湖南师范大学研究生课程论文论文题目基于目标矩阵的物理教材分析------以《液体的压强》一章为例课程名称教育信息处理姓名孙红蕾学号 201520090767专业教育技术学年级研一学院教育科学学院日期（年月日） 2016.01.24研究生课程论文评价标准指标评价内容评价等级（分值）得分A B C D选题选题是否新颖；是否有意义；是否与本门课程相关。

20-16 15-11 10-6 5-0论证思路是否清晰；逻辑是否严密；结构是否严谨；研究方法是否得当；论证是否充分。

20-16 15-11 10-6 5-0文献文献资料是否翔实；是否具有代表性。

20-16 15-11 10-6 5-0规范文字表达是否准确、流畅；体例是否规范；是否符合学术道德规范。

20-16 15-11 10-6 5-0能力是否运用了本门课程的有关理论知识；是否体现了科学研究能力。

20-16 15-11 10-6 5-0评阅教师签名：年月日总分：湖南师范大学研究生处制基于目标矩阵的物理教材分析------以《液体的压强》一章为例【摘要】教材是供教学用的材料，它是一种定性的教学系统。

《液体的压强》是在中学物理教材的学习中起着承上启下作用的关键章节，在对其进行分析的过程中，运用目标矩阵的分析方法，可以有效地实现教材的结构化和序列化。

鉴于ISM分析法涉及很多复杂的计算，因此，采用与其相同原理的目标矩阵法代替，来考虑系统中各个要素，并阐明实例中复杂要素之间的关联结构，以期得出该章节的教学序列，为教师达到一定的教学目标给与必要的信息支持并为教师教学提供参考与借鉴。

【关键字】目标矩阵；液体的压强；教材一、前言教材是将为达到一定教学目标的各种要素，按照它们间的相互关系进行系统化的产物。

它是教师教与学生学的依据，也是教师与学生增进交流合作的基础。

教学是一个循序渐进的过程，备课是其中首要环节。

而备课工作的展开又首先离不开对教材的细致分析。

教育部颁布的《基础教育课程改革纲要（试行）》指出，国家课程标准是教材编写、教学、评估和考试命题的依据，是国家管理和评价课程的基础。

为此，应体现国家对不同阶段的学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面的基本要求，规定各门课程的性质、目标、内容框架，提出教学和评价建议。

教材分析是教学活动的开端，也是教师进行教学目标设定的前提。

对教材的内容进行分析，可以揭示新旧知识点之间的联系，将复杂零乱的关系分解成为多级递阶的结构模型，为将来进一步学习打好基础，更为教师理解教材把好关，来更好的进行教学设计和实际操作，实现教学行为的结构化和序列化。

二、目标矩阵与ISM分析法解释结构模型法（Interpretive Structural Modeling Method，简称ISM），是1973年由美国Warfield教授将图论用于研究社会系统中复杂要素间关联结构分析的一种方法，即使为分析复杂的社会经济系统问题而开发的，是结构模型化技术的一种。

该方法用于教学系统分析具有很好的效果。

ISM分析法是教材分析的一种重要方法，这种方法将复杂的系统分解为若干子系统要素，利用人们的实践经验和知识以及计算机的帮助，最终构成一个多级递阶的结构模型。

其重要特点是，在教材分析中，最大限度地纳入了人们的经验和主观意识，并将教材结构以易于理解的、可视化的图形予以呈现。

但是，在用 ISM 法分析教材时，为了决定要素间的层级关系，需要进行复杂的运算，当教材中要素较多时，其计算量相当庞大，这不仅带来了教材分析上的困难，也为教师带来了很大的困扰。

目标矩阵法与 ISM 法具有相同的原理，但是避免了许多复杂的计算，仅以一些简单的操作就能达到 ISM 法的效果。

这种方法在学校教学中具有很好的使用效果。

用目标矩阵法进行教材分析的步骤：1）制定教学目标；2）决定具有形成关系的直接低级目标；3）目标矩阵；4）按目标水平分类；5）形成关系图。

三、目标矩阵法实例分析本实例选取的是人教版九年级教材中关于《液体的压强》的内容，它是在学习了密度、力、平衡力和压强的基础上展开的，这些知识又为后面的浮力学习奠定了基础。

它是学习压强问题的重要章节，掌握和理解这节的知识点对学生来说至关重要。

为此，笔者认为，以此进行分析具有很好的代表性。

1.制定教学目标根据大纲的要求，针对《液体的压强》章节的学习，可以从中抽出以下几个基本学习要素（也称为知识点），来对教材进行目标矩阵的分析。

《液体的压强》学习的教学目标G：能熟练学出液体的压强公式，并进行简单计算，培养物理学习的兴趣。

作为达到教学目标的目标行为是：能够利用液体的压强的特点解释有关现象。

基于给定的教学目标，考虑到学习的前提知识和学习课题的引入方法，与给定的目标具有形成关系的低级目标是：1.前提知识R1：能测量物体的质量，并知道重力加速度；R2：会计算规则容器物体的体积以及其高度的测量；R3：知道给定情况下压力与重力的关系；R4：知道密度、底面积和固体压强的公式和注意事项；2.低级目标（1）知道液体的压强的产生原因；（2）能够探究液体的压强的特点的实验过程；（3）学会使用压强计，并明白其原理；（4）能够流利写出液体的压强的推导公式，会举一反三；（5）知道影响液体的压强的因素；（6）能够解释连通器和它的原理；（7）能举例说出常见连通器的实例；（8）能说出液体的压强在生活中的应用并可以学以致用；（9）液体的压强的计算需要着重深度的识别；（10）P=F/S适用于所有压强问题，而推导公式只用于液体的压强的计算；2.决定具有形成关系的直接低级目标课程分析不仅可以给出指定教学目标的低级目标，而且也可以给出各目标间的直接形成关系，即各目标的直接低级目标。

例如，在学习知识点1之前就必须学习知识点2，那么，知识点1与知识点2就具有直接形成关系。

按照这种方法求得《液体的压强》章节中各目标的直接低级目标如下表所示：表1低级目标直接低级目标低级目标直接低级目标R1 5 4R2 6 1、2、5R3 7 6、9R4 8 71 R1 9 R22 3 10 4、63 R4 G 8、104 R3、R43.目标矩阵目标矩阵是基于低级目标（表1）作出的。

将各种水平的低级目标在横轴与纵轴上进行排列，排列的顺序没有特殊的要求。

以位于横轴上的目标为高级目标，若位于纵轴上的某一目标是横轴上某目标的直接低级目标，则在这两个目标的交点位置处置1。

依此法，对应于横轴上的各个高级目标，按图1给出的直接低级目标，分别在相应的交点位置处置1。

由此可得到下图中图1这样的目标矩阵。

R1 R2 R3 R4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 GR1 1R2 1R3 1R4 1 11 12 13 14 1 15 16 1 17 18 19 110 1G图1 目标矩阵（I）4.按目标水平分类根据目标的水平不同，可对目标进行分类。

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。

首先观察目标矩阵I（图1）的横轴。

对应于 R1、R2、R3、R4等四个低级目标所在的列均无“1”出现，这表示 R1 ～ R4 这些低级目标不存在直接低级目标，所以，它们是目标层次结构中的底层。

实际上这些目标是作为课程学习的前提知识，因此，它们作为目标体系的底层是容易理解的。

位于底层的低级目标是一种水平最低的低级目标，根据实际的目标分类情况，称之为第7类目标。

观察目标矩阵的纵轴，将第7类目标与目标 R1 ～ R4所在行上的“1”全部置为空白，由此构成目标矩阵Ⅱ，如图2所示。

在图2中，观察横轴上各低位目标所在的列，除第7层目标R1～R4对应的列外，目标1、目标3、目标4所在的列全部为空白（不存在“1”）。

这类目标被列为第6类目标。

R1 R2 R3 R4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 GR1R2R3R41 12 13 14 1 15 16 1 17 18 19 110 1G图2 目标矩阵（Ⅱ）同样，将纵轴上的目标1、目标3、目标4所在行上的“1”全部置空，由此得到图3。

除第7类目标和第6类目标所在列全部为空白外，目标2、目标5和目标9所在的列也全部为空白，目标2、目标5和目标9为第5类目标。

如此下去，可以得到低级目标按不同水平的分类表，如下图表2所示。

R1 R2 R3 R4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 G R1R2R3R412 13456 1 17 18 19 110 1 G图3 目标矩阵（III）表2 目标分类类别低级目标类别低级目标1 G 5 2、5、92 8 6 1、3、43 7、10 7 R1、R2、R3、R44 6 8基于上述的实际分类情况，各级目标的水平随分类号的数值增加而下降，第一类目标为给定的教学目标，是目标体系中级别最高的教学目标。

5.形成关系图根据目标水平，将同一水平的目标排在同一水平线上，第7类低级目标位于最底层，第1类目标位于最高层，并将各低级目标间的形成关系以箭头表示，由此得到图4的形成关系图。

图4 形成关系图6.对关系图进行分析与研讨由图4可知，在进行《液体的压强》问题的学习时，首先要掌握第一层的知识，这是学生学习的前提知识，只有掌握了这一层的知识内容，才能开展接下来的学习。

上一级的目标是依据前提知识展开的，既有对已知公式的推导，也有对液体的压强的产生原因及工具的使用说明，对于压强计的使用采用的是控制变量的方法，在实验或者公式推导的过程中，我们也就了解了液体的压强的特点及其关注点，这也就是第三层所要阐明的内容。

在第四层就要求学生能够知道连通器工作原理，培养学生思维扩展的能力。

接下来的一层则是在熟练掌握了第四层的知识后，联系生活，举例说明，但是例子是关乎连通器的。

第六层阐述自己关于液体的压强的理解以及其在生活中的实例，培养学生的发散思维和认真、务实的学习态度。

最后则是本章节的课程目标。

这样层层递阶的关系使得教学严谨有序，逻辑清晰明了。

研讨之后，教师还要关注知识的复习与巩固，并在一定程度上以课外扩展的形式加深学生对本章节的理解，密切关注学生的思想动态和心理影响，联系实际生活，即让学生感受到物理学在认识自然上的本质性、深刻性、有效性。

另外，在教学过程中特别是实验时，教师应引导学生进行必要的小组讨论。

四、启示物理学是科学课程的一部分，在初高中的学习中占据着重要地位，其知识点看似零散但又具有内在的逻辑联系。

对物理教材进行目标矩阵的分析，可以对教材的知识结构进行梳理，这对教师的教和学生的学来讲至关重要。

首先，教师作为课堂教学活动的组织者、领导者，应该更科学、有效地使用好物理教材，并对教材进行深入、透彻地分析，一方面是因为教师对教材理解的不同会间接地影响教学方式，进而改变学生对知识的理解、吸收，影响教学效果；另一方面来讲，这也有助于教师教学水平的提高，透彻的教材分析、生动的课外扩展、艺术般的知识阐述将会带来教学的审美体验，增加自己的知识内涵。