基于目標矩陣法的大學計算機基礎教材分析——以數制轉換為例

◆張仲強 王剛

作者：張仲強，重慶旅游職業學院助教，研究方向為教育信息化、計算機教育應用；王剛，重慶旅游職業學院（409000）。

1 目標矩陣法

目標矩陣法是分析教材知識編排和教師決定教學序列是否合理，知識內在的依存邏輯順序和學生認知結構是否矛盾，將教材內容分成多種要素，通過要素間關聯程度的辨別，對教材內容以矩陣的形式經過一定的操作處理，形成目標分類，制定形成關系圖，進行結構化分析和序列化的方法[1]。進行教學分析的目的是決定教學序列，為教學設計提供指導。

數制及數制轉換在計算機基礎教學中占有很重要的位置，在計算機一級等級考試中約占有6%的分值，是每次等級考試必考內容。但該部分內容又是學生不易于掌握的內容，學生很容易眼高手低，實際考試中經常出錯。原因除了學生自身因素外，還與教材編寫和教師教學設計有關。

基于以上情況，筆者以目標矩陣法分析計算機基礎教材中的數制及其轉換，厘清教學思路，制定教學序列，設計教學過程。

2 目標矩陣法分析大學計算機基礎教材（以數制轉換為例）

制定教學目標 根據計算機基礎數制轉換教材內容的分析，抽出若干個重要概念作為要素，對教材進行目標矩陣分析。以數制轉換為例，首先指出數制轉換的教學目標G是：掌握數制轉換的方法，能進行二、八、十與十六進制的互轉。為達到此目標，首先要學習的數制轉換前提知識是要知道什么是數制，應掌握并理解各數制對照表及各數制間的數字符號關系。

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

1）前提知識（R）：知道數制的概念；生活中常用的數制；計算機中信息表示用的數制是“二進制”，二進制只有0和1兩個代碼，0和1的組合可以代表所有信息、數據及資料；計算機采用二進制編碼的原因。

2）低級目標：

1．基數，數制所使用的基本數碼的個數；

2.權的概念，編碼中每位所代表的實際數值；

3.能寫出十進制數按權展開式；

4.二進制轉十進制按權展開式；

5.八進制轉十進制按權展開式；

6.十六進制按權展開式；

7.十進制數轉二進制數；

8.十進制數整數轉換；

9.十進制數小數轉換；

10.進制轉換對照表的理解，能指出數制編碼之間的關系；

11.二進制轉八進制；

12.八進制數轉二進制數；

13.二進制轉十六進制；

14.十六進制轉二進制。

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

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

按目標水平分類 按目標水平高低不同，可以對目標進行分類。目標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，某個目標所在的整列沒有“1”標志，表示該目標位于最底層目標，學習目標水平層次較低，應作為前提知識學習；把該目標所對應的行的整行標志有1的位置置空白，在此例中是把目標R，1、8、9、10所在行全部置空白，由此得到圖2目標矩陣（II），和該案例中的第5類目標。依次進行下去，其他操作過程省略，則可得到按不同目標水平分類的目標分類表（表2）。

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

表1 直接低級目標

圖1 目標矩陣（I）

圖2 目標矩陣（II）

3 研討與教學序列安排

十進制數轉二進制數、數制對照表的理解應優先安排教學；二與十進制的相互轉換是作為二與八、二與十六進制相互轉換的基礎，應先進行編排和教學；其次是二、八進制的相互轉換作為二、十六進制相互轉換的先前知識，先進行編排及先進行教學，但在教學此部分時及在教材編寫過程中要交代清楚八進制中的基本數字符號0～7正好和3位二進制數的8種取值000～111對應，所以，二進制與八進制數之間的轉換可以按位進行[2]。在這部分不僅用表格列出八、十六進制與二進制對照表，而且要做詳細解釋說明，但是在個別教材編寫時并未交待，給學生的理解帶來困惑。因此，數制間對照表的教學引導學生理解應放在二與八、二與十六進制互轉之前進行，否則學生很困惑為什么會是這樣的按位分組轉換。二、十六進制相互轉換和二、八進制轉換相似，放在其后教學自然而然很容易接受。

通過以上分析，從形成關系圖來看，總體分析和課堂教學預設基本一致。具體為：數制的概念及基數的概念，

表2 目標分類

圖3 形成關系圖

4 結語

通過目標矩陣法分析大學計算機基礎教材中的一小節數制轉換，可見目標矩陣法操作簡單，將難以理清的要素及其關系以圖示的方式凸顯出來，有利于教師做出教學設計和教學安排。但同時目標矩陣法也存在一定問題，如處于同一水平層次的目標，應優先安排哪個教學序列在圖中沒有反應出來，這就對教師的要求較高，與教師的經驗和判斷及教材觀有很大關系。但經過幾番慎重的修改和調整，是可以設計出一堂優秀的課例的。

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

[2]陸濟樂.計算機應用基礎[M].北京:中央民族大學出版社,2007.

[3]鄭建江.計算機應用技術項目式教程[M].北京:清華大學出版社,2012.