基于目标矩阵法的大学计算机基础教材分析——以数制转换为例

◆张仲强 王刚

作者：张仲强，重庆旅游职业学院助教，研究方向为教育信息化、计算机教育应用；王刚，重庆旅游职业学院（409000）。

1 目标矩阵法

目标矩阵法是分析教材知识编排和教师决定教学序列是否合理，知识内在的依存逻辑顺序和学生认知结构是否矛盾，将教材内容分成多种要素，通过要素间关联程度的辨别，对教材内容以矩阵的形式经过一定的操作处理，形成目标分类，制定形成关系图，进行结构化分析和序列化的方法[1]。进行教学分析的目的是决定教学序列，为教学设计提供指导。

数制及数制转换在计算机基础教学中占有很重要的位置，在计算机一级等级考试中约占有6%的分值，是每次等级考试必考内容。但该部分内容又是学生不易于掌握的内容，学生很容易眼高手低，实际考试中经常出错。原因除了学生自身因素外，还与教材编写和教师教学设计有关。

基于以上情况，笔者以目标矩阵法分析计算机基础教材中的数制及其转换，厘清教学思路，制定教学序列，设计教学过程。

2 目标矩阵法分析大学计算机基础教材（以数制转换为例）

制定教学目标 根据计算机基础数制转换教材内容的分析，抽出若干个重要概念作为要素，对教材进行目标矩阵分析。以数制转换为例，首先指出数制转换的教学目标G是：掌握数制转换的方法，能进行二、八、十与十六进制的互转。为达到此目标，首先要学习的数制转换前提知识是要知道什么是数制，应掌握并理解各数制对照表及各数制间的数字符号关系。

利用课题分析法，基于给定的教学目标抽出前提知识（用R代替）和低级目标（用数字编号代替）要素。

1）前提知识（R）：知道数制的概念；生活中常用的数制；计算机中信息表示用的数制是“二进制”，二进制只有0和1两个代码，0和1的组合可以代表所有信息、数据及资料；计算机采用二进制编码的原因。

2）低级目标：

1．基数，数制所使用的基本数码的个数；

2.权的概念，编码中每位所代表的实际数值；

3.能写出十进制数按权展开式；

4.二进制转十进制按权展开式；

5.八进制转十进制按权展开式；

6.十六进制按权展开式；

7.十进制数转二进制数；

8.十进制数整数转换；

9.十进制数小数转换；

10.进制转换对照表的理解，能指出数制编码之间的关系；

11.二进制转八进制；

12.八进制数转二进制数；

13.二进制转十六进制；

14.十六进制转二进制。

决定具有形成关系的直接低级目标 课题分析法不仅能指出完成主教学目标的低级教学目标，而且能指出直接低级目标。按这种关系列出以上目标的形成关系（如表1所示）。

目标矩阵 按照表1给出的直接低级目标关系，制作目标矩阵。制作方法：分别在横轴和纵轴上列出各低级目标，横轴上的目标为高级目标，按表1给出关系，从纵轴上看起，若某个低级目标是横轴的直接低级目标，则在其十字交叉方格内置“1”[1]，按此制作目标矩阵图（如图1所示）。

按目标水平分类 按目标水平高低不同，可以对目标进行分类。目标水平分类可以通过简单的操作得到。具体操作步骤：观察图1，从横轴看起，某个目标所在的整列没有“1”标志，表示该目标位于最底层目标，学习目标水平层次较低，应作为前提知识学习；把该目标所对应的行的整行标志有1的位置置空白，在此例中是把目标R，1、8、9、10所在行全部置空白，由此得到图2目标矩阵（II），和该案例中的第5类目标。依次进行下去，其他操作过程省略，则可得到按不同目标水平分类的目标分类表（表2）。

形成关系图 根据不同水平目标分类表2及目标形成关系表1，则可很容易制作出目标形成关系图，一目了然看出每个目标所处的水平位置（如图3所示）。

表1 直接低级目标

图1 目标矩阵（I）

图2 目标矩阵（II）

3 研讨与教学序列安排

十进制数转二进制数、数制对照表的理解应优先安排教学；二与十进制的相互转换是作为二与八、二与十六进制相互转换的基础，应先进行编排和教学；其次是二、八进制的相互转换作为二、十六进制相互转换的先前知识，先进行编排及先进行教学，但在教学此部分时及在教材编写过程中要交代清楚八进制中的基本数字符号0～7正好和3位二进制数的8种取值000～111对应，所以，二进制与八进制数之间的转换可以按位进行[2]。在这部分不仅用表格列出八、十六进制与二进制对照表，而且要做详细解释说明，但是在个别教材编写时并未交待，给学生的理解带来困惑。因此，数制间对照表的教学引导学生理解应放在二与八、二与十六进制互转之前进行，否则学生很困惑为什么会是这样的按位分组转换。二、十六进制相互转换和二、八进制转换相似，放在其后教学自然而然很容易接受。

通过以上分析，从形成关系图来看，总体分析和课堂教学预设基本一致。具体为：数制的概念及基数的概念，

表2 目标分类

图3 形成关系图

4 结语

通过目标矩阵法分析大学计算机基础教材中的一小节数制转换，可见目标矩阵法操作简单，将难以理清的要素及其关系以图示的方式凸显出来，有利于教师做出教学设计和教学安排。但同时目标矩阵法也存在一定问题，如处于同一水平层次的目标，应优先安排哪个教学序列在图中没有反应出来，这就对教师的要求较高，与教师的经验和判断及教材观有很大关系。但经过几番慎重的修改和调整，是可以设计出一堂优秀的课例的。

[1]傅德荣,章慧敏.教育信息处理[M].北京:北京师范大学出版,2001.

[2]陆济乐.计算机应用基础[M].北京:中央民族大学出版社,2007.

[3]郑建江.计算机应用技术项目式教程[M].北京:清华大学出版社,2012.