探析结构解释模型的高中化学教材开发

　　利用ISM方法进行教材分析有利于教师和学生抓好知识间的相互渗透及教材本身知识结构的前后联系,可以使教师更加深入细致地认识教材,是全面落实化学教学目标的重要保障,也是使教师更好地组织科学有效的教学活动,学生更好地理解掌握系统化知识的重要工具。

　　教材分析既是教学活动的开端,也是教学活动很重要的一个方面。《普通高中化学课程标准(实验)》强调,教师分析教材进行备课时,应依据课程标准的要求,处理好不同课程模块之间的关系,把化学学科中最重要的基础知识、基本技能、基本观点和方法有机地融合起来[1]。这就要求教师在备课和教学设计的过程中通过对教材的分析,不仅要挖掘出书本上的隐性知识以及知识的隐性价值,还要能充分地掌握教材中局部和整体知识之间的联系,做到层次分明、心中有数,从而能设计出合理的教学程序,选择适合的教学方法。因此如何以科学的方法进行教材分析和研究显得尤为重要。

　　在当前的教材分析方法中存在着两种倾向。一种是教师完全根据自己的经验对教材进行解读和分析。教师经验上的主观性对教材的分析有利有弊。一方面这种主观性便于教师创造性的发挥,同时有利于不同层次学生的差异化教学;另一方面,对主观经验的依赖也会使教材分析的结果存在局限性。另外一种倾向是,教师完全按照教材内容的框架体系照本宣科地、机械地分析教材。这类教材分析法往往会忽略隐没于教材中的横向结构中的基本知识要素及其相互间的关系结构,从而无法构建各概念知识点之间的层级结构,进而使教学设计零乱无序[2]。

　　基于结构解释模型(Interpretive Structure Modeling,以下简称为ISM)教材分析方法则克服了以上缺陷,它建立了教材中要素间的层级有向图,避免了教材分析中过度主观化导致知识网络散乱不易梳理的问题,能较客观地反映基本要素间的关系,有助于教师在教学前构建结构化的知识体系,也能帮助学生通过教师讲解顺利同化新知识,进行有效学习与记忆。

　　本文通过实例来介绍基于ISM教材分析法在化学教学中的应用,旨在为广大教师进行教学设计时提供参考。

　　一、ISM教材分析法的内涵及步骤

　　1.ISM教材分析方法的内涵

　　结构解释模型(ISM)是1973年由美国John Warfield教授作为分析复杂的社会经济结构问题的一种方法而开发的。其基本思想是通过各种创造性技术,提取问题的构成要素,并对要素及相互关系等信息进行处理,最后用文字加以解释说明,明确问题的层次和整体结构,提高对问题的认识和理解程度。其特点是将复杂的系统分解为若干个系统要素,利用人们思维实践经验和知识以及计算机的帮助,最终建立一个多级阶梯的结构模型[3]。

　　ISM属于概念模型,可以用简单明了的概念结构图形象地表示系统中各要素之间的关系,从而有效地实现教材的结构化和序列化。它要求教师对教材内容的理解达到融会贯通的水平,既精通教材的内容体系和编排意图,又能以一种批判的眼光来看待教材,正确认识到教材中的问题和不足,并结合学生已有的认知经验有意识地对教材内容进行调整、删减,来弥补这种不足,从而能够轻松、流畅地完成整个教学,并在课后对教材的反思性分析中表现出高度的理论性。

　　2.ISM教材分析方法的运用步骤

　　根据John Warfield教授的ISM分析方法,我们就教材分析提出了ISM分析方法之“三段式”的教材分析模型。所谓“三段式”分别是指:(1)分析学科教材,抽取知识要素;(2)确立目标关系,理清教学思路;(3)绘制结构模型,确定教学过程。该模型运用的步骤及内容见下页表1。

　　在此需要强调的是,ISM分析法之“三段式”的教材分析模型在使用过程中应根据教材内容、学生的学习情况等来讨论模型中的要素是否需要变更和增减,要素间的形成关系是否需要进行修正,若需要修正,则应重返阶段1,直到所得的结构模型基本符合实际情况为止。在使用该模型中,教师要尽量避免机械地套用模型,否则不但不利于实现有效教学,反而故步自封,对教师开展教学活动产生阻碍作用。

　　二、ISM教材分析法的应用研究

　　前面我们提到了ISM教材分析法的精髓在于通过构建结构模型,将系统中各要素之间的复杂、零乱的关系整理成清晰的、多级递进的结构形式。因此,教师在分析教材时若能掌握这种方法,便可抓住ISM模型的精髓,起到事半功倍的效果。本文以人教版《化学1》中的“化学计量在实验中的应用”为例[4],阐述ISM教材分析法的应用。

　　1.分析学科教材,抽取知识要素

　　在分析教材之前,教师应首先根据《普通高中化学课程标准(实验)》的要求,即“认识化学计量的基本单位——摩尔,能运用于相关的简单计算,体会定量研究的方法对研究和学习化学的重要作用”,以及“学会配制一定物质的量浓度的溶液”[5],仔细研读教材,并抽出该单元的8个重要概念作为知识要素(见图1)。

　　2.确定要素关系,理清教学思路

　　ISM教材分析法认为,如果教师让学生在对要素A进行学习之前必须先掌握要素B,则称要素A为可达要素,要素B为先行要素。教师在确定各要素关系的时候,不仅应该根据教材内容的安排来决定教学思路,还应当考虑学习者的实际情况以及知识的内在联系。

　　在本例中,根据学生之前的知识储备,4.粒子总数、6.体积和7.质量是学生在初中阶段均已经学习过的知识。再由教师的分析判断和经验,可以决定各要素间的形成关系(见下页图2)。

　　图2向我们展示了该单元所要学习的几个重要概念以及相关概念之间的联系,这种关系图示是教师在一般备课或者分析教材中经常采用的。该图示的优势在于它是根据教材内容的进度来描述相应的要素关系,具有紧扣教材,覆盖全面、能够提供给教师最基本的教学思路等特点。但是它没有考虑到学习内容体系的系统性以及学生掌握知识的便捷性,整个图示给人的感觉是“眉毛胡子一把抓”,没有层次感,知识内容非常零乱,尤其是在向来以知识点“杂”、“多”且“分散”的化学学科中,这种图示不但不能为教师深层次地分析教材提供保障,反而会使教师陷入一种教学思维“短路”或是面对庞杂的知识点不知从何教起的困境。

　　3.绘制结构模型,确定教学过程

　　根据要素目标的层次水平,将同一水平的元素排在同一层上,较低一层的要素是较高一层元素的先行要素。根据各要素关系示意图,我们可以算出每个要素的可达要素集合和先行要素集合(其中i表示要素的代号)。

　　在本例中包含了8个元素,例如,要素2,它既具有先行要素1、7,又具有可达要素8。因此就有了。

　　(1)对于=(空集合)要素i,表示该元素没有先行要素,它属于最低阶层。在本例中,由图2我们可以看出,要素4、5、6、7没有先行元素,它的先行要素的集合为空集,因而要素4、5、6、7为最低级别,将要素4、5、6、7从图中取出,得到层级1。

　　(2)在层级1余下的要素之中找出具有=的i,此时i=1,它表示要素1为该图的最低层级。将要素1从余下要素中取出,得出层级2。

　　(3)在层级2余下的要素之中找出具有=的i,此时i=2,3,它表示要素2、3为该图的最低层级。将要素2、3从余下要素中取出,得出层级3。

　　分析到此,就只剩下要素8了,那么它们便处于层级分布的最高层。层级分布见表2。各要素层级分布见图3。

　　由图3可以看出,该单元所涉及的知识点的层级有4层。4,5,6,7为前提知识,位于整个层级的最底层;然后是1位于第二层;2,3位于第三层;总目标知识点8位于第四层。箭头末端要素为箭头指向要素的可达要素。

　　此外,要强调的是,在确定教学过程的时候需要在教学要素层次分析的基础上考虑如下几个因素:按低级要素先于高级要素的原则排列;在多个同一级别的教学要素中,先安排有较多先行元素的教学要素;在多个同一级别的教学要素中,先安排基础性的教学要素;在多个同一级别的教学要素中,对于基础性的教学要素和先行要素数目均相同的场合,可根据教师经验决定排列的顺序。在绘制了结构模型之后,本章节的教学过程就清晰了,即:质量、体积、粒子总数和阿伏伽德罗常数→物质的量→摩尔质量、摩尔体积→物质的量浓度。此时教师再进行授课则不但能充分发挥教材的功能,而且能将知识传授系统化,授课思维清晰化,彰显出内容重点。若将此运用于教学过程中的板书,则更加利于学生知识的领悟以及加强对相关知识的联系,从而形成知识网。

　　三、ISM教材分析法的教学建议

　　利用ISM分析法进行教材分析不但能够使知识要素变得清晰明了,更能促使化学教材利用效率的大大提高。在此,笔者仅提出几点建议供教师参考。首先要合理定位要素层级。用ISM法分析教材得出的教学活动序列与教材的内容序列应基本相符,但在实际教学中教师可以结合其他因素进行适当的调整,如学生的知识水平,智力因素等,以求达到最佳的教学效果。其次要深入研讨层级图示。对于所得到的各要素层级图应进行深入研讨,强调从层级图示中理解章节知识及其之间的关系,更加深刻地把握课程标准对教材的相关要求,从而更加科学有效地促进教学活动的开展,最终达到教师授课时教学思路清晰,学生学习时知识速成体系的良好效果。此外,无论用什么方法对教材进行分析,都必须把《普通高中化学课程标准(实验)》作为最重要的指导标准,因为只有这样才有利于全面落实化学教学目标,准确把握化学教材体系结构以及顺利实施有效教学。

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文章名称： 探析结构解释模型的高中化学教材开发

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