一、詮釋結構模式意涵
詮釋結構模式(Interpretive Strctural Model，簡稱 ISM)由 Warfield. N. 於 1973 年提出，原本是社會系統工學(Social System Engineering)的一種構造模 型法。是以離散數學和圖形理論為基礎，再結合行為科學、數學概念、團 體決策(group discussion)及電腦輔助等領域，並考慮到學習的歷程，透過二 維矩陣的數學運算，呈現出系統內全部元素的關連性，並可藉由電腦來輔 助執行繁複的數學運算過程，最後可自動產生一個完整的多層級結構化階 層(multilevel structural hierarchy)。
日本學者佐籐隆博將 ISM 分析法應用在教育上，其主要意義是要將學 習者腦中思考的概念單位結構，用具體的圖形或數量表示出來，也就是利 用圖形理論(graph theory)中的階層有向圖(hierarchical digraph)來描述課程中 各要素之前後順序，如此將可使教師腦中片段、抽象化的教材要素順序，
轉變為具體化、全面化的關聯構造階層圖，如圖 2-3-7(鄭麗娜，民 93)。
圖 2-3-7 教師認知型之關聯構造階層圖 資料來源：蔡秉燁、鍾靜蓉 (民 92)。
ISM 分析法主要功能是「建立整體概念元素之間的關係，即經由部份 元素之間的關係，整合起來形成所有元素整體之關係」。此處所指的元素，
除了所談到的腦中知識概念單位之外，亦可為教材中最基本的單元或學習 內容。
二、ISM 用途
就 ISM 分析法用途而言，主要有下列數點：
(一) 教材內容的結構化
將教材目標「由上往下(top down)的分析，藉著「要達成此目標，需要 哪些子目標」的分析，決定出年級間或各單元間教材內容的結構，此種方 式相當於「工作分析」的理論。
(二) 編授教材內容
教學者決定出教材內容的目標層次關係，是「由下往上(bottom up)」
累積元素關係的方式。利用 ISM 分析法，可幫助授課者了解目標之間的順 序關係和發展。
(三) 學習者學習內容的結構化
學習者本身對知識的概念結構可能不同於教材內容，因此，如果已確 知學習者概念元素兩兩之間的關係時，就可利用 ISM 分析法，得到整體概 念的結構圖。
三、理論基礎
認知心理學家所認為的認知結構，是指人類腦中的知識可以視為一種 有組織且有層次性的結構體，而這個認知結構，我們無法直接看見，只能 根據知識呈現於外的形式，即表徵(representation)方式，來間接推論得知。
認知心理學家 Solso 歸納出五種有關人類語意組織方式的知識表徵模式：
(一)、群集模式(c1ustering model)(二)、集合理論模式(set-theoretical
model)(三)、語意屬性比較模式(semantic feature-comparison model)(四)、網路 模式(network model)(五)、神經認知模式(neurocognitive model)；而網路模式 被認為最具應用價值。
階層網路結構模式(hierarchical netwok strcture model)為 Collins 與 Quillian 於 1969 年所提出，認為人的記憶系統中，知識結構是由許多代表基本觀念 的節點(node)，及節點與節點之間的連結所共同構成的一種語意網路 (sematic network)。
在這認知結構中，專家的知識組織較呈階層形式，並擁有豐富的型態 索引基模(pattern-index schemta)，也就是指專家的認知結構，能作有效、系 統的、關聯的連結或分類，甚至成為自動化機制，還可以做縱橫交叉式的 思考，在問題解決時會比生手還容易做出快速及有效的反應與詮釋。生手 的知識架構中，節點與節點間的關係不甚明確，傾向把知識組織成為個別 瑣碎的小單位片段或字句，無法作錯綜複雜、跳躍式的思考。
而認知結構要如何表徵？根據余民寧研究指出，由美國康乃爾大學 Novak 等人發展的概念構圖(concept mapping)能有效的呈現認知體系。概念 構圖是一種以二維平面形式呈現學習主題概念結構的圖像式知識表徵系 統，類似學習地圖，其中以節點代表概念，而鏈結的線則表示概念與概念
之間實際的或因果的關係。概念構圖原先是應用在科學教育領域中，後來 逐漸擴散開來，也應用在教學、學習，研究、評量等方面，不僅成效卓著，
也得到多方面的實證研究支持，認為概念構圖是一種直觀式的啟發方法；
是一種後設學習的策略，用來幫助學生如何去學；是一種評量工具，作為 改進教學與評量的參考。
在繪製概念構圖時，當概念的個數較多，或項目之間的關係較複雜 時，要徒手繪製階層或是腦中的教材要素項目結構圖，就不是一件容易的 事；若要素超過 20 個以上時，則可利用電腦等快速運算工具來幫助人們思 考當。詮釋結構模式則能處理此一程序。
四、ISM 的構圖
ISM 的構圖步驟，大扺上可分為下列幾步(許天維、林原宏，民 86；服 部 環，2002；佐藤隆博，1996)：
(一) 抽出單元(概念或項目)中的教材要素
定義：組織要素為 si i=1,2,3…..n
(二) 原因／結果分析表
全部教材要素兩兩做比較其各個關係(例如因果關係等)，列出原因／
結果分析表。
1
3 5
2 3 2 4
4 2 3
5 4
結果、上位 s1 s2 ... ... sn s1 0 0 ... ... 1 S2 1 0 ... ... 0 ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ...
原 因
、 下
位 sn 0 0 ... ... 0
(三) 組織要素階層化
將要素因果關係表，轉化為數學表現的型式，即具有二值矩陣(binary matrix)性質的關係矩陣或稱為相鄰矩陣(adjacent matrix)，以符號 A 表示。
(四) 將相鄰矩陣轉化為可達矩陣(reachable matric)
運用圖形理論(Warfield, 1973a, p123；佐藤隆博，1987)，將關係矩陣 A 加上單位矩陣 I，變成「含有自已的因果關係矩陣」，以 P 表之，亦即 P=A+I。
0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 A =
1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 I =
P 矩陣分別自乘，求 P2, P3, P4 …….. PP
當 PP = PP 時，PP 稱為可達矩陣(reachability matrix)
P3 = P4 時，P4 稱為可達矩陣
(五) 將可達矩陣轉換為階層矩陣(hierarchical matrix)
Si 可達矩陣 P(si) 先行矩陣 N(si) P(si)∩M(si)
表中 P(si)係上個步驟，運算所得的可達矩陣。N(si)稱為先行矩陣 0 0 0 0 0
(antecendent matrix)，是由可達矩陣轉化而得。從可達矩陣第 i 行的內容，
依序寫入先行矩陣的第 i 列上，例如 P(si)第一行指向 S1 有 S1 S2 S3 S4 S5 分別填在 N(si)第一列；第二行指向 S2 有 S2 將其填在 N(si)第二列；第三 行指向 S3 有 S2 S3 S4 分別填在 N(si)第三列；餘此類推，則可得出先行矩 陣 N(si)。
(六) 最後以階層矩陣分析完成 ISM 層級構造圖
1.階層的決定
首先，在可達矩陣中，找到共同的元素為 S(1)，因此 S(1) 為最上位元素；其次，可達矩陣去除 S(1)後，剩餘矩陣可找出共 同元素為 S(5)，所以 S(5)為第二層；餘此類推，第三層為 S(3)、
S(4)；最下層為 S(2)。
2.劃出層級構造圖
根據上述的階層決定和相鄰矩陣的元素間的關係，完成 ISM 層級構造圖。
1
3
5
2 4
五、相關研究
運用詮釋結構模型之建立，瞭解教師實施 資訊融入教學之要素及發展策略。
唐復 (2003)
教育視導網路化之 需求評估與發展策 略
運用詮釋結構模型論於推動教育視導網 路化之需求評估及發展策略
探討教育視導網路化之需求，抽出十二項 要素，經過運用ISM 數學運算方式，以 及專家訪談得到六個關鍵要素，包括關鍵 要素的順位、需達成率、結構圖等，進而 得到改善項目之順位及實施方案，並提出 其發展策略。
吳信義(民 87)利用 ISM 方法，應用於職業教育的『基本電學』科目教 學單元中要素組織關係，根據所建立的教學單元，以電腦化進行分析據以 達到課程設計的負擔。
蔡曉信(民 82)利用 ISM 方法，請在職進修老師開放性地表達對於清潔 劑的觀點，此研究結果顯示 ISM 方法能有效提昇有關 STS(science－
technology society)教學的看法和觀念。
鍾靜蓉(民 91)就經濟學中『需求與供給』單元為實例，以 ISM 方法進 行學習單元的結構化分析，渠以電腦軟體快速建立學習單元的『學習地圖』
(learning map)與『學習路徑』(learning path)。
唐復(民 92)應用 ISM 於推動教育視導網路化之專家意見整合，據以獲 得問題的階層關係和改善方案的結構關係。
彭淑珍(民 93)運用「詮釋結構模式」對智能障礙高職學生職業課程進 行教學設計，並以群集作為課程規劃的基礎，以使智能障礙高職學生具有 整合性的職業技能、職業認知及職業態度。
鄭麗娜(民 93)研究指出教學內容應以知識結構和概念體系為依據，並
清楚的指出可能涉及的概念，以做為教材編輯的參考。
Tatsuoka(1995)應用 ISM 分析出貝階層性的知識狀態結構，此分析方 法認為概念和認知具有關聯性，因此屬性之間具有先前需要
(prerequisite relationship)的關係。
Hawthorme 與 Sage(1975)應用 ISM 方法於高等教育課程計畫的意見整 合，就五種不同團體成員於討論過程中，提出對於高等教育的意見。
Fontela(2003)認為 ISM 方法是整合連結質性和量性資料的適合方 法，Nussbaum 與 Smith(1983)對於職前教師的 TAPE(teacher and practicum elementary program)訓練課程，採用電腦輔助式的
ISM(computer-aided ISM)課程設計，用以協助群體中，討論與分析複雜 的教學情境問題，在此過程中電腦對於問題提供解決層級的不同要點。
綜合上述研究結果顯示，使用 ISM 的訓練課程有多項優點，包括有效 且快速地促進小組團體形成課程要點、能促進創造性的問題解決力案、減 少時間浪費且促進要素的形成。