基于ISM 法的中职《机械基础》教材分析

费孝烨，李佳艺，周小淞

（贵州师范大学机械与电气工程学院，贵州 贵阳 550025）

0 引言

2020 年元月教育部印发了《职业院校教材管理办法》，对职业教育教材改革地提出了新的要求。《机械基础》涵盖内容庞杂，对应不同学段与专业，教材版本种类繁多，各作者在教材编写风格与逻辑结构组织上又存在一定差异。对各版本教材知识结构对比研究，有助于明晰《机械基础》的核心知识点，促进师生准确把握教材知识结构脉络，从而规范职业教育机械类专业课程标准及健全职业资格体系建设，以解决职业教育中不同学段间机械专业课程衔接的问题。

针对当前《机械基础》教材研究几乎空白的现状，本研究从教育部办公厅公布的“十三五”职业教育国家规划教材书目中摘选出三本不同《机械基础（多学时）》教材内容（表1）为研究对象，运用ISM 法对三版教材内容组织逻辑进行分析和可视化处理，通过对比展现出教材的核心知识要素与逻辑组织结构，从而为中职《机械基础》教学提供科学依据，同时为职业教育教材研究提供新视角。

表1 《机械基础》研究教材

1 ISM 法与教材分析

ISM 法（Interpretative Structural Modeling Method），最早是美国John Warfield 教授为解决复杂社会经济系统问题而创造的方法[1]。20 世纪80 年代，日本佐藤隆博教授首次将ISM 法引入教材分析领域，20 世纪90 年代末期，ISM 法被广泛应用于对中小学教材的研究，然而在职业教育中，运用此方法分析教材的案例寥寥无几。本研究运用ISM 法进行教材分析的基本流程，如图1 所示。

图1 ISM 法操作流程图[2]

2 中职《机械基础》ISM 法分析过程

2.1 抽取知识要素

为确保研究结果的准确，本研究选取知识要素的对象为“十三五”职业教育国家规划教材书目中的三本《机械基础（多学时）》教材，由三位《机械基础》课程的任课老师仔细研读各本教材中的内容要求与逻辑关系，经反复研究讨论后抽取三版教材知识要素，并拟定知识要素之间的关系，邀请机械行业专家评议，最终确定知识要素间的形成关系，建立邻接矩阵，见表2。

表2 三版《机械基础（多学时）》知识要素编码

2.2 确定形成关系，建立邻接矩阵

根据ISM 法规定，如果在教学内容组织中，学生必须以知识要素A 为基础才能掌握知识要素B，则称A 是先行要素，B 是可达要素，A 与B 为直接关系。依据知识要素间的直接关系建立邻接矩阵，矩阵中X轴为可达要素，Y 轴为先行要素，如两者间存在逻辑关系，则在表中写1，否则为0。由于篇幅有限，以栾学钢，赵玉奇，陈少斌版《机械基础（多学时）》教材为例，内容知识要素邻接矩阵，见表3。

表3 栾学钢版《机械基础》内容知识要素邻接矩阵

2.3 构建知识要素层级有向图

使用SPSS 软件将邻接矩阵转换为可达矩阵，并对可达矩阵进行层级划分，得出三版教材内容知识要素层级分布表，见表4。

表4 《机械基础》内容知识要素层级分布表

结合表4 和各知识要素间的直接关系构建知识层级有向图，如图2、图3、图4。

图2 张国军版《机械基础》知识要素层级有向图

图3 刘晓芬版《机械基础》知识要素层级有向图

图4 栾学钢版《机械基础》知识要素层级有向图

3 分析与讨论

3.1 知识要素的对比

分析表2 可以发现，三版教材的知识要素的总量都为11 个，虽然知识要素名称存在差异，但内涵基本一致。观察表5 可以发现，力系与平衡，强度与刚度，材料与应用等知识要素均出现在三版教材中，刘晓芬版与栾学钢版甚至知识要素一一对应，可见《机械基础》核心要素具有高度一致性。

表5 三版教材知识要素重复出现情况统计表

三个版本对于知识要素理解最显著的区别在于机械基础实践环节的开展，2019 年12 月，教育部印发的《职业院校教材管理办法》要求突出职业院校教材的职业特色，落实职业教育类型教育任务。要求专业课程教材“强调实践性”，“注重以真实生产项目、典型工作任务、案例等为载体组织教学单元”[3]。尽管三版教材都以阶段任务的形式将实践环节贯穿于各个章节，其中张版更是设置了综合实践环节，突出强调了《机械基础》的实践性，这也体现了职业教育中实践性环节的重要性。

3.2 起始要素与结点要素

在ISM 法中规定：在层级有向图中位于最底层、只有箭头指出、没有箭头指入的要素就是起始要素；没有箭头指出、只有箭头指入的要素就是结点要素[4]。起始要素是教材编排的逻辑起点，是教材知识开展的基础，结点要素则是教材的终极目标。

从学科知识目标分析，图2，3，4 中可得出，机械基础是一门以力学、材料与制图为基础，以机构运动为研究对象的专业课程。因其各单元存在较强的关联性，则在培养学生实践能力的过程中也需注重专业理论知识的积累与运用。在《机械基础》的教学中，因“构件受力与强度刚度”是所有单元内容的基础，将其作为学习起点既符合学科逻辑，又遵循了学生的认知规律。

从学科能力目标分析，三版的起点要素都以力学为起始要素，以全面认识机械知识结点要素为最高目标，以不同的角度衍生出不同的逻辑线索。然而张版与其他版本的不同在于不光在章节中体现实践环节，更将机械基础综合实践单独拓展成一个章节学习考评，体现了实践在职业教育中既是目标又是评价；既是内容，又是形式的特殊地位。这体现了中职课程在课程内容相对稳定的情况下，不断增强实践性的趋势。

3.3 要素间的逻辑关系

三版教材实际上都是单线结构，即“构件受力与变形规律及强度与刚度→机构运动与转化规律→零件精度与安装维修”。从表4 三版教材《机械基础》内容知识要素层级分布表中可以发现，张国军版的知识结构更加扁平化，前后知识相关性强。而后两版知识主线更长，更容易使学生产生知识的割裂感。

例如，后两版学生在学习完构件受力与变形规律及强度与刚度后，在没有具体零部件基础的情况下直接学习《误差与公差》，并不符合学生的认知规律。此外，学习完《误差与公差》《连接与紧固》后并没有实践项目加以巩固，使学生难学易忘。在逻辑结构上，张版的知识逻辑结构更加科学。

4 结论和启示

4.1 融合多种教材，灵活组织教学

由表4 知识要素层级有向图可看出，《机械基础》知识组织结构与书本目录结构往往存在很大差别。教师若照本宣科，那么学生将很难将杂乱的知识点融会贯通。教师应当善于借鉴其他优秀教材结构，博采众长，在深刻理解教材的基础上灵活组织教学，为学生建构起有逻辑的知识结构。

4.2 加强实践与理论联系，开发《机械基础》实践线路

教育部明确指出职业教育实践性环节要占50%以上，实践学时增加的同时应当注意提升实践案例质量。首先，教师应该在机械教学中不断更新案例素材库，理论联系实际，开发与知识点相关性强的典型案例。其次，实践性教学设计也应当遵循学生认知发展规律，循序渐进，形成另一条连接起点要素和节点要素的“共有线”。打造逻辑性与实践性兼顾的双线结构课程，将会更加有助于中职学生掌握《机械基础》[5]。

4.3 依托教材，面向“立德树人”目标

教材是育人育才的重要依托，教师不能仅仅依靠教材，立德树人才是根本目标，在建构知识的同时也应当注意塑造人，教学应当超越教材，将国家命运与个人未来联结，培养学生的职业道德与爱国情怀，“为党育人，为国育才”。

5 结语

教材分析作为“三教改革”的基础性工作，是推动职业教育高质量发展的重要一环。然而相比于基础教育，职业教育在教材分析方面的研究相去甚远。ISM法作为一种有效解决复杂系统工程问题的分析工具，其作用不仅局限于教材的分析，对推动职业教育专业设置，课程体系，学段衔接等问题的解决也具有较强的可行性与参考价值。本研究以ISM 法分析中职《机械基础》之于教材如管中窥豹，之于方法如牛鼎烹鸡，希望能够抛砖引玉，不断引入新方法，新视阈，切实推进职业教育高质量发展。