基于目標矩陣法的《電路分析》教材分析

王玉嬌 唐正明

摘? 要 電路分析是電子信息類專業的一門重要基礎課程，然而由于一些不恰當的教材結構安排，使得思維混亂的情況時常在學生學習時出現，因而對它進行教材分析是非常必要的，也是教師展開教學的必要前提。采用目標矩陣法對教材《電路分析》中的“一階電路分析”知識點進行教材分析，使得教材內容的層次得以體現并且更加簡潔，有助于教師決定教學序列，在優化教學過程中實現有效教學。

關鍵詞 電路分析;教材分析;目標矩陣法;教學設計

中圖分類號：G652? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）09-0057-03

1 前言

教材是學生學習、教師教學的重要依據，教師要上好一堂課，除了解學生的各種學習情況，具備學科專業知識之外，更為重要的一點是充分地把握教材，對教材的編制特點有所掌握，并且熟知教材中信息的邏輯順序以及知識點的結構，這對于上好一堂課起到至關重要的作用。因此，全面透徹、認真細致地對教材進行分析就十分關鍵，這是教師在準備工作中，對一堂課或者是一門課最重要的一個環節。教學應該也必須具有層次性，對于每位教師來說，教材分析是一門必修課，也是把教學設計做好的一個先決條件[1]。

教師的教學設計，課堂中的教學過程及各個環節都與教材分析密切相關。可用于教材分析的方法是多種多樣的。與其他的教材分析法相比，目標矩陣法操作起來更為高效且簡單。如在用ISM法進行教材分析時，由于內容及結構復雜，手工操作起來很慢，但是目標矩陣法就能彌補這個缺點，最終可使教材內容層次得以體現并且更加簡潔，有助于教師把握教材內容，可十分方便地用于教師的教學設計，從而在此基礎上進行有效教學。

本文選取胡俊翔主編的《電路分析》（第二版）第八章“一階電路分析”部分小節進行舉例分析。一階電路作為動態電路分析部分學習的基礎，在之后的學習中，可為二階電路等做鋪墊。因此，對一階電路知識點進行有序教學，就可以利用目標矩陣法體現出來。

2 目標矩陣法簡介

教材是將信息集合在一起的媒介。教材中信息和信息結構分析是教學設計的重要組成部分，它是使得教學內容序列化的基礎。教材分析應該避免個人的主觀隨意性，應使用信息科學、系統科學的理論、方法，使之科學化、系統化。

教材分析的方法多種多樣，主要有學習層級法、邏輯分析法、課題分析法、ISM法以及目標矩陣法。其中學習層級法、邏輯分析法、課題分析法這三種分析法都是基于教材中信息之間的邏輯關系進行分析，并在這種分析的基礎上再來決定學習內容的層級結構的教材分析方法。

ISM法是致力于分析定性系統的一種信息處理的系統科學的方法。但是，在多數情況下由于信息內容及其結構較復雜，實現這種處理的計算量較大，以人工計算十分困難，需要借助計算機來完成。由于ISM法較為復雜的計算，使得其在教學實踐中的應用存在一定的困難。基于ISM法的原理，人們開發出了目標矩陣法。

目標矩陣法在一定程度上可以看作簡化版的ISM法，它避免了ISM法中出現的大量復雜的矩陣運算。此外，它不但包含了層級分析法的核心思想，也就是側重于知識點之間的層級關系，而且涵蓋了課題分析法的中心思想，能夠關注課題與課題之間的關系。另外，在使用目標矩陣法對教材進行分析時，無論是分析各種知識點抑或各種課題，最后它們之間的邏輯關系都可以用圖形來表示。因此，目標矩陣法綜合了以上介紹的幾種方法的優點，也可以說它是以這些方法為基礎，在將它們相互結合的基礎上產生的更為簡單且有效的一種方法。

目標矩陣法的發展離不開線性代數中矩陣的相關知識，將它用來分析教材知識結構層級，是一種重要的教材分析方法，它將教材所涉及的知識點以科學準確的圖形結構的方式呈現出來，其可視化性、易理解性有助于教師理清教材各知識點的層次化和邏輯性。但是在運用時，雖然有比較精準的矩陣分析，但仍需要一些先決條件，即教師必須要依靠自己積累的已有的教學經驗將每個環節所涉及的知識點以及前提知識分析出來。因此，致力于讓目標矩陣法達到最大化的效果，教師更應該不斷儲備豐富的知識。

3 基于目標矩陣法的《電路分析》教材分析

使用目標矩陣法進行教材分析時，一般地可以分為五個步驟[2]。

第一步：制定教學目標? 電路由一階微分方程描述是一階電路。在這里主要討論具有由直流電源驅動的含有一個動態元件的線性一階電路[3]，因此，在此前學習的線性電路的分析方法和定理全部可以用于一階電路的分析。該學習內容的教學目標（G）是：掌握動態電路的特點、電路初始值的求法，理解零輸入響應、零狀態響應、全響應的概念和物理意義。

首先，教師要根據自己豐富的教學經驗分析出一階電路中所涉及的前提知識以及知識點，之后通過分析，進而確定學習一階電路課題的前提知識和各類教學目標[4]，如表1所示。前提知識：R1—掌握基本指導思想——基爾霍夫定律;R2—了解核心概念——電容的伏安特性;R3—列寫方程的方法;R4—會用網絡定理;R5—時間與時刻的概念區

分;R6—掌握歐姆定律。

第二步：決定具有形成關系的直接低級目標? 為了達到確定目標之間相互關系的目的，給出規定：如果學生必須先要掌握B目標，才能學懂A目標，那么B是作為A的直接低級目標。通過對前提知識和各類教學目標的分析，可以得到“一階電路分析”章節中各教學目標的直接低級目標，如表2所示。

第三步：列出目標矩陣? 基于表2制作出目標矩陣。先建一個表格，然后將所有的前提知識以及低級目標列在表格的橫軸和縱軸上，在這個過程中，排列的順序是沒有關系的[5]。橫軸的目標被視為高級目標，縱軸上放置低級目標，若縱軸的某一目標是橫軸上某一目標的直接低級目標，則在它們交叉點對應的地方處置1。如位于橫軸的低級目標1是以縱軸上的R2作為直接低級目標的，因此，它們對應交叉點的方格內就置1。以此類推，可以得到基于各目標之間相互關系的目標矩陣，如圖1所示。

第四步：按目標水平分類? 目標之間是具有一定層次的，對于處于不同級別的目標，如果想要獲取目標分類，則只需通過對目標矩陣進行一定的操作。圖1的橫軸，如果其中所在的整列沒有設置1的標記，則該目標就位于最底層目標[6]。圖1中對應的R1、R2、R3、R4、R5、R6這六個低級目標在目標分類中處于最底層，按照最終的實際目標分類，稱之為第八類目標。接著把第八類目標所對應的行有置“1”標志的全部清除，可以得到圖2所示目標矩陣。

由于圖2的目標矩陣看起來比較復雜，可以將已經分類目標從橫縱軸上抽離，將矩陣簡化，方便進行下一類別的目標分類。可以很清楚地看到低級目標1就是第七類別，依次進行下去，最終可以得到目標分類表，如表3所示。

第五步：形成關系圖? 將按目標水平分類的八個類別繪成關系圖，如圖3所示。圖形化后，使得它們之前的聯系更加直觀，便于教師對教學順序進行編排。對于外部箭頭多的低級目標，說明掌握其內容是非常重要的。

以本文的“一階電路分析”為例，在形成關系圖之后，教師就可以依據此圖進行教學安排，然后制作相應的教學設計。教師可一方面根據類別進行教學，在學生都掌握了第八類“別基爾霍夫定律”等前提知識后，進行第七類別“動態元件的概念及特點”的教學;另一方面，在對新知識進行講授時，還可以將關系圖中有直接關系的并且已經學習過的知識給學生進行復習回顧，這樣可以避免他們經常記不住一些前期基礎知識，導致后期的內容學不會的情況發生。如在教學第四類別中的“變量的穩態值”時，可先對“換路定則”“列寫方程的方法”“網絡定理”這些前期相關知識進行復習，為即將教學的新課做鋪墊。

4 結語

在多種多樣的教材分析方法中，目標矩陣法是其中高效簡單的一種。如在運用ISM法進行教材分析時，需要進行一些復雜的計算來確定要素目標之間的層級關系，一旦教材中出現較多要素目標時，其計算量會處于相當復雜的狀態，這使得ISM法得不到廣泛的應用。目標矩陣法的原理與ISM法是相同的，但是可以規避許多復雜的計算，只需要操作幾個簡單的步驟就可以實現ISM法的效果，其使用效果在學校教學中是很好的。

本文以胡俊翔主編的《電路分析》（第二版）第八章“一階電路分析”部分小節為例進行分析，最終得出教學目標順序的關系圖。在教學中，對目標矩陣法加以利用，可以使教學順序更有邏輯性，并且學生學習起來也更輕松。

參考文獻

[1]熊小麗，劉志娟，謝偉.基于目標矩陣法的新課標物理實驗教材實例分析[J].中國教育技術裝備，2013（15）：136-139.

[2]黃丹玲，徐章韜.基于目標矩陣的高中數學教材分析：以“兩角差的余弦公式”課題為例[J].中學數學：高中版，2016（1）：12-14.

[3]涂用軍.電路基礎[M].廣州：華南理工大學出版社，2001.

[4]陳昌兆.一階RC電路的深度透視：概念、思想和方法[J].物理與工程，2018，28（5）：44-49.

[5]陳春映，黃威榮.基于目標矩陣的中小學信息技術教材分析：以“卡片制作”活動課題為例[J].信息化研究，2014，40（4）：69-73.

[6]張仲強，王剛.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[J].中國教育技術裝備，2014（14）：55-57.