基于目標(biāo)矩陣法的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教材分析——以數(shù)制轉(zhuǎn)換為例

◆張仲強(qiáng) 王剛

作者：張仲強(qiáng)，重慶旅游職業(yè)學(xué)院助教，研究方向?yàn)榻逃畔⒒⒂?jì)算機(jī)教育應(yīng)用；王剛，重慶旅游職業(yè)學(xué)院（409000）。

1 目標(biāo)矩陣法

目標(biāo)矩陣法是分析教材知識編排和教師決定教學(xué)序列是否合理，知識內(nèi)在的依存邏輯順序和學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)是否矛盾，將教材內(nèi)容分成多種要素，通過要素間關(guān)聯(lián)程度的辨別，對教材內(nèi)容以矩陣的形式經(jīng)過一定的操作處理，形成目標(biāo)分類，制定形成關(guān)系圖，進(jìn)行結(jié)構(gòu)化分析和序列化的方法[1]。進(jìn)行教學(xué)分析的目的是決定教學(xué)序列，為教學(xué)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

數(shù)制及數(shù)制轉(zhuǎn)換在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中占有很重要的位置，在計(jì)算機(jī)一級等級考試中約占有6%的分值，是每次等級考試必考內(nèi)容。但該部分內(nèi)容又是學(xué)生不易于掌握的內(nèi)容，學(xué)生很容易眼高手低，實(shí)際考試中經(jīng)常出錯。原因除了學(xué)生自身因素外，還與教材編寫和教師教學(xué)設(shè)計(jì)有關(guān)。

基于以上情況，筆者以目標(biāo)矩陣法分析計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教材中的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換，厘清教學(xué)思路，制定教學(xué)序列，設(shè)計(jì)教學(xué)過程。

2 目標(biāo)矩陣法分析大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教材（以數(shù)制轉(zhuǎn)換為例）

制定教學(xué)目標(biāo) 根據(jù)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)數(shù)制轉(zhuǎn)換教材內(nèi)容的分析，抽出若干個重要概念作為要素，對教材進(jìn)行目標(biāo)矩陣分析。以數(shù)制轉(zhuǎn)換為例，首先指出數(shù)制轉(zhuǎn)換的教學(xué)目標(biāo)G是：掌握數(shù)制轉(zhuǎn)換的方法，能進(jìn)行二、八、十與十六進(jìn)制的互轉(zhuǎn)。為達(dá)到此目標(biāo)，首先要學(xué)習(xí)的數(shù)制轉(zhuǎn)換前提知識是要知道什么是數(shù)制，應(yīng)掌握并理解各數(shù)制對照表及各數(shù)制間的數(shù)字符號關(guān)系。

利用課題分析法，基于給定的教學(xué)目標(biāo)抽出前提知識（用R代替）和低級目標(biāo)（用數(shù)字編號代替）要素。

1）前提知識（R）：知道數(shù)制的概念；生活中常用的數(shù)制；計(jì)算機(jī)中信息表示用的數(shù)制是“二進(jìn)制”，二進(jìn)制只有0和1兩個代碼，0和1的組合可以代表所有信息、數(shù)據(jù)及資料；計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制編碼的原因。

2）低級目標(biāo)：

1．基數(shù)，數(shù)制所使用的基本數(shù)碼的個數(shù)；

2.權(quán)的概念，編碼中每位所代表的實(shí)際數(shù)值；

3.能寫出十進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開式；

4.二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制按權(quán)展開式；

5.八進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制按權(quán)展開式；

6.十六進(jìn)制按權(quán)展開式；

7.十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)二進(jìn)制數(shù)；

8.十進(jìn)制數(shù)整數(shù)轉(zhuǎn)換；

9.十進(jìn)制數(shù)小數(shù)轉(zhuǎn)換；

10.進(jìn)制轉(zhuǎn)換對照表的理解，能指出數(shù)制編碼之間的關(guān)系；

11.二進(jìn)制轉(zhuǎn)八進(jìn)制；

12.八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)二進(jìn)制數(shù)；

13.二進(jìn)制轉(zhuǎn)十六進(jìn)制；

14.十六進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制。

決定具有形成關(guān)系的直接低級目標(biāo) 課題分析法不僅能指出完成主教學(xué)目標(biāo)的低級教學(xué)目標(biāo)，而且能指出直接低級目標(biāo)。按這種關(guān)系列出以上目標(biāo)的形成關(guān)系（如表1所示）。

目標(biāo)矩陣 按照表1給出的直接低級目標(biāo)關(guān)系，制作目標(biāo)矩陣。制作方法：分別在橫軸和縱軸上列出各低級目標(biāo)，橫軸上的目標(biāo)為高級目標(biāo)，按表1給出關(guān)系，從縱軸上看起，若某個低級目標(biāo)是橫軸的直接低級目標(biāo)，則在其十字交叉方格內(nèi)置“1”[1]，按此制作目標(biāo)矩陣圖（如圖1所示）。

按目標(biāo)水平分類 按目標(biāo)水平高低不同，可以對目標(biāo)進(jìn)行分類。目標(biāo)水平分類可以通過簡單的操作得到。具體操作步驟：觀察圖1，從橫軸看起，某個目標(biāo)所在的整列沒有“1”標(biāo)志，表示該目標(biāo)位于最底層目標(biāo)，學(xué)習(xí)目標(biāo)水平層次較低，應(yīng)作為前提知識學(xué)習(xí)；把該目標(biāo)所對應(yīng)的行的整行標(biāo)志有1的位置置空白，在此例中是把目標(biāo)R，1、8、9、10所在行全部置空白，由此得到圖2目標(biāo)矩陣（II），和該案例中的第5類目標(biāo)。依次進(jìn)行下去，其他操作過程省略，則可得到按不同目標(biāo)水平分類的目標(biāo)分類表（表2）。

形成關(guān)系圖 根據(jù)不同水平目標(biāo)分類表2及目標(biāo)形成關(guān)系表1，則可很容易制作出目標(biāo)形成關(guān)系圖，一目了然看出每個目標(biāo)所處的水平位置（如圖3所示）。

表1 直接低級目標(biāo)

圖1 目標(biāo)矩陣（I）

圖2 目標(biāo)矩陣（II）

3 研討與教學(xué)序列安排

十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)二進(jìn)制數(shù)、數(shù)制對照表的理解應(yīng)優(yōu)先安排教學(xué)；二與十進(jìn)制的相互轉(zhuǎn)換是作為二與八、二與十六進(jìn)制相互轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)，應(yīng)先進(jìn)行編排和教學(xué)；其次是二、八進(jìn)制的相互轉(zhuǎn)換作為二、十六進(jìn)制相互轉(zhuǎn)換的先前知識，先進(jìn)行編排及先進(jìn)行教學(xué)，但在教學(xué)此部分時及在教材編寫過程中要交代清楚八進(jìn)制中的基本數(shù)字符號0～7正好和3位二進(jìn)制數(shù)的8種取值000～111對應(yīng)，所以，二進(jìn)制與八進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換可以按位進(jìn)行[2]。在這部分不僅用表格列出八、十六進(jìn)制與二進(jìn)制對照表，而且要做詳細(xì)解釋說明，但是在個別教材編寫時并未交待，給學(xué)生的理解帶來困惑。因此，數(shù)制間對照表的教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生理解應(yīng)放在二與八、二與十六進(jìn)制互轉(zhuǎn)之前進(jìn)行，否則學(xué)生很困惑為什么會是這樣的按位分組轉(zhuǎn)換。二、十六進(jìn)制相互轉(zhuǎn)換和二、八進(jìn)制轉(zhuǎn)換相似，放在其后教學(xué)自然而然很容易接受。

通過以上分析，從形成關(guān)系圖來看，總體分析和課堂教學(xué)預(yù)設(shè)基本一致。具體為：數(shù)制的概念及基數(shù)的概念，

表2 目標(biāo)分類

圖3 形成關(guān)系圖

4 結(jié)語

通過目標(biāo)矩陣法分析大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教材中的一小節(jié)數(shù)制轉(zhuǎn)換，可見目標(biāo)矩陣法操作簡單，將難以理清的要素及其關(guān)系以圖示的方式凸顯出來，有利于教師做出教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)安排。但同時目標(biāo)矩陣法也存在一定問題，如處于同一水平層次的目標(biāo)，應(yīng)優(yōu)先安排哪個教學(xué)序列在圖中沒有反應(yīng)出來，這就對教師的要求較高，與教師的經(jīng)驗(yàn)和判斷及教材觀有很大關(guān)系。但經(jīng)過幾番慎重的修改和調(diào)整，是可以設(shè)計(jì)出一堂優(yōu)秀的課例的。

[1]傅德榮,章慧敏.教育信息處理[M].北京:北京師范大學(xué)出版,2001.

[2]陸濟(jì)樂.計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)[M].北京:中央民族大學(xué)出版社,2007.

[3]鄭建江.計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目式教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2012.