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摘 要 本文以人教版高中化学教材必修一第三章的内容为依托，展示运用ISM法进行教材分析的具体步骤。应用ISM法对中学化学教材进行分析，既便于教师明晰知识结构要素，又能够帮助学生在学习过程中理解知识之间的内在联系。
关键词 ISM法 教材分析 化学案例
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.05.062
ISM Method Applied to the Textbook Analysis in Chemistry Teaching
NI Junchao
（Department of Chemistry， Shaanxi Xueqian Normal University， Xi’an， Shaanxi 710100）
Abstract This article is based on the contents of the third chapter of the PEP High School Chemistry Textbook， and shows the specific steps of analyzing the teaching materials using the ISM method. Using the ISM method to analyze the middle school chemistry textbooks not only facilitates the teachers to clarify the knowledge structure elements， but also helps the students to understand the internal relations between the knowledge in the learning process.
Keywords ISM method； textbook analysis； chemistry teaching case
作為课程改革的重要文本，教科书上承课程标准，下启教学实践，是课程设计者与师生之间交流的纽带。[1]教材中知识结构的安排是否符合逻辑顺序并兼顾学生的认知发展规律，教师在教学设计过程中对教材的分析起到至关重要的作用。然而教师的教材分析，通常都带有一定的主观意图，因此对教材进行科学合理的分析，对教师把握教学目标实现有效教学具有促进意义。教材是一种教学系统，教材分析中系统的思想是一种重要的思想。教材系统包含各种要素，并且各要素间具有一定的形成关系。只有把握了这些要素及其相互间的关系，才能达到教学目标的要求。[2]
1 ISM法简介
解释结构模型（Interpretive Structural Model，简称ISM）法是由美国Warfield教授1973年提出的一种系统分析方法，可用于研究系统中复杂要素间关联结构，目前在教育领域中用于教材设计。[3]通过建立知识要素间的结构层级图，客观反映要素间的内在联系，将零散复杂的知识简洁化，整理成明晰的多级阶梯形式。它的突出特点是既便于教师制定教学目标和明晰知识结构，又能够帮助学生在学习过程中理解知识之间的内在联系。[1]同时，它也能够成为教师备课和教学过程中不可或缺的依据，最终达到教学过程最优化。
运用ISM法进行教材分析，可将之分为5个步骤：（1）提取知识要素——确定教学目标；（2）决定要素间的形成关系——确定低级目标；（3）列出直接目标矩阵——确定目标矩阵；（4）借助直接目标矩阵，形成关系图——确定层级目标；（5）研讨修正关系图——确定教学序列。[4]
2 ISM法在中学化学教材分析中的应用
ISM法作为较成熟的教材设计及课程编排辅助手段，国内外已有部分应用先例。通过查阅文献，目前基本没有将ISM法运用于中学化学教材分析中的教学案例，因此使用该方法进行中学化学教材分析研究拥有较好的研究前景，同时方便教师和学生整体把握教材的内容结构。
本文选用人教版教材高中化学必修一第三章金属及其化合物作为分析对象，以知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维目标为立足点，通过ISM法解析化学教材中的目标层次，特此对本章节的知识做一个概述。本章共有三节内容，第一节是金属的化学性质，本节共讲了四个问题分别是：金属和非金属的反应，金属和酸、水的反应，铝和氢氧化钠溶液的反应以及物质的量的计算；第二节讲的是几种重要的金属化合物，包括四方面的内容分别是：钠的重要化合物，铝的重要化合物以及铁的重要化合物；第三节是用途广泛的金属材料，分别讲了两个方面的内容：常见合金的重要应用以及正确选用金属材料。
2.1 提取要素
该步骤受到主观经验影响，具有一定的导向性。笔者基于咨询学科教学老师、化学教材配套资料、反馈学生信息诸如此类的途径解析出12个教学目标。学生的学习是在教师的引导下进行，是具有间接性的，也是通过具体科学的设计优化的，基于此课程教学论，从对知识的学习难易程度和课程标准要求分为了解、掌握、理解，以此情感态度与价值观将知识框架解构，同时也包括了知识重难点。12个教学目标如下：（1）了解金属的属性；（2）了解常见金属、非金属与酸的反应；（3）掌握钠与水反应的原理；（4）掌握铁与水的反应；（5）掌握铝与强酸、强碱的反应；（6）了解Na2O2、Na2O的性质、应用；（7）掌握Na2CO3、NaHCO3的性质、应用；（8）掌握Al的化合物的性质、应用；（9）了解Al的化合物转化关系图；（10）了解Fe的氧化物的性质、应用；（11）了解Fe（OH）2、Fe（OH）3的制备原理及化学性质；（12）掌握Fe2+、Fe3+的相互转化以及它们的检验方法。 2.2 决定关系
对教材中各知识要素间的关系分析的依据是：学生为达成某一最终目标，必须以达成它的基础目标为前提，这同时也是要符合逻辑学的。若要达成目标2，需先达成目标1，则称目标1是目标2的基础目标。即视目标2是目标1的高级目标，目标1为目标2的低级目标。依次是：目标3 、目标4和目标5是目标1、2的高级目标。目标6是目标1、2、3的高级目标。目标7是目标1、2、3、6的高级目标。目标8是目标1、2、5的高级目标。目标9是目标1、2、5、8的高级目标。目标10是目标1、2的高级目标。目标11是目标1、2、10的高级目标。目标12是目标1、2、10、11的高级目标。
2.3 列出矩阵
根据ISM法的操作程序以及数学中列出矩阵的方法，将高级目标作为横轴，直接目标作为纵轴。参照结构关系，1无直接低级目标，于1列1行处设为“空”；2的直接低级目标为1，则在2列1行处设为“1”，依次而设，得到直接目标矩阵。
2.4 形成关系
第1列没有“1”出现，代表目标1没有直接低级目标，位于目标形成关系图的最底层，将之称为第一层目标。与此同时便将第1行的“1”全部清为空即剩余目标矩阵。
依次而设，直至矩阵的所有值均为0停止运算。最终将每一次运算后的目标建立起从高到低的层级关系图。由此可以看出，金属及其化合物这一章共涉及到4个层级目标。基于所有目标的低级目标中都有目标1、2，可将目标1、2合并为一个层级目标，方便后面关系形成图的构建更为简洁。它们是所有知识要素的前提，也是最低级目标，位于第一层级。第二层级包括目标3、4、5、10，第三层级有目标6、8、11，而目标7、9、12位于最高层级，即它的实现要以前面所有层级的达成为基础。相应的可以构建这一章节的形成关系图。
2.5 修正关系
形成关系图建立的目的是为教学活动序列提供有效依据，而教学序列的确定则需遵循一定的原则：按照层级目标由低到高的顺序排列；如果同一层级目标中有若干个教学目标，可将直接低级目标最多的放置在前，当然教师也可根据实际教学活动灵活安排。據此，得到教学序列图如图1所示。
图1 教学序列图
2.6 ISM法验证
在通过ISM法对《普通高中课程标准实验教科书 化学》必修一第三章金属及其化合物进行分析的基础上，可见此方法的便捷性和高效性，从而可以将必修一整体进行验证。人教版必修一有从实验学化学、化学物质及其变化、金属及其化合物、非金属及其化合物这四个要素，具体步骤中不予提取要素，直接从决定关系开始。
3 结论及拓展
作为将教材结构中复杂、凌乱的要素关系分解成清晰的多级递阶形式的方法，ISM法在中学化学教材分析中的应用为教师的教学目标的建立提供了最优途径，教师能够准确把握知识要素间的内在联系，对学生创建思维导图也具有科学的导向性，最终实现学习效果的最优化。
就陕西省来说，除延安地区使用苏教版，榆林和渭南地区使用鲁科版外，其它市均在使用人教版。在教学活动中，教师也并非是对单一版本进行讲解，而是会在某一些有争议的地方参照不同版本，从中选择较为稳妥合适的方法及其内容加以分析。就这一问题，可以应用本课题所使用的ISM方法将不同版本的教材参照对比，总结出优缺点同时整理出可供参考的实际数据和实践材料，有助于教材的修订。
本文得到陕西学前师范学院教学改革研究项目资助，课题名称：解释结构模型（ISM）法在《新课标与教材分析》课程中的案例分析研究，立项号：15JG030Y
参考文献
[1] 毛琦.基于ISM法的物理教科书分析及分析结果实用性的探讨[D].上海：华东师范大学，2010：2.
[2] 郑金.基于ISM法的数学教材比较研究实用性探讨[D].武汉：华中师范大学，2014：7.
[3] 戴敏利，谈国新，陆峰，李敏.解释结构模型（ISM）在教学计划制定中的应用[J].计算机时代，2006（10）：58-61.
[4] 于佳萍，郑晓蕙.ISM法在中学生物学教材分析中的应用及案例分析[J].生物学通报，2013（5）：22-24.
关键词 ISM法 教材分析 化学案例
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.05.062
ISM Method Applied to the Textbook Analysis in Chemistry Teaching
NI Junchao
（Department of Chemistry， Shaanxi Xueqian Normal University， Xi’an， Shaanxi 710100）
Abstract This article is based on the contents of the third chapter of the PEP High School Chemistry Textbook， and shows the specific steps of analyzing the teaching materials using the ISM method. Using the ISM method to analyze the middle school chemistry textbooks not only facilitates the teachers to clarify the knowledge structure elements， but also helps the students to understand the internal relations between the knowledge in the learning process.
Keywords ISM method； textbook analysis； chemistry teaching case
作為课程改革的重要文本，教科书上承课程标准，下启教学实践，是课程设计者与师生之间交流的纽带。[1]教材中知识结构的安排是否符合逻辑顺序并兼顾学生的认知发展规律，教师在教学设计过程中对教材的分析起到至关重要的作用。然而教师的教材分析，通常都带有一定的主观意图，因此对教材进行科学合理的分析，对教师把握教学目标实现有效教学具有促进意义。教材是一种教学系统，教材分析中系统的思想是一种重要的思想。教材系统包含各种要素，并且各要素间具有一定的形成关系。只有把握了这些要素及其相互间的关系，才能达到教学目标的要求。[2]
1 ISM法简介
解释结构模型（Interpretive Structural Model，简称ISM）法是由美国Warfield教授1973年提出的一种系统分析方法，可用于研究系统中复杂要素间关联结构，目前在教育领域中用于教材设计。[3]通过建立知识要素间的结构层级图，客观反映要素间的内在联系，将零散复杂的知识简洁化，整理成明晰的多级阶梯形式。它的突出特点是既便于教师制定教学目标和明晰知识结构，又能够帮助学生在学习过程中理解知识之间的内在联系。[1]同时，它也能够成为教师备课和教学过程中不可或缺的依据，最终达到教学过程最优化。
运用ISM法进行教材分析，可将之分为5个步骤：（1）提取知识要素——确定教学目标；（2）决定要素间的形成关系——确定低级目标；（3）列出直接目标矩阵——确定目标矩阵；（4）借助直接目标矩阵，形成关系图——确定层级目标；（5）研讨修正关系图——确定教学序列。[4]
2 ISM法在中学化学教材分析中的应用
ISM法作为较成熟的教材设计及课程编排辅助手段，国内外已有部分应用先例。通过查阅文献，目前基本没有将ISM法运用于中学化学教材分析中的教学案例，因此使用该方法进行中学化学教材分析研究拥有较好的研究前景，同时方便教师和学生整体把握教材的内容结构。
本文选用人教版教材高中化学必修一第三章金属及其化合物作为分析对象，以知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维目标为立足点，通过ISM法解析化学教材中的目标层次，特此对本章节的知识做一个概述。本章共有三节内容，第一节是金属的化学性质，本节共讲了四个问题分别是：金属和非金属的反应，金属和酸、水的反应，铝和氢氧化钠溶液的反应以及物质的量的计算；第二节讲的是几种重要的金属化合物，包括四方面的内容分别是：钠的重要化合物，铝的重要化合物以及铁的重要化合物；第三节是用途广泛的金属材料，分别讲了两个方面的内容：常见合金的重要应用以及正确选用金属材料。
2.1 提取要素
该步骤受到主观经验影响，具有一定的导向性。笔者基于咨询学科教学老师、化学教材配套资料、反馈学生信息诸如此类的途径解析出12个教学目标。学生的学习是在教师的引导下进行，是具有间接性的，也是通过具体科学的设计优化的，基于此课程教学论，从对知识的学习难易程度和课程标准要求分为了解、掌握、理解，以此情感态度与价值观将知识框架解构，同时也包括了知识重难点。12个教学目标如下：（1）了解金属的属性；（2）了解常见金属、非金属与酸的反应；（3）掌握钠与水反应的原理；（4）掌握铁与水的反应；（5）掌握铝与强酸、强碱的反应；（6）了解Na2O2、Na2O的性质、应用；（7）掌握Na2CO3、NaHCO3的性质、应用；（8）掌握Al的化合物的性质、应用；（9）了解Al的化合物转化关系图；（10）了解Fe的氧化物的性质、应用；（11）了解Fe（OH）2、Fe（OH）3的制备原理及化学性质；（12）掌握Fe2+、Fe3+的相互转化以及它们的检验方法。 2.2 决定关系
对教材中各知识要素间的关系分析的依据是：学生为达成某一最终目标，必须以达成它的基础目标为前提，这同时也是要符合逻辑学的。若要达成目标2，需先达成目标1，则称目标1是目标2的基础目标。即视目标2是目标1的高级目标，目标1为目标2的低级目标。依次是：目标3 、目标4和目标5是目标1、2的高级目标。目标6是目标1、2、3的高级目标。目标7是目标1、2、3、6的高级目标。目标8是目标1、2、5的高级目标。目标9是目标1、2、5、8的高级目标。目标10是目标1、2的高级目标。目标11是目标1、2、10的高级目标。目标12是目标1、2、10、11的高级目标。
2.3 列出矩阵
根据ISM法的操作程序以及数学中列出矩阵的方法，将高级目标作为横轴，直接目标作为纵轴。参照结构关系，1无直接低级目标，于1列1行处设为“空”；2的直接低级目标为1，则在2列1行处设为“1”，依次而设，得到直接目标矩阵。
2.4 形成关系
第1列没有“1”出现，代表目标1没有直接低级目标，位于目标形成关系图的最底层，将之称为第一层目标。与此同时便将第1行的“1”全部清为空即剩余目标矩阵。
依次而设，直至矩阵的所有值均为0停止运算。最终将每一次运算后的目标建立起从高到低的层级关系图。由此可以看出，金属及其化合物这一章共涉及到4个层级目标。基于所有目标的低级目标中都有目标1、2，可将目标1、2合并为一个层级目标，方便后面关系形成图的构建更为简洁。它们是所有知识要素的前提，也是最低级目标，位于第一层级。第二层级包括目标3、4、5、10，第三层级有目标6、8、11，而目标7、9、12位于最高层级，即它的实现要以前面所有层级的达成为基础。相应的可以构建这一章节的形成关系图。
2.5 修正关系
形成关系图建立的目的是为教学活动序列提供有效依据，而教学序列的确定则需遵循一定的原则：按照层级目标由低到高的顺序排列；如果同一层级目标中有若干个教学目标，可将直接低级目标最多的放置在前，当然教师也可根据实际教学活动灵活安排。據此，得到教学序列图如图1所示。
图1 教学序列图
2.6 ISM法验证
在通过ISM法对《普通高中课程标准实验教科书 化学》必修一第三章金属及其化合物进行分析的基础上，可见此方法的便捷性和高效性，从而可以将必修一整体进行验证。人教版必修一有从实验学化学、化学物质及其变化、金属及其化合物、非金属及其化合物这四个要素，具体步骤中不予提取要素，直接从决定关系开始。
3 结论及拓展
作为将教材结构中复杂、凌乱的要素关系分解成清晰的多级递阶形式的方法，ISM法在中学化学教材分析中的应用为教师的教学目标的建立提供了最优途径，教师能够准确把握知识要素间的内在联系，对学生创建思维导图也具有科学的导向性，最终实现学习效果的最优化。
就陕西省来说，除延安地区使用苏教版，榆林和渭南地区使用鲁科版外，其它市均在使用人教版。在教学活动中，教师也并非是对单一版本进行讲解，而是会在某一些有争议的地方参照不同版本，从中选择较为稳妥合适的方法及其内容加以分析。就这一问题，可以应用本课题所使用的ISM方法将不同版本的教材参照对比，总结出优缺点同时整理出可供参考的实际数据和实践材料，有助于教材的修订。
本文得到陕西学前师范学院教学改革研究项目资助，课题名称：解释结构模型（ISM）法在《新课标与教材分析》课程中的案例分析研究，立项号：15JG030Y
参考文献
[1] 毛琦.基于ISM法的物理教科书分析及分析结果实用性的探讨[D].上海：华东师范大学，2010：2.
[2] 郑金.基于ISM法的数学教材比较研究实用性探讨[D].武汉：华中师范大学，2014：7.
[3] 戴敏利，谈国新，陆峰，李敏.解释结构模型（ISM）在教学计划制定中的应用[J].计算机时代，2006（10）：58-61.
[4] 于佳萍，郑晓蕙.ISM法在中学生物学教材分析中的应用及案例分析[J].生物学通报，2013（5）：22-24.