基于ISM 法的中職《機(jī)械基礎(chǔ)》教材分析

費(fèi)孝燁，李佳藝，周小淞

（貴州師范大學(xué)機(jī)械與電氣工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025）

0 引言

2020 年元月教育部印發(fā)了《職業(yè)院校教材管理辦法》，對職業(yè)教育教材改革地提出了新的要求?！稒C(jī)械基礎(chǔ)》涵蓋內(nèi)容龐雜，對應(yīng)不同學(xué)段與專業(yè)，教材版本種類繁多，各作者在教材編寫風(fēng)格與邏輯結(jié)構(gòu)組織上又存在一定差異。對各版本教材知識(shí)結(jié)構(gòu)對比研究，有助于明晰《機(jī)械基礎(chǔ)》的核心知識(shí)點(diǎn)，促進(jìn)師生準(zhǔn)確把握教材知識(shí)結(jié)構(gòu)脈絡(luò)，從而規(guī)范職業(yè)教育機(jī)械類專業(yè)課程標(biāo)準(zhǔn)及健全職業(yè)資格體系建設(shè)，以解決職業(yè)教育中不同學(xué)段間機(jī)械專業(yè)課程銜接的問題。

針對當(dāng)前《機(jī)械基礎(chǔ)》教材研究幾乎空白的現(xiàn)狀，本研究從教育部辦公廳公布的“十三五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材書目中摘選出三本不同《機(jī)械基礎(chǔ)（多學(xué)時(shí)）》教材內(nèi)容（表1）為研究對象，運(yùn)用ISM 法對三版教材內(nèi)容組織邏輯進(jìn)行分析和可視化處理，通過對比展現(xiàn)出教材的核心知識(shí)要素與邏輯組織結(jié)構(gòu)，從而為中職《機(jī)械基礎(chǔ)》教學(xué)提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)為職業(yè)教育教材研究提供新視角。

表1 《機(jī)械基礎(chǔ)》研究教材

1 ISM 法與教材分析

ISM 法（Interpretative Structural Modeling Method），最早是美國John Warfield 教授為解決復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)問題而創(chuàng)造的方法[1]。20 世紀(jì)80 年代，日本佐藤隆博教授首次將ISM 法引入教材分析領(lǐng)域，20 世紀(jì)90 年代末期，ISM 法被廣泛應(yīng)用于對中小學(xué)教材的研究，然而在職業(yè)教育中，運(yùn)用此方法分析教材的案例寥寥無幾。本研究運(yùn)用ISM 法進(jìn)行教材分析的基本流程，如圖1 所示。

圖1 ISM 法操作流程圖[2]

2 中職《機(jī)械基礎(chǔ)》ISM 法分析過程

2.1 抽取知識(shí)要素

為確保研究結(jié)果的準(zhǔn)確，本研究選取知識(shí)要素的對象為“十三五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材書目中的三本《機(jī)械基礎(chǔ)（多學(xué)時(shí)）》教材，由三位《機(jī)械基礎(chǔ)》課程的任課老師仔細(xì)研讀各本教材中的內(nèi)容要求與邏輯關(guān)系，經(jīng)反復(fù)研究討論后抽取三版教材知識(shí)要素，并擬定知識(shí)要素之間的關(guān)系，邀請機(jī)械行業(yè)專家評(píng)議，最終確定知識(shí)要素間的形成關(guān)系，建立鄰接矩陣，見表2。

表2 三版《機(jī)械基礎(chǔ)（多學(xué)時(shí)）》知識(shí)要素編碼

2.2 確定形成關(guān)系，建立鄰接矩陣

根據(jù)ISM 法規(guī)定，如果在教學(xué)內(nèi)容組織中，學(xué)生必須以知識(shí)要素A 為基礎(chǔ)才能掌握知識(shí)要素B，則稱A 是先行要素，B 是可達(dá)要素，A 與B 為直接關(guān)系。依據(jù)知識(shí)要素間的直接關(guān)系建立鄰接矩陣，矩陣中X軸為可達(dá)要素，Y 軸為先行要素，如兩者間存在邏輯關(guān)系，則在表中寫1，否則為0。由于篇幅有限，以欒學(xué)鋼，趙玉奇，陳少斌版《機(jī)械基礎(chǔ)（多學(xué)時(shí)）》教材為例，內(nèi)容知識(shí)要素鄰接矩陣，見表3。

表3 欒學(xué)鋼版《機(jī)械基礎(chǔ)》內(nèi)容知識(shí)要素鄰接矩陣

2.3 構(gòu)建知識(shí)要素層級(jí)有向圖

使用SPSS 軟件將鄰接矩陣轉(zhuǎn)換為可達(dá)矩陣，并對可達(dá)矩陣進(jìn)行層級(jí)劃分，得出三版教材內(nèi)容知識(shí)要素層級(jí)分布表，見表4。

表4 《機(jī)械基礎(chǔ)》內(nèi)容知識(shí)要素層級(jí)分布表

結(jié)合表4 和各知識(shí)要素間的直接關(guān)系構(gòu)建知識(shí)層級(jí)有向圖，如圖2、圖3、圖4。

圖2 張國軍版《機(jī)械基礎(chǔ)》知識(shí)要素層級(jí)有向圖

圖3 劉曉芬版《機(jī)械基礎(chǔ)》知識(shí)要素層級(jí)有向圖

圖4 欒學(xué)鋼版《機(jī)械基礎(chǔ)》知識(shí)要素層級(jí)有向圖

3 分析與討論

3.1 知識(shí)要素的對比

分析表2 可以發(fā)現(xiàn)，三版教材的知識(shí)要素的總量都為11 個(gè)，雖然知識(shí)要素名稱存在差異，但內(nèi)涵基本一致。觀察表5 可以發(fā)現(xiàn)，力系與平衡，強(qiáng)度與剛度，材料與應(yīng)用等知識(shí)要素均出現(xiàn)在三版教材中，劉曉芬版與欒學(xué)鋼版甚至知識(shí)要素一一對應(yīng)，可見《機(jī)械基礎(chǔ)》核心要素具有高度一致性。

表5 三版教材知識(shí)要素重復(fù)出現(xiàn)情況統(tǒng)計(jì)表

三個(gè)版本對于知識(shí)要素理解最顯著的區(qū)別在于機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)踐環(huán)節(jié)的開展，2019 年12 月，教育部印發(fā)的《職業(yè)院校教材管理辦法》要求突出職業(yè)院校教材的職業(yè)特色，落實(shí)職業(yè)教育類型教育任務(wù)。要求專業(yè)課程教材“強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性”，“注重以真實(shí)生產(chǎn)項(xiàng)目、典型工作任務(wù)、案例等為載體組織教學(xué)單元”[3]。盡管三版教材都以階段任務(wù)的形式將實(shí)踐環(huán)節(jié)貫穿于各個(gè)章節(jié)，其中張版更是設(shè)置了綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)，突出強(qiáng)調(diào)了《機(jī)械基礎(chǔ)》的實(shí)踐性，這也體現(xiàn)了職業(yè)教育中實(shí)踐性環(huán)節(jié)的重要性。

3.2 起始要素與結(jié)點(diǎn)要素

在ISM 法中規(guī)定：在層級(jí)有向圖中位于最底層、只有箭頭指出、沒有箭頭指入的要素就是起始要素；沒有箭頭指出、只有箭頭指入的要素就是結(jié)點(diǎn)要素[4]。起始要素是教材編排的邏輯起點(diǎn)，是教材知識(shí)開展的基礎(chǔ)，結(jié)點(diǎn)要素則是教材的終極目標(biāo)。

從學(xué)科知識(shí)目標(biāo)分析，圖2，3，4 中可得出，機(jī)械基礎(chǔ)是一門以力學(xué)、材料與制圖為基礎(chǔ)，以機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)為研究對象的專業(yè)課程。因其各單元存在較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，則在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的過程中也需注重專業(yè)理論知識(shí)的積累與運(yùn)用。在《機(jī)械基礎(chǔ)》的教學(xué)中，因“構(gòu)件受力與強(qiáng)度剛度”是所有單元內(nèi)容的基礎(chǔ)，將其作為學(xué)習(xí)起點(diǎn)既符合學(xué)科邏輯，又遵循了學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

從學(xué)科能力目標(biāo)分析，三版的起點(diǎn)要素都以力學(xué)為起始要素，以全面認(rèn)識(shí)機(jī)械知識(shí)結(jié)點(diǎn)要素為最高目標(biāo)，以不同的角度衍生出不同的邏輯線索。然而張版與其他版本的不同在于不光在章節(jié)中體現(xiàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，更將機(jī)械基礎(chǔ)綜合實(shí)踐單獨(dú)拓展成一個(gè)章節(jié)學(xué)習(xí)考評(píng)，體現(xiàn)了實(shí)踐在職業(yè)教育中既是目標(biāo)又是評(píng)價(jià)；既是內(nèi)容，又是形式的特殊地位。這體現(xiàn)了中職課程在課程內(nèi)容相對穩(wěn)定的情況下，不斷增強(qiáng)實(shí)踐性的趨勢。

3.3 要素間的邏輯關(guān)系

三版教材實(shí)際上都是單線結(jié)構(gòu)，即“構(gòu)件受力與變形規(guī)律及強(qiáng)度與剛度→機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)化規(guī)律→零件精度與安裝維修”。從表4 三版教材《機(jī)械基礎(chǔ)》內(nèi)容知識(shí)要素層級(jí)分布表中可以發(fā)現(xiàn)，張國軍版的知識(shí)結(jié)構(gòu)更加扁平化，前后知識(shí)相關(guān)性強(qiáng)。而后兩版知識(shí)主線更長，更容易使學(xué)生產(chǎn)生知識(shí)的割裂感。

例如，后兩版學(xué)生在學(xué)習(xí)完構(gòu)件受力與變形規(guī)律及強(qiáng)度與剛度后，在沒有具體零部件基礎(chǔ)的情況下直接學(xué)習(xí)《誤差與公差》，并不符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。此外，學(xué)習(xí)完《誤差與公差》《連接與緊固》后并沒有實(shí)踐項(xiàng)目加以鞏固，使學(xué)生難學(xué)易忘。在邏輯結(jié)構(gòu)上，張版的知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)更加科學(xué)。

4 結(jié)論和啟示

4.1 融合多種教材，靈活組織教學(xué)

由表4 知識(shí)要素層級(jí)有向圖可看出，《機(jī)械基礎(chǔ)》知識(shí)組織結(jié)構(gòu)與書本目錄結(jié)構(gòu)往往存在很大差別。教師若照本宣科，那么學(xué)生將很難將雜亂的知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通。教師應(yīng)當(dāng)善于借鑒其他優(yōu)秀教材結(jié)構(gòu)，博采眾長，在深刻理解教材的基礎(chǔ)上靈活組織教學(xué)，為學(xué)生建構(gòu)起有邏輯的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

4.2 加強(qiáng)實(shí)踐與理論聯(lián)系，開發(fā)《機(jī)械基礎(chǔ)》實(shí)踐線路

教育部明確指出職業(yè)教育實(shí)踐性環(huán)節(jié)要占50%以上，實(shí)踐學(xué)時(shí)增加的同時(shí)應(yīng)當(dāng)注意提升實(shí)踐案例質(zhì)量。首先，教師應(yīng)該在機(jī)械教學(xué)中不斷更新案例素材庫，理論聯(lián)系實(shí)際，開發(fā)與知識(shí)點(diǎn)相關(guān)性強(qiáng)的典型案例。其次，實(shí)踐性教學(xué)設(shè)計(jì)也應(yīng)當(dāng)遵循學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，循序漸進(jìn)，形成另一條連接起點(diǎn)要素和節(jié)點(diǎn)要素的“共有線”。打造邏輯性與實(shí)踐性兼顧的雙線結(jié)構(gòu)課程，將會(huì)更加有助于中職學(xué)生掌握《機(jī)械基礎(chǔ)》[5]。

4.3 依托教材，面向“立德樹人”目標(biāo)

教材是育人育才的重要依托，教師不能僅僅依靠教材，立德樹人才是根本目標(biāo)，在建構(gòu)知識(shí)的同時(shí)也應(yīng)當(dāng)注意塑造人，教學(xué)應(yīng)當(dāng)超越教材，將國家命運(yùn)與個(gè)人未來聯(lián)結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德與愛國情懷，“為黨育人，為國育才”。

5 結(jié)語

教材分析作為“三教改革”的基礎(chǔ)性工作，是推動(dòng)職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的重要一環(huán)。然而相比于基礎(chǔ)教育，職業(yè)教育在教材分析方面的研究相去甚遠(yuǎn)。ISM法作為一種有效解決復(fù)雜系統(tǒng)工程問題的分析工具，其作用不僅局限于教材的分析，對推動(dòng)職業(yè)教育專業(yè)設(shè)置，課程體系，學(xué)段銜接等問題的解決也具有較強(qiáng)的可行性與參考價(jià)值。本研究以ISM 法分析中職《機(jī)械基礎(chǔ)》之于教材如管中窺豹，之于方法如牛鼎烹雞，希望能夠拋磚引玉，不斷引入新方法，新視閾，切實(shí)推進(jìn)職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展。