基于ISM法分析“遗传的分子基础”

王雯姣 罗艳春 张馨月

（云南师范大学生命科学学院 云南昆明 650000)

教材是一种定性的系统，各个知识点之间的联系具有逻辑性。无论是编写教案、实行教学计划，还是达成预订教学目标，都与教材分析紧密相连。实际上，大部分教师的科学性教材分析能力薄弱，对教材结构的把握不到位。教师理解教材的偏差会导致教材发挥不出原本作用，学生也难以理解教材的意图。教材分析会直接影响教师的教学工作。因此，科学的教材分析很有现实意义[2]。科学把握教材结构，通过量化分析来呈现教材的结构、层次，以理解各元素间的逻辑顺序，使教材的元素关系可视化，有利于教师准确解读教材。笔者使用ISM分析法，以人教版高中必修二“遗传的分子基础”为例，构建教学层次。该板块知识点联系较多，且多为重要考点。该法既有助于教师设计课堂教学，又有利于学生更快地将知识纳入认知结构，实现有效记忆，易于查找漏洞。

一、ISM分析法简介

ISM分析法（Interpretive Structural Modeling Method）全称解释结构模型法，是以教师经验、图表化的展现形式为基础，形成结构化的教材体系的一种方法。1972年，美国的Warfield教授为分析复杂的社会经济系统问题而提出该法[3]。它是结构模型化技术的一种，能使各元素关系繁杂、混乱的系统转化为层次明了的结构化模型。目前，教学领域正广泛运用ISM分析法进行教材分析、目标改进等。该模型既能增强教材使用的科学性，又可为教师的创造性提供更大发挥空间。

二、ISM法分析教材的过程

基于ISM法分析高中生物教材可分为以下步骤：1.提出生物教材中的概念要素，分析、明确教学基础目标；2.梳理各教学基础目标的直接关系，找出其中的等级关系并做出目标矩阵；3.教育基础目标层次关系可由分析目标矩阵得出；4.各要素间的层级关系由教师根据自身经验及学生的逻辑顺序进行修正，最终形成多级阶梯式教学结构模型。

三、利用ISM法提取生物教材概念要素为基本目标

教师利用ISM分析法对人教版高中生物“遗传的分子基础”这一板块进行分析，可以使教材内容层次更清晰，也有利于突出教学重难点。

（一）提取教学基础目标

教师必须结合《普通高中生物课程标准（实验）》对生物教材进行分析，“遗传的分子基础”是学生学习及复习的重难点，包含人类对遗传物质的探索历程、DNA的结构与复制、基因表达三个部分，基本概念较多且相互联系紧密[4]。学生需要理解知识点之间的联系和区别，并在简单情境中运用、分析和判断。笔者根据教学目标仔细阅读教材，对比课内外辅导书，抽出“遗传的分子基础”中的22个知识点作为教学的基础目标，具体如表1所示（“I”表示遗传的英文，I后的数字编号表示教学基础目标在教材中出现的顺序）。

表1 “遗传的分子结构”教学基础目标

（二）列出目标矩阵——基础目标的阶级关系

如图1，基础目标的阶级关系是指学生要学习下一层级内容的基础是习得基础目标B。因此，A是B的可达目标，B是A的必须基础。

分析表2的基础目标关系图，继而获得直接目标矩阵，基本流程包括：1.设置“教学基础目标”“各级基础目标的必要基础目标”分别为纵横轴的标题；2.两个教学目标有直接联系，在相应空格填“1”，没有直接关系，则在对应空格填“0”。综上所述，直接目标矩阵图如表3。

图1 基础目标关系图

教师基于学生的心理、逻辑发展顺序，分析22个教学基础目标的直接关系，获取各元素间清晰的教学联系，如表2所示。

表2 各教学基础目标的直接关系

表3 “遗传的分子结构”中基础目标直接目标矩阵

（三）分析目标矩阵的基础教学目标层级关系

基于表3，抽取无直接关系的基础教学目标I1、I3、I4、I7、I12、I16、I19。这些基础教学目标作为要素关系图的第一层级，同样是“遗传的分子基础”教学的基础。因此，第一层级各要素相应横行的“1”替换为“0”，获得剩余目标矩阵，如表4。

同理，基于上个步骤，I2、I5、I8、I13、I15、I20的6个基础教育目标被提出，是教学关系图的第二层级，如此进行推算，使相应空格全部为“0”。教学目标层级依次为I6、I9、I10、I17，是关系图的第三层级。教学目标第四层级包括I11、I14、I18、I21。第五层则是I21。因此，关系图中的最高层是教学总目标I22。层次分布如表5所示。

表4 “遗传的分子结构”中基础目标剩余目标矩阵

表5 层级分布图

（四）修正层级关系图，构建教学结构模型

笔者分析表5，描绘“遗传的分子基础”的教学结构序列图，如图2。6个层级的教学内容之间的关系让人一目了然。根据课程标准及教学目标，首先，学生需要优先掌握第一层教学目标，为高层级内容的学习打好基础；其次，教师对同一层级的各教学目标需要按基础的必要性先后进行教学[4]。

图2 “遗传的分子基础”教材结构图

基于“遗传的分子基础”的教学解释结构模型，本专题的教学顺序一目了然：对遗传物质的早期推测、格里菲斯体内转化实验、艾弗里的体外转化实验、DNA双螺旋结构的构建、说明基因和DNA关系的实例、三种RNA的介绍和碱基与氨基酸的对应关系→肺炎双球菌的转化实验、噬菌体侵染细菌的实验、DNA分子的结构、DNA片段中的遗传信息、为什么RNA适作DNA的信使、蛋白质合成示意图→DNA是主要遗传物质[5]、对DNA分子复制的推测、DNA半保留复制的实验证据、DNA遗传信息如何传给mRNA→DNA分子复制的过程、遗传信息的转录、遗传信息的翻译→中心法则的提出和发展→基因、蛋白质与性状的关系。第一层次是学习上层内容的基础。教师应当把握好这些基础内容之间直接的联系及其与第二层级内容的联系。比如，学生应该明确了解遗传学发展史上科学家对于遗传物质的推测，从中引出“肺炎双球菌的体内、体外实验”。学生了解DNA双螺旋模型构建的发展史并尝试总结DNA双螺旋结构模型特点之后，才可学习DNA分子的结构。本专题第一层级有两个内容（实验内容）较难理解，其他比较基础，教师需自行把握时间。教师在讲解“为什么RNA适于作DNA的信使”时，应讲解RNA的分子结构，包括RNA五碳糖和碱基与DNA的区别。这部分是第三层级“DNA如何将遗传信息传给mRNA”的必要基础。这部分概念相对简单，学生易于掌握。在第三层次里，“DNA是主要的遗传物质”已经在第二层次中得到了充分证实，也是“DNA分子复制过程”的重要基础内容。在对DNA分子复制的推测和DNA半保留实验的实验证据这两块内容的讲解上，教师可通过实验现象的分析，让学生总结DNA分子复制的特点，结合前人对于DNA分子复制的推测，作为第四层级DNA分子复制过程的基础。“DNA遗传信息如何传递给mRNA”的知识讲解需要教师结合动态图解，对mRNA形成的步骤、形成的位置作详细解释，由此可得出第四层级“遗传信息的转录”这一重要概念。在第四层次中，“遗传信息的翻译”是基因表达的最后一步，学生需要将“DNA分子复制过程、遗传信息的转录”作为知识基础，在习得概念前，可通过观看蛋白质合成图解加深对概念的理解。第五层次是“中心法则的提出和发展”。学生需要以第四层次的知识为基础才容易理解。第六层级的内容是高度概括的，是对前面层级内容的总结。教师在讲解时可通过举例，让学生更好地把握这部分的内容。

DNA分子的复制过程、遗传信息的转录和翻译是本专题的难点。这部分内容是动态且相互联系的。教师使用教学基础目标的解释结构模型，能使教材系统化、结构化，易于突出重难点。同样，学生可将此种模型用于课后复习，构建自身的知识体系，加强对知识的理解。

四、对ISM教材分析法的总结

首先，在实际教学中，教师需根据学生的智力水平、学习经验及基础，适当调整基于ISM分析法所得教学基础目标的结构解释模型图，设计适合的教学顺序。其次，教师应深刻分析结构教学目标解释模型、同一层级各教学目标。必要性更强的教学目标应被学生首先习得[4]。结构解释模型图需要跟课程标准、学科核心素养相结合。最后，ISM分析法在教材分析中的良好应用，便于学生使用知识结构图进行记忆、查漏，也能使教师较好地把握整个教学进度，有利于教学目标的全面落实。