基于目标矩阵法的高中生物学教材分析

王骆欣

(华东师范大学生命科学学院 上海 200241)

目标矩阵法是由线性代数中矩阵的相关知识发展起来，基于一个系统的各个子元素对该系统进行分析，最终达到使被分析主体有序化目的的方法。将此方法用于整理零乱复杂的教学内容，不仅能够提高教材分析的结构化和有序化，而且其简洁、方便的特点也便于教师的理解和掌握。运用目标矩阵法进行教材分析主要有以下五个步骤：制定教学目标、决定具有形成关系的直接低级目标、形成目标矩阵、按目标水平分类、形成关系图[1]。现以人教版高中生物学教材必修1《分子与细胞》第4章“细胞的物质输入和输出”为例，探讨基于目标矩阵法的教材分析。

1 制定教学目标

人教版高中生物学教材必修1《分子与细胞》第4章“细胞的物质输入和输出”是细胞结构与功能主题的重要组成。该部分内容涉及的知识点广泛，采用目标矩阵法分析这部分教材有助于教师对知识点结构和序列的梳理。依据《普通高中生物课程标准(实验稿)》的要求，第4章“细胞的物质输入和输出”的教学总目标(用G表示)是：通过了解细胞膜的结构，说明物质进出细胞的方式，形成结构与功能相适应的观点。为实现教学总目标，根据教材内容可确定相应的低级目标(用数字编号)和前提知识(用R编号)(表1)。

表1 前提知识及各类教学目标

2 确定目标间的关系

为确定目标间的相互关系，规定：如果教师认为学生在对目标A学习前必须先掌握目标(或前提知识)B，则称B为A的直接低级目标。通过分析，可以依据这种方法得出“细胞的物质输入和输出”章节中各教学目标的直接低级目标(表2)。

表2 各教学目标对应的直接低级目标

3 形成目标矩阵

将各水平目标和前提知识在横轴与纵轴上进行排列。如果位于纵轴上的A目标是位于横轴上的B目标的直接低级目标，就在A行B列处标注1。依照此方法，将具有形成关系的教学目标以及它们各自对应的直接低级目标都编排到一个目标矩阵中(表3)。

4 按目标水平分类

目标分类可通过对目标矩阵的一定操作而得到。这种操作可按从低到高的方向进行[1]。观察表3横轴，目标R1,R2,R3所在的列没有“1”标志，表示该目标位于最底层目标，学习目标水平层次最低。随后把目标R1,R2,R3所对应的行标志有“1”的清空形成表4。然后重复以上步骤，在表4横轴中找出新的没有“1”标志的空列目标，此处目标有1、3、4，则其又一个层级，并且在刚刚列出的层级之上。将目标1，3，4对应的行标志有“1”的清空形成表5，再找出新的没有“1”标志的空列目标，此处为2、5，则2、5为更高一个层级。依此类推，得出所有目标的不同水平层级的排列。

表3 目标矩阵(a)

表4 目标矩阵(b)

表5 目标矩阵(c)

5 形成关系图

将层级转化为示意图呈现出来，同一水平的目标排在一水平线上(图1)。再依据表2将直接低级目标与其高级目标之间用有向的箭头连接起来，最后形成一个由低到高的目标层级关系图2。

通过目标层级图可以直观的展示各目标之间的关系以及层级。例如，从有向箭头表示来看，对于掌握教学目标3：解释细胞膜选择透过的功能特点，是建立在已知细胞膜组成成分主要由脂质和蛋白质组成(目标R2)和学习过细胞膜的功能包括控制物质进出细胞(目标R3)的基础上来达成的；而教学目标3也是掌握细胞膜的流动镶嵌模型功能特点(目标5)和物质跨膜运输的不同方式(目标7)的基础。另外，从层级地位来看，目标3位于第五层级，所以其属于较为基础的知识，教师安排教学顺序时应将其安排在本章内容前段；且目标3内容与其他4个目标有直接联系，也说明目标3内容的重要性，教师应重点讲授。

图1 目标层级

图2 形成关系图

从以上案例及分析可以看出，目标矩阵法的主要作用和优势体现在：①为科学有效的分析教材提供了依据，尤其对于知识点庞杂的内容，使用该方法构建的关系图可以厘清其内部关系以及与已有知识的联系；②形成关系图为教学过程提供新思路，使教师可以不拘泥于教材的编排顺序；③有利于对教材内容主次的把握，某知识点与其他知识目标关系越多，这个知识点则越重要；④在评价环节，可以参照形成关系图，考察学生对于各级内容的掌握程度；⑤与其他教材分析方法相比，目标矩阵法是在各种方法基础上形成的一种科学且简单操作的方法。但目标矩阵法也有一些问题：如处于同一水平层次的目标，应优先安排哪个教学，这就与教师的经验和判断有关。教师应灵活运用这种方法，做好教材分析。