第一层级，如表3中的S1应为第一层级。其次，已知要素Xn可达，则说明当其作为先行要素Yn时，可以支撑对应可达要素的实现，故可将Yn对应的横轴消除，即均标记为0。例如，S5、S6、S13的先行要素只有S1，当要素S1满足时，S5、S6、S13可达，这一变化在矩阵中表示为：将S1对应横轴的所有1标记为0，随后S5、S6、S13对应纵轴的标记也变成0。S5、S6、S13为知识结构的第二层级。最后，依次逐步演算出各层级的核心知识要素，直至邻接矩阵中的所有标记均为0，即层级划分完毕。划分层级后，可对照教材核心知识要素直接关系表，用箭头指示要素间的指向关系。最终建立的人教版与湘教版关于土壤内容的核心知识要素层级如图1、图2所示。

根据图1、图2，结合教学逻辑与学习逻辑，可整理出两个版本教材关于“土壤”内容的教材知识结构示意图（见图3、图4）。

三、人教版“土壤”与湘教版“土壤的形成”教材知识结构对比分析

（一）核心要素

两个版本教材关于土壤内容的核心要素数量大致相同，但在内容选取上略有差异。人教版“土壤”的核心要素大致为观察土壤、成土因素、土壤的功能，与其教材小节划分基本一致；湘教版教材则集中于成土因素和土壤剖面两大部分内容。二者均落实《课标》要求，但侧重点有明显差异。人教版设置的“观察土壤”及直接相关的核心知识要素（S2～S5）对《课标》要求“通过野外观察或运用土壤标本”落实较为到位，凸显地理实践力的培养。在湘教版教材中，一个显著的核心知识要素便是“成土因素”，相关核心知识要素（S2～S12）在数量上约占所有核心知识要素的73.3%，这反映教材对《课标》中“说明土壤的主要形成因素”这一要求落实得更为深入和具体，且侧重于综合思维的锻炼，并在观察土壤方面通过“土壤剖面”这一要素来达成对“成土因素”的理解。

（二）起点要素

起点要素是在教材知识结构中只有箭头指出，没有箭头指入的要素。两个版本教材的知识结构均为单起点要素，即以“土壤概念”作为所有知识结构的基础。两个版本教材对“土壤概念”的表述稍有不同，人教版教材补充了土壤的组成。土壤是生活中常见的物质，以明确的土壤概念作为知识结构的起点，可让学生从对土壤的感性认知转变为理性认知，明确学习内容，为该节学习奠定基础。

（三）结点要素

结点要素是在教材知识结构中只有箭头指入，没有箭头指出的要素。两个版本教材的结点要素数量和内容有较大差异。整体来看，人教版教材体现了单节点的特点，所有核心知识要素最终指向一个要素，结构图形成完整闭合；湘教版教材则体现了多节点的特点，不同核心知识要素“分叉”出更高级的要素后结束，结构图呈树枝状分布。人教版教材的所有核心知识要素聚焦于“土壤的改良与养护”，其本质是探讨人类活动与土壤之间的关系，该知识点综合性强，可视为对其他先行要素的综合应用。以此为知识结构节点有利于培养学生的综合思维，树立人地协调观。湘教版教材知识结构中的结点要素多达6个，其分别为先行要素的深入拓展内容。如“气候因素”指向结点要素“温度与土壤有机质”，温度是气候因素中对土壤影响最为明显的一个子要素，土壤有机质含量则是土壤肥力的重要标志。因此，以“温度与土壤有机质”作为这条支线的结点要素，不仅提示了学习的重难点，还深化了学生对“气候因素”的理解与应用。

（四）要素联系

两个版本教材以同样的要素为起点、不同的要素为节点，要素间以不同的方式联系，因此在知识要素联系逻辑方面有相似之处，也有不同之处。土壤的形成因素是该节课的学习重点，两个版本教材在组织相关核心知识要素时思路一致，均将土壤的形成因素一一罗列并加以分析解释，看似是并列关系，但根据图3、图4不难发现，该部分内容的组织结构为“成土因素→成土母质→气候、地形、生物因素→时间因素→人类活动”。成土因素先指出影响土壤形成的主要因素，点明土壤是多因素综合作用的结果，接着呈现土壤形成的基础性因素“成土母质”，再逐一呈现气候、地形、生物等空间环境因素。在此基础上，土壤的形成还受到时间因素的影响，而人类活动作为较特殊的因素，能够对土壤形成的时空过程施加影响。其内在逻辑线索为“成土因素→基础因素→空间因素→时间因素→人类活动”，由浅入深，逐一递进，体现层次性与过程性。

不同之处在于二者的整体联系框架。人教版教材知识要素联系呈现出“多线并行、拓宽广度”的特点。多线，即由“土壤概念”延伸出“观察土壤”“土壤的形成因素”“土壤的功能”三条线。这三条线相对独立，从不同方面展开对土壤的学习，且观察土壤、土壤的功能这两个方面内容是湘教版教材所没有的，凸显地理实践力与人地协调观。湘教版教材知识要素联系呈现出“多支推进、挖掘深度”的特点。与人教版教材的多线不同，湘教版教材突出“成土因素”这一条主线，知识结构的分支更多，其分支按照“核心知识要素→典型现象拓展”的顺序展开，进行一定的知识拓展，更突出综合思维的训练。

四、结语

通过以上分析可知，人教版教材侧重知识内容的宽度，全面综合地介绍了土壤的相关知识；湘教版教材则强调知识内容的深度，关注土壤形成的关键过程与问题。教材知识结构的构建，体现了教学内容之间的层级关系，能够帮助教师从整体上把握教材逻辑，厘清大单元、大概念教学思路。此外，对教材知识结构主线、支线进行分析能够提示教学的重难点，为如何安排教学顺序、选择合适的教学方法提供帮助。不同教材知识结构的对比分析还有助于教师了解不同教材的选材与编排特色，取长补短，充分发挥优势资源，落实学科核心素养的培养。

［" "参" "考" "文" "献" "］

[1]" 李兆义，桑苏玲，杨彦栋. 现代教育技术[M].北京：北京理工大学出版社，2019：289.

[2]" 中华人民共和国教育部. 普通高中地理课程标准：2017年版2020年修订[M].北京：人民教育出版社，2020：9.

（责任编辑" " 陈" " 明）